Les textiles électroniques à porter sont un environnement exigeant pour des interconnexions fiables - la capacité de fonctionner avec le mouvement et de survivre à de multiples nettoyages et réutilisations. Une bonne adhésion est particulièrement difficile dans ces applications électroniques portables et conformables. Bien que les soudures fournissent la connexion électrique la plus conductrice, elles sont rigides et nécessitent non seulement l'ajout d'un adhésif de remplissage, mais aussi généralement une encapsulation post-adhésion. Le ZTACH® ACE, époxy conducteur anisotrope de SunRay Scientific, fournit des interconnexions fiables entre les composants électroniques et les circuits sur les textiles avec une excellente liaison structurelle, sans encapsulation, même en cas d'étirements et de lavages répétés. Il a été démontré que ZTACH® ACE est un procédé d'assemblage évolutif pour la fabrication d'e-Textile dans une ligne SMT.
Vidéo de résistances, de régulateurs de tension et de LED appliqués à des encres conductrices extensibles à base d'argent et de carbone, imprimés sur TPU, sans encapsulation, subissant des contraintes extrêmes et survivant facilement pour rester fonctionnels.
Adhésif anisotrope conducteur d'électricité compatible avec le traitement SMT automatisé
ZTACH® ACE, un époxy conducteur anisotrope, permet de connecter simultanément selon l'axe Z tous les dispositifs d'une carte, d'une feuille ou d'un tissu, sur de grands formats. Il ne nécessite aucun modelage, aucune pression de collage et peut être polymérisé à basse température. ZTACH® ACE peut adhérer à une large gamme de substrats, notamment le PET, le TPU, divers textiles et les PCB. Ce matériau agit comme son propre sous-remplissage, offrant une adhérence et une résistance au cisaillement supérieures, éliminant le besoin d'un sous-remplissage secondaire ou d'une encapsulation post-collage. Le ZTACH® ACE peut atteindre un pas fin jusqu'à 100 microns. Un pas de moins de 50 microns est actuellement en cours de développement.
Figure 1 : ZTACH® ACE - Colonnes
Cette vidéo est une coupe transversale à rayons X à fort grossissement en temps réel de ZTACH® ACE, placé sur la palette magnétique ZMAG™, tout en subissant simultanément la polymérisation.
ZTACH® ACE fonctionne par l'alignement magnétique de particules conductrices ferromagnétiques à travers la palette magnétique ZMAG™ brevetée de SunRay. Comme l'illustre la figure 1 et le montre la vidéo, une fois placées sur la palette ZMAG™, ces particules s'alignent immédiatement en " fils " d'axe z maintenus magnétiquement en place pendant que la résine est durcie par le processus de durcissement. Cela permet de connecter électriquement le dispositif au circuit. En raison du très faible pourcentage de particules de remplissage, la résine crée une force de liaison exceptionnellement élevée pour le dispositif par rapport aux méthodes de fixation traditionnelles. Comme le ZTACH® ACE est essentiellement un sous-remplissage avec des colonnes conductrices sur l'axe Z, il crée une conductivité électrique aux emplacements des plots et une dissipation thermique entre eux, tout en maintenant une isolation électrique dans le plan X-Y.
Les bonnes performances de ZTACH® ACE ont été démontrées par des milliers de composants interconnectés sur des centaines de feuilles sur des lignes SMT/reflow à haut volume.
ZTACH® ACE surmonte les limites des soudures conventionnelles
Contrairement à la soudure, ZTACH® ACE assure à la fois la connexion électrique et le remplissage.
La plupart des connexions soudées sur un substrat flexible nécessitent traditionnellement l'ajout d'un encapsulant pour la protection et le maintien de l'adhésion des joints d'interconnexion moins flexibles. Le ZTACH® ACE a démontré sa fiabilité sans avoir besoin d'un encapsulant. Cela élimine une étape de fabrication et la rigidification localisée créée par un encapsulant, avec un profil de produit moins encombrant. L'absence d'encapsulant est particulièrement avantageuse pour les applications LED, car la clarté des LED n'est pas perturbée par l'ajout d'un revêtement optiquement transparent. Les performances dans le temps ne sont pas non plus affectées par les caractéristiques de vieillissement d'un matériau d'encapsulation. Ceci est particulièrement utile pour la performance optimale des LED UV dans les applications médicales.
La figure 2* montre les résultats des tests de fiabilité des composants fixés avec ZTACH® ACE sur des circuits imprimés en argent, assemblés avec succès sur la ligne SMT Printed Circuit Solutions de Molex. Toutes les pièces testées avec et sans revêtement d'encapsulation ont réussi !
Figure 2 : *Ce matériel est basé sur des recherches parrainées par le Army Research Laboratory dans le cadre de l'accord de coopération numéro W911NF-19-2-0345. Les opinions et les conclusions contenues dans ce document sont celles des auteurs et ne doivent pas être interprétées comme représentant les politiques officielles, explicites ou implicites, du Army Research Laboratory ou du gouvernement des États-Unis. Le gouvernement des États-Unis est autorisé à reproduire et à distribuer des réimpressions à des fins gouvernementales, nonobstant toute mention de copyright.
L'électronique portable présente des défis qui vont au-delà des cartes de circuits imprimés SMT traditionnelles ou des circuits flexibles.
Les textiles électriquement fonctionnels nécessitent le maintien de bonnes connexions entre les dispositifs et les circuits imprimés ou tissés sur le tissu à porter. L'adhésion est particulièrement difficile entre la matrice rigide et le tissu qui s'étire ou se déplace. Le ZTACH® ACE est appliqué en une seule étape de pochoir, suivie d'une magnétisation et d'un durcissement. Le matériau est appliqué sur toute l'empreinte du composant pour assurer à la fois l'interconnexion et la liaison structurelle avec les circuits électriques sur le tissu. ZTACH® ACE stabilise les sites d'interconnexion - les colonnes de particules alignées selon l'axe Z, maintenues en place par la résine époxy, permettent la flexion du textile environnant tout en maintenant la connexion électrique.
Sur la base d'un projet financé par Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), Dans le cadre du programme Project Call 2.0 du United States Manufacturing Innovation Institute, SunRay Scientific et l'UMASS Lowell ont mis au point la fabrication d'e-Textile fonctionnel feuille à feuille et ont démontré son évolutivité sur une ligne SMT. Le projet [1], intitulé "Reliable High Density Conformal Electrical Interconnects for Dynamically Active Flexible Textile Functionalization", a fixé des LED à des circuits de fils conducteurs tissés dans le tissu.
Figure 3 (gauche) : LEDs fixées sur la ligne SMT avec ZTACH® ACE sur tissu avec fils conducteurs tissés et Vidéo (droite) montrant la fonctionnalité post-assemblage1.
Ces e-Textiles opérationnels ont été soumis à des tests de cycles de lavage et de séchage.
[1] Ce document est basé sur des recherches parrainées par l'ARDEC de l'armée américaine dans le cadre de l'accord numéro W15QKN-16-3-0001. Le gouvernement des États-Unis est autorisé à reproduire et à distribuer des réimpressions à des fins gouvernementales.
Malgré les progrès notables réalisés dans le domaine des e-Textiles, des défis importants restent à relever en termes de fonctionnalité, de fiabilité, d'évolutivité et de coût. Des interconnexions robustes ont été notées à plusieurs reprises comme un défi majeur pour l'électronique hybride flexible conforme et les e-Textiles extensibles. L'adhésif conducteur innovant à axe z de SunRay Scientific est compatible avec l'intégration dans une ligne SMT avec des étapes réduites, sans pression et à basse température. ZTACH® ACE, avec des exigences de conception minimales, est facilement incorporé dans les conceptions de produits actuels ou nouveaux tout en favorisant la miniaturisation et la légèreté des assemblages électroniques et des e-textiles portables. ZTACH® ACE s'est avéré être une solution d'interconnexion fiable par rapport aux méthodes conventionnelles et a démontré une production évolutive d'électronique portable.
22 Meridian Road, Unit 1 * Eatontown, NJ 07724 * www. sunrayscientific.com
Cette recherche a été, en partie, financée par le gouvernement des États-Unis. Les opinions et les conclusions contenues dans ce document sont celles des auteurs et ne doivent pas être interprétées comme représentant les politiques officielles, explicites ou implicites, du gouvernement des États-Unis. [This is automatically translated from English]