Teknologiasta liiketoimintaa

VTT: Tulevaisuuden elektroniikka on muotoiltavaa ja joustavaa

24.04.2008

Painettavan elektroniikan ja materiaalitutkimuksen aloilla ollaan ottamassa suuria edistysaskeleita, jotka mahdollistavat uusia elektroniikan valmistusmenetelmiä ja tuotteita. Markkinoille tulee joidenkin vuosien kuluessa elektronisia tuotteita, jotka poikkeavat ominaisuuksiltaan täysin nykyisistä. Muovipohjaiseen painettuun elektroniikkaan perustuvia tulevaisuuden tuotteita voivat olla erityisesti kännykät sekä kodin ja autoteollisuuden elektroniikkalaitteet. Muita sovelluksia voivat olla muun muassa erilaiset integroidut anturit ja valojohteet esimerkiksi valaisussa, tehosteissa, koristeissa, varoittimissa tai opasteissa. Elektroniikkaa voi tulla myös tuotteisiin, joissa sitä ei ole aikaisemmin totuttu näkemään. Esimerkki tällaisesta sovelluksesta voisi olla lusikka, joka annostelee automaattisesti halutun grammamäärän mukaisen annoksen.

Yksinkertaisimmat sovellukset ovat mahdollisia jo tänä päivänä, mutta monimutkaisempien laitteiden ilmestymistä markkinoille joudutaan odottamaan vielä 5–10 vuotta. Elektronisia tuotteita voidaan muotoilla nykyistä vapaammin käyttämällä joustavaa materiaalia elektroniikkapiirien valmistuksessa nykyisten piirilevyjen sijaan. Valmis tuote voi olla esimerkiksi osittain tai kokonaan joustava, aerodynaamisempi tai muutoin käyttäjän asettamat vaatimukset nykyistä paremmin huomioiva. Painamalla elektroniikkapiirit joustavan muovikalvon päälle valmistuskulut ovat alhaisemmat ja valmistusmenetelmä ympäristöystävällisempi kuin kemikaaleja kuluttavien prosessien avulla valmistettujen piirilevyjen.

VTT on kehittämässä muovipohjaista elektroniikan valmistusteknologiaa, jossa yhdistyvät optiikan, mekaniikan ja painetun elektroniikan tutkimusalat. Tässä menetelmässä elektroniikan komponentit integroidaan muovivalun sisään, jolloin laitteiden kokonaiskomponenttimäärää voidaan pienentää, kokoonpanokustannuksia laskea ja tuotteiden kestävyyttä parantaa. Muoviin valetut ja joustavalle alustalle painetut komponentit soveltuvat erityisen hyvin massatuotantoon, missä valmistusmäärät ovat suuria. Tämän lisäksi laitteiden koko pienenee, kun niiden sisälle ei jää tyhjää tilaa, toisin kuin nykyisiin laitteisiin.

Eurooppalaisen elektroniikkateollisuuden pitää erikoistua selviytyäkseen kiristyvässä kilpailussa, sillä elektroniikan valmistusta siirretään jatkuvasti maihin, joissa tuotantokustannukset ovat halvemmat. Elektroniikan muovivaluteknologiasta voidaan kehittää uuden sukupolven valmistusteknologiaa, joka hyödyntää samanaikaisesti jo vakiintunutta osaamista ja laitekantaa sekä uuden teknologian tuomia mahdollisuuksia. Muovi- ja painoteknologiaa yhdistävät menetelmät ovat erittäin kustannustehokkaita, mutta vaativat monipuolista teknistä suunnittelua ja osaamista, mikä vaikeuttaa tuotteiden kopiointia. Eurooppalainen elektroniikkateollisuus voisikin taistella Kiina-ilmiötä vastaan kehittämällä korkean tason osaamista vaativia, tiettyyn sovellusalaan erikoistuneita elektroniikan valmistusklustereita.

Ruiskuvaluteknologioiden yhdistämistä painettuun elektroniikkaan tutkitaan VTT:n omarahoitteisessa SIPS-hankkeessa, joka on osa VTT:n Complex Systems Design -teemaa.

Uutta:

Videokooste 24.4.2008 media-aamiaisesta: Tulevaisuuden elektroniikka on muotoiltavaa ja joustavaa,Teknologiapäällikkö Janne Aikio ja erikoistutkija Jukka-Tapani Mäkinen (kesto 5:38)

Esitykset:

Janne Aikio: Tulevaisuuden elektroniikka on muotoiltavaa ja joustavaa

Jukka-Tapani Mäkinen:  VTT muovipohjaisen elektroniikan kehittäjänä

Kuvat:

Muovielektroniikan tuotekonsepti  - VTT:n tuotekonsepti, joka yhdistää painettua elektroniikkaa ja ruiskuvalua

3D RF Module  - Fiktiivinen elektroniikkamoduuli, jossa osa johdotuksista tehty kolmiulotteiselle pinnalle.

Add-on proto with phone VTT:llä kehitetty kamerakännykän mikroskooppilisälaite

Valettu makrolinssi  - VTT:llä kehitetty piirilevyn päälle valettu linssi, jota käytetään kamerakännykän mikroskooppilisälaitteessa.

Opastekyltti  - Muovielektroniikan valmistusteknologialla toteutettava tuotekonsepti. Joustavalle kalvolle on painettu elektroniikkapiirit, valoa tuottava pinnoite sekä sensori. Kalvon komponentit on suojattu ruiskuvalulla.

Sykemittari  - Sykemittari, joka kuvaa muovielektroniikan valmistusteknologian mahdollisuuksia.

Jääskrapa  - VTT:n toteuttama demo valaisevasta jääkaapimesta, jossa muovin sisälle haudatut LED-komponentit

Piirilevy muovivalettuna  - Kokeilu kalvomaisen piirilevyn ja siihen liitettyjen komponenttien ylivalusta.

Älylusikka  - VTT:n tuotekonsepti älylusikasta, joka yhdistää painettua elektroniikkaa ja ruiskuvalua. Älylusikka-tuotekonseptilla voi mitata aineen lämpötilaa ja painoa. Muovisessa varressa on sensorit ja integroitu näyttö. Laite toimii valokennon tuottamalla sähkövirralla.