可穿戴电子产品

柔性电子印刷使制造变得容易。

2022年12月22日

Mer-Mar电子

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智能电子产品在消费领域正在增长，因为使用柔性基板和高质量印刷技术的先进印刷电路板(PCB)制造工艺。可穿戴电子设备是一种广泛的设计用于安装在身体上的电子设备。这些产品包括智能手表、医疗植入物、健身追踪器、智能珠宝、智能眼镜和增强现实(AR)配件。

可穿戴设备可以是用于传输患者数据的简单物联网(IoT)传感器，也可以是与笔记本电脑同步的复杂虚拟现实(VR)耳机。可穿戴设备使用智能传感器来汇总和监控实时数据。

可穿戴技术的潜力是巨大的，因为创新的制造方法被用来弥合柔性电子产品和标准刚性电路板之间的性能差异。非传统PCB材料、印刷技术和增材制造工艺正在影响可穿戴电子行业。可拉伸衬底和低成本功能油墨打印技术的优点使可穿戴电子产品的制造相当容易和有利可图。

挑战

业内专家正在探索不同的可打印油墨配方、功能材料和柔性储能设备，以满足可穿戴电子产品激增的需求。与印刷柔性PCB制造相关的一些挑战。柔性混合电子技术的技术差距已成功解决使用最新的印刷技术和工程流程，例如:

在印刷柔性电路时，与传统制造工艺相比，微量电导率可能更低，限制了低速应用的设计。为了克服这一问题，使用激光烧结工艺可以提高微量导电性。
将外部电源连接到印刷柔性电路将是困难的，因为传统的连接方法在聚合物基材的情况下可能不可行，因为聚合物基材的熔点低。微连接技术可以帮助连接外部电源，而不会损坏柔性pcb上的敏感元件。
为了生产用于可穿戴应用的高分辨率打印，需要更小和连续的痕迹。早期的印刷方法提供低导电性和灵活的痕迹。然而，最近的3D打印技术支持打印导电性更高的小痕迹。
在柔性衬底上钻细通孔可能很困难。为了保持可穿戴设备的性能和耐用性，设计了新的导体，可以与柔性基板拉伸并保持导电性。

好处

随着印刷技术的进步和材料研究的进步，印刷柔性电子产品的好处是很多的。与传统电路板相比，他们提供更小、更轻、形式多样的产品。使用印刷电子产品的低成本、易于集成和生产，推动了可穿戴电子产品的高质量制造。

印刷技术，如柔版印刷，丝网印刷和卷对卷印刷可以连续处理柔性基材上的设计。基于混合纳米复合材料的油墨适用于制造多层、厚膜，是智能包装的理想选择。使用喷墨打印，打印喷嘴的运动被编程为在不同的基材上进行非接触图案。在制造柔性可穿戴设备时，它提供了更好的生物相容性、大规模图案和高产量等优势。

印刷柔性电子器件成功地应用于传感器、显示器和储能设备。具有成本效益的柔性基板打印技术有助于制造商开发不同类型的传感器，如生物传感器、压力传感器、气体和温度传感器。它们可用于医疗保健和工业应用。

基于有机发光二极管的显示器与喷墨打印兼容，适用于灵活的应用。它们提供了快速的响应时间，广阔的视野和良好的电源效率。薄膜晶体管是用于集成柔性和可穿戴设备的基本电子单元。这些喷墨打印的晶体管在机械上是灵活的，并提供一致的电气性能。

便携式电源是可穿戴电子产品的关键。它们必须安全、轻便。锂离子电池和超级电容器等柔性储能设备最适合这种应用。打印技术支持柔性覆盖层储能部件，如电极，电流收集器等。这提高了制造效率，这在储能器件中是重要的。可穿戴设备可以使用印刷的超级电容器，具有良好的耐弯曲性、长期稳定性和优异的功率密度。使用合适的油墨材料、可拉伸衬底和印刷方法，在可穿戴应用中实现创新功能是可能的。

应用程序

可穿戴电子产品并不局限于智能手表或健身追踪器。人工智能(AI)和物联网等新技术正在推动可穿戴设备进入娱乐、医疗、时尚和职业体育等行业。

电子皮肤贴片是下一代可穿戴设备，它使用嵌入式生物传感器来捕捉和存储人体生命体征。它们穿着简单，使用后很容易丢弃。使用微型传感器监测糖尿病或高胆固醇等慢性疾病可以避免严重的健康问题。这些强大的可穿戴设备可以设定新的基准，并改变医疗保健服务。
智能眼镜和虚拟现实头盔是娱乐和游戏领域最受欢迎的可穿戴设备。AR配件将数字数据与现实世界相结合，可用于游戏或虚拟旅行。
智能时尚是可穿戴电子产品即将出现的应用。衣服和饰品，如珠宝和鞋子，都嵌入了传感器和光纤。它们可以让用户立即接听电话或播放音乐。
可穿戴的运动设备内置在运动装备中，并将数据传递给教练，以便对运动员的表现进行评估。此外，运动员的智能服装可以在训练期间监测他们的健康参数。