Processos eletrônicos em molde mostram resultados promissores para o rápido desenvolvimento de projetos em forma de 3D

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O desenvolvimento de componentes eletrônicos em molde (IME) envolve um processo multifacetado que envolve a integração de componentes eletrônicos no invólucro plástico que formará o exterior do produto final. Imprimir circuitos eletrônicos em um substrato 2D é o ponto de partida. Então, o desafio é construir uma peça 3D funcional ao redor do circuito, que deve sobreviver funcionalmente intacta dentro do invólucro.

Há uma infinidade de desafios e muitos participantes do mercado. A IDTechEX descreve isso e o potencial do IME em um relatório oficial.

Tintas críticas para o sucesso

As tintas condutoras usadas para pintar os traços do circuito são fundamentais para o sucesso do IME, pois são a base da placa de circuito incorporada de qualquer produto IME. Essas tintas precisam ser resistentes e, acima de tudo, flexíveis o suficiente para sobreviver às etapas de moldagem e moldagem.

As tintas também devem ser altamente condutoras, o que permitirá linhas mais finas para uma determinada condutividade, o que permite maior elasticidade.

Da mesma forma, todos os adesivos devem suportar algum grau de alongamento, pois o substrato 2D é dobrado, moldado e formado na estrutura 3D final. Isso é fundamental para a montagem de conectores rígidos ou CIs próximos a locais curvos.

Substratos e solda

O material do substrato mais comumente empregado nos projetos de IME é o policarbonato (PC). Este material, embora altamente moldável, é relativamente caro.

Uma tendência emergente é usar o tereftalato de polietileno (PET), que não é totalmente moldável, mas adequado para projetos com raios de curvatura mais baixos. O PET, no entanto, não pode tolerar altas temperaturas, mas soldas de baixa temperatura estão sendo desenvolvidas.

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Produtos e protótipos possibilitados pela In-Mold Electronics. Imagem creditada ao IDTechEx

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A confiabilidade assume uma importância ainda maior

A confiabilidade nos processos do IME é de vital importância, porque os eletrônicos serão, por definição, envoltos no plástico e não haverá oportunidade para reparo pós-implantação. Talvez a primeira implementação comercial do IME tenha ocorrido em um veículo Ford em 2012 em um inovador console aéreo.

Conforme relatado pela IDTechEx, o produto falhou e foi uma falha cara e altamente visível que representou um retrocesso significativo na aceitação do IME. Especulou-se que a falha ocorreu devido à entrada de umidade na embalagem plástica.

Desenvolvimento de mercado

Embora as tecnologias relevantes tenham avançado desde 2012, até o momento, o setor geralmente procurou evitar outra “ponte longe demais”, com a subsequente iteração do progresso do IME amplamente dedicada a produtos eletronicamente mais simples. A IDTechEx espera que, no curto prazo, a ênfase esteja nos componentes automotivos.

Uma perspectiva são os aquecedores embutidos nas coberturas de luz para iluminação externa de LED automotiva, necessários para efetuar o degelo quando luzes LED de baixo calor e com baixo consumo de energia são empregadas. Um painel de controle HVAC está previsto para interiores de automóveis que serão acomodados em uma forma 3D esteticamente agradável.

O próximo passo será, novamente, para projetos mais complicados. Protótipos que incorporam antenas NFC, vários LEDs e guias de luz estão se tornando mais populares. Significativamente, projetos que incorporam múltiplos interruptores de toque também surgiram.

É relatado que o IME será incorporado nos principais aparelhos (linha branca). Sem dúvida, os wearables são um alvo natural para a fabricação de IME. Os rumores são muitos, mas ainda não foram feitos anúncios definitivos.

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Expectativas para o futuro

Espera-se que o mercado de eletrônicos em molde mostre um crescimento significativo a partir do período de 2023 a 2024. O movimento começará com dispositivos simples de área pequena e depois progredirá para aplicativos de área maior e mais complexos. Com o tempo, os volumes aumentarão, com ênfase particular na confiabilidade rigorosa.

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