復合薄膜裝飾表面的集成照明和控制傳感器
*種可投入生產的可實現綜合控制功能的傳感器面板是一個復合膜組件,它包含40個傳感器,分六組操作。內置照明系統可以在每個操作點連同傳感器功能一起被激活。結構穩定的復合膜包括三個功能層次,可直接安裝在終端,也可嵌入外殼部件中所含的新開發注塑成型產品中。
在K 2010展上,位于奧地利Linz(林茨)的plastic electronic GmbH對無按鈕功能性操作終端進行了展示,成功證明了通/斷開關、旋轉式或滑動式電位器等可以被直接集成到結構部件,而無需額外的附加件。此項技術可應用于載膜組合,即采用金屬導體路徑結構以及保護膜或粘附膜,通過真空沉積方法加以制備,從而建立起與塑料熔的體接觸。
在來自奧地利Schwertberg(施韋特貝格)的注塑機制造商恩格爾奧地利公司的展位上進行的展示,堪稱是“touchskin”技術的開端。功能的集成受到后注塑成型的兩層膜面的影響,特別是部件所采用的夾層式構造,即兩層膜面(傳感膜和裝飾膜),中間被注塑成型的塑料芯層分隔開(圖1)。該傳感器除功能得到驗證之外,在其電路載膜的三維變形方面也展示了相對較低的拉伸比。
洗衣機控制面板是“背板設計式”多層復合薄膜,配有40個背光控制傳感器。為用戶提供了極大地使用便捷性,節約了大量的生產和組裝成本(圖片由R. Bauer提供)。
在下一步的開發中,塑料電子將專注于提高薄膜的三維變形性能及其相應的傳導路徑。在Fakuma 2011(德國塑料加工展覽會)上展示了相應的“感應表面”概念,即為Magna group開發的一種集成了傳感器多功能操作的汽車中心控制臺(圖2)。盡管具備上述*性和功能性,然而由于缺乏對于黑暗環境中的應用*的傳感區域背光,因而尚未實現大規模應用的突破。開發出高度與復合膜相適應的合適的照明系統,將是第三開發階段的重點。
圖1:2010年開始推出的“touchskin”展示實物。基礎功能單元是置于蓋子內表面的后成型薄膜。該蓋子帶有印刷電子結構。外裝飾膜帶有功能指示器,隱含手指導航功能(圖片由塑料電子公司提供)。
“薄片”而非“薄膜”
背光系統的集成*改變了touchskin技術的發展進程。因為LED照明元件和導光板需要的zui小層厚為1 - 1.5毫米,照明控制系統無法在先前階段集成到附加的薄膜層。因此,“薄膜”這個詞并不十分準確。事實上,稱之為“薄片”可能更恰當。在這一項目中,外裝飾表面也是如此,它也是實際的用戶表面。
為便于大型家用電器的安裝,需要采用結構穩定性高的表面平坦的部件,因而將裝飾膜層厚度增加到1毫米,尤其是還能在控制表面上實現高質量的“黑色面板效果”。有關這一點,應該指出,采用較薄的層厚也能實現類似的裝飾效果。
洗衣機控制面板應用實例
由于“multiskin”疊層片這一新概念取代了touchskin薄膜概念(圖3),塑料電子的執行官Philipp Weissel解釋說,multiskin代表適用于帶功能表面并具有高可變性的疊層復合解決方案。畢竟,具體涂層的布局可以在預定設計規則范圍內自由變化。因此,預備的復合部件不僅能確保產品和操作設計的創造性可能性,還能帶來巨大的成本節約潛力。這主要是因為有可能減少單個組件數量及相關的組裝工作量,特別是,即使是小批量生產中,也具有靈活的色彩或裝飾個性化。”
塑料電子公司開發出類似的控制面板,用于洗衣機、烘干機和洗碗機,以證明multiskin的實用性。更準確地說,這是一個擁有40個背光控制按鈕的控制面板。這項開發工作并不是只專注于解決技術問題,還從一開始就包括有關操作概念的實用性問題,及其能否被潛在用戶所接受。
因此,與技術項目同步進行的還有一項廣泛的客戶調查,其結果將作為優化操作邏輯的指導。現在,該產品包括6組依次布置的傳感器(項目選擇、速度和溫度預選、兩個選項組以及定時器),與四條電子功能電路相結合,均由其自身的PCB(印刷電路板)觸發。
這些PCB作為SMD組件直接置于電路載膜(相當于PET或PEN膜)上,這是復合結構的zui下層(圖3)。其上層是由不透明的PET或PC制成的中央照明系統板,已為LED、導光管區域及相鄰電路載膜上PCB超出部分壓出切口(圖4)。zui上面一層是裝飾層或用戶界面。在本項目中,采用的是一個1mm厚PMMA薄片,其背面有一個黑屏印刷區域。
在其表面上,傳感器標簽清晰可見。激活的光源使按鈕位置顯得更醒目。與之相對,那些無照明的部位則隱藏在黑色涂層后幾乎看不見,這就是所謂的黑色面板效果(標題圖)。在生產過程中,所有薄膜均在單獨制造完成后層疊成型。其*的結構穩定性使其成為預成型部件