Как стать автором
Обновить

Литье пластика со встроенной электроникой (IME): что это, и почему это новый тренд

Интерфейсы *Прототипирование *Производство и разработка электроники *Дизайн Электроника для начинающих
Всего голосов 20: ↑19 и ↓1 +18
Просмотры 20K
Комментарии 57

Комментарии 57

Тактильный отклик: минус.
Управление без взгляда: минус.
Ремонтопригодность: спорно.
Ложные нажатия при тряске в автомобиле (по Российским дорогам): плюс.

Ну да, зато меньше вес и больше срок службы.
Технология хороша, не спорю, но не везде. Там, где раньше можно было опустить руку, коснуться одной ручки, слегка отклонить палец в сторону, покрутить ребристое колёсико для регулировки температуры (или вентиляторов) теперь придётся отрывать взгляд от дороги.
А без освещения? Это ВСЁ будет светиться и переливаться? Бррррр.
Аргументы Рогозина при трансляции из кабины Crew Dragon?
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Зачем вслепую. Вероятно все пересадят на руль.
И да нет ничего неприятней всяких кнопок и крутилок.
После пару лет эксплуатации всегда какая нить крутилка да отломается или залипнет.
Я бы положительно отнесся если все механические элементы заменят на модульные сенсорные с цифровыми интерфейсами.
HUD дисплей тоже немного отвлекает. С вибрационным откликом — тоже понятно, такое было ещё на старом Самсунге, когда нажатие на экранную клавиатуру вызывало приятный вибро отклик аппарата.
А в моём примере — именно моторная память и ощущения.
При касании — сенсор может отработать… касание. А если не там коснулся? Отменять? Ну так себе затея.
А с механическими ручками (крутилками, ага) — порой проще.
В пробке — да, согласен, можно и посмотреть по салону, а во время движения — не самая лучшая идея.
И, действительно хотелось бы видеть фото. А то там только одна картинка узнаваема — панель управления в душ.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Не совсем, вибромоторов несколько, частота и сила вибрации меняется в зависимости от места касания. Это позволяет спозиционировать руку, длительность нажатия оберегает от случайных действий.

Не слишком ли непропорционально сложно в сравнении с просто механическими кнопками и переключателями, особенно при том что это все равно остается суррогатом, неполноценной заменой механических кнопок и переключателей?

А случайно можно и кнопку тыкнуть.

Безусловно. Но все же, проводя пальцем по ряду кнопок, не требуется особых усилий, чтобы не глядя нащупать нужную и/ил определить, какие из кнопок нажаты (утоплены в сравнении с соседними и/или в сравнении с панелью, на которой установлены), а какие нет. То же касательно тумблеров, рычагов и т.п. Выражение «почувствуйте разницу» здесь применимо в самом прямом и самом буквальном смысле.

А с тактильной пленкой еще лучше — там возникает ощущение шероховатой поверхности, но там высокое напряжение и устройств с ней я еще не видел.

В перчатках это не сработает, тогда как в перчатках часто обычно можно все так же тактильно найти и/или определить состояние механической кнопки или переключателя. Кроме того, высокое напряжение гипотетически опасно для оператора и реально опасно для низковольтной электроники, с которой соприкасается оператор емкостью своего тела. Не настаиваю, но лично мне еще и неприятно ощущение, вызываемое касанием к детали под напряжением, хочется отдернуть руку — работать с такой симуляцией тактильного отклика я бы точно не хотел. Возможно, с подбором частоты ощущение стало бы менее неприятным — я говорю об имеющемся практически у каждого опыте с касанием к чему-то, что под напряжением с сетевой частотой.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
На принтере с управлением через тач, пару раз случайно сбросили по литру краски (8 каналов), стоимостью в 70+ евро за литр.
Ну, и при обслуживании, ткнуть внетуда из-за паралакса — регулярно.
На термопрессе, махнув рукой перед тачем, загнали в режим, что пришлось производителю присылать прошивку и инструкцию как прошивать.
Насколько помню, у авиаторов чрезмерных восторгов тоже не наблюдается.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Можно фото панели устройства, или модель, чтобы понимать, насколько производитель… промахнулся с удобством использования?
Тут сервисник иногда бывает :)

Там есть массив кнопок 5 на 10, с размерами примерно сантиметр на два, и расстоянием между кнопками от 5 мм до сантиметра.
Ещё есть несколько массивов кнопок, но там расстояния позволяют ряядом палец поставить.
Насколько помню, у авиаторов чрезмерных восторгов тоже не наблюдается

Читал как-то, что флот США возвращается от использования сенсорных управляющих элементов кораблей к традиционным [псевдо-]механическим — рычаги, штурвал и т.д. Не всех, конечно, но основных — да.
призываю вас попробовать и «проголосовать рублем»

Чистого эксперимента может не получиться. Когда на рынке присутствуют только сенсорные устройства, физически невозможно проголосовать рублем за механические по причине отсутствия оных. Или, предположим, механика останется только в дешевых моделях, а в дорогих — только сенсорное управление. Если нужна определенная функциональность, то придется плакать, но жрать кактус. И рубль тут, соответственно, не показатель.

У тебя мобила сенсорная, уверен, уже несколько лет в пользовании. Попробуй текст на сенсорной клаве набрать не смотря на неё. Я готов деньги поставить, что у тебя не выйдет. А с механикой - изи. Вот и все доказательства. В случае с механикой, можно палец на кнопку поставить, пощупать её. С сенсорной такого не выйдет. К слову, много где кнопки по форме и отличаются, в зависимости от действия.

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Тактильный отклик это когда ты сначала нащупал кнопку, потом нажал. Т.е. это два отдельных действия. Уведомление постфактум о нажатии уже не нужно, если ты вместо открывания пепельницы нажал на кнопку катапультирования.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Хм, а если посмотреть на Haptics (или что там) в DualSense от PS5? Та технология вроде позволяет чуть ли не до имитации поверхности ощущения давать, если сделать панель, которая будет для разных зон (кнопок/ручек) давать разный отклик? Конечно, оно не будет потреблять ноль в простое, т.к. надо постоянно этот фидбек создавать, но и тут придумать решение можно уже (типа датчика приближения, или отключаемую панель управления).
Что-то внятно и детализировано не показано ни одной фотки. Надеюсь авторы не специально так сделали.
И собственно какие именно компоненты там встроены в пластмассу?
Было бы интересно узнать и про ограничения технологии.
Было бы интересно узнать и про ограничения технологии.

В статье сказано об одном из них — температура плавления припоя, которая может быть выше температуры плавления материала детали, на которой «напечатаны» токопроводящие дорожки. От себя добавлю, что наверняка непросто будет обеспечить многослойность, так что технология скорее актуальна для сравнительно простых, однослойных схем, коих среди органов управления и индикации — сенсорных кнопок в первую очередь, на которые сделан упор в статье, пожалуй, большинство.
Indemsys, спасибо за отзыв и вопросы! Это круто, когда статью можно дополнить полезными материалами с помощью читателей.

Добавляем новое более детальное фото с примером устройства (консоль для авто от компании TactoTek) + список с конкретными компонентами, которые годятся для литья с пленками (IME):

image

Вот, из чего может состоять интегрированная электроника:

  1. Электрические схемы — гибкие печатные платы и электропроводка.
  2. Освещение — одноцветные, многоцветные и анимированные индикаторы и лого.
  3. Элементы управления — печатные емкостные сенсорные элементы управления, отлитые пластиковые поверхности для 2D и 3D-элементов управления.
  4. Датчики окружающего света, удара, стресса, приближения, акселерометр.
  5. Антенны — NFC, Bluetooth/WLAN.
  6. Интегральные схемы — MCU, BL.
BTW TactoTek делали дизайн в Altium Designer, в 20-й версии вышла фича Printed Electronics разработанная при участии этих ребят
https://www.youtube.com/watch?v=rT-3fItIa0I
А что касается ограничений, то Astroscope верно отметил: температура плавления вплавляемых компонентов должна быть выше температуры заливаемого материала. Логично :)

Литье под давлением при высоких температурах также определяет выбор материалов. В качестве подложки для встроенной электроники используется поликарбонат (PC), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS / АБС-пластик) и акрил (PMMA), а для гибких конструкций — термопластичный полиуретан (TPU).
Думаю что просто неправильно выбрали направление для использования. К примеру для медицинского оборудования это будет идеальное решение — надежное и не боится стерилизации.

Ну и да, добавлю еще один минус — сложность утилизации, перерпботки
В медицинском оборудовании — полностью поддерживаю вариант. Удобно.
Хотя между касанием и нажатием — я бы больше хотел вариант нажатия.

Личный пример — телефон со сканером отпечатка пальца сбоку. У меня этого места часто при переносе телефона касается или ладонь, или… (воспользовался гуглом) мышца, подводящая большой палец, вызывая сообщение «Я тебЕ не знаю!». Но нажатие в той конструкции что есть, не встроить.
Собственно, сканер отпечатка:
image
Надо думать о потенциале технологии:)
  • От случайных нажатий можно добавить 3d Touch
  • Для тактильности помню были прототипы, которые изменяют ощущение поверхности электрически, без вибромоторов


Осталось придумать, как пользоваться такими панелями под водой или хотя бы мокрыми руками и получится отличная панель для межзвездных кораблей из фантастицеских книжек — работает, пока не превратится в пыль
Для тактильности помню были прототипы, которые изменяют ощущение поверхности электрически, без вибромоторов

Не слишком ли неадекватно они дороже тех механических деталей, которые должны неполноценно заменить?

Как всегда, цена завилиси от отлаженности производства и размера партии.

К примеру относительно сложная сенсорная панель TTP223 сейчас стоит дешевле многих механических аналогов

Да, но TTP223 — не массовая, отлаженная реализация поверхности, изменяющей тактильное ощущение при ее касании электрически, без вибромоторов. То есть вы совершенно правы, но вы ответили не на мой вопрос, а выбрали очевидный и правильный, но неподходящий (к моему вопросу) пример. ;)
Осталось придумать, как пользоваться такими панелями под водой или хотя бы мокрыми руками

Это-то не проблема: оптические или резистивные сенсоры работать будут не хуже.
получится отличная панель для межзвездных кораблей из фантастицеских книжек — работает, пока не превратится в пыль

И получится одноразовый кусок пластика, который сломается гораздо быстрее из-за того, что все нагрузки (в т.ч. термические) передаются на компоненты и отсутствия теплоотвода.
Но нажатие в той конструкции что есть, не встроить.

во многих телефонах там именно что кнопка со сканером отпечатка. первый раз вижу сканер на боковой грани без кнопки.

«Защищённый», водонепроницаемый батарейкофон. Да, аккумулятор на 9А*ч (или 10, я путаю в какой из моделей какой).
Кстати, про защищённость — правда. Падал он несколько раз, один раз оставил хороший синяк на стопе.
А кнопки — на Самсунгах и Apple. Хотя они скорее под сенсорной панелью. А здесь — алюминиевая рамка и в ней слегка утоплен сенсор (визуально ~0.2мм).

кнопки с сенсором именно на боковой грани — на sony xperia и на новых redmi/poco

Тактильный отклик: минус.
Управление без взгляда: минус.
Ремонтопригодность: спорно.

Удешевление производства выдают пользователю за преимущество? Такого никогда не было и вот опять.

Ложные нажатия при тряске в автомобиле (по Российским дорогам): плюс.

Спорно. Ни разу не встречал даже на жигулях. А я иногда люблю размять подвеску по полю так, что вещи из багажника в окно вылетают.
В процессе тряски пытались нажать на сенсорный экран, допустим, магнитолы? Не глядя.
Я так понял, что Вы выше записали в плюс сенсорным экранам отсутствие ложных нажатий. А механическим соответственно — в минус. Типа механические от тряски (перегрузки) ложно срабатывают. Именно это утверждение я считаю крайне спорным.

Скорее речь о попадании пальцем без возможности удержания пальца на поверхности. Механику можно прощупывать, сенсор - нет.

больше срок службы

Вряд ли ради этого задумывалось.
Программируемое устаревание.
Будут добавлять в пластик присадки, разрушающие дорожки со временем, дабы стимулировать потребителя покупать новый товар, а этот выбрасывать после окончания срока гарантии.
То же самое как и светодиодные лампы — которые вроде как должны быть в теории сверхнадежны, но производитель заведомо дает завышенное напряжение на кристалл, экономит на теплоотводе, и пр., в результате чего лампы выходят практически так же часто как и лампы накаливания, стимулируя продажи новых ламп.
Но кристалл светодиода в лампах хотя бы в домашних условиях перепаять можно…
Правильно ли я понимаю, что хотят тупо заливать всю электронику пластиком?
То есть резко упадет надежность и ремонтпригодность.
Хотят отказаться от механических элементов управления? То есть еще и эргономику потеряют. Но вот тут надежность да, может повыситься.
Правильно ли я понимаю, что хотят тупо заливать всю электронику пластиком?

Сильно упрощенно: нет, не заливать пластиком традиционную печатную плату, а вместо печатной платы использовать пластик корпуса, отказавшись от плоского стеклотекстолита или его аналогов вовсе.

То есть резко упадет надежность и ремонтпригодность.

Надежность, по грубым прикидкам, не изменится. Ремонтопригодность будет зависеть от конкретной реализации. Залитую компаундом плату, которую возможно легко достать из корпуса, но едва ли легко ремонтировать — это как пример конкретной реализации, из-за которого трудно говорить в общем.

Хотят отказаться от механических элементов управления? То есть еще и эргономику потеряют.

В целом да, особенно в контексте автомобильного применения, на которое в статье сделан особый упор.

Но вот тут надежность да, может повыситься.

При всей моей любви к механическим кнопкам и механическим ручкам, пусть внутри они будут хоть электрическими, хоть оптическими энкодерами без механической связи с управляемыми ими устройствами — да, не могу не согласиться, что немеханические, сенсорные кнопки практически вечные, покуда жива обслуживающая их электроника, тогда как механические кнопки склонны к износу и относительная легкость отдельной поштучной их замены отнюдь не означает дешевизну их замены (я опять в контексте автомобилей, в которых просто кнопка как запчасть может стоить как китайский смартфон). В случае отказа сенсорной панели, выполненной по новой технологии, менять ее скорее всего придется всю, но это видится единичным несчастным случаем, а не результатом нормального износа — именно износа, как у механических деталей кнопок и энкодеров, там фактически нет, поэтому в среднем, получается, это дешевле и для владельца автомобиля.

По сути речь только о снижении себестоимости производства с одновременным расширением возможностей придавать деталям причудливые формы, что важно как для упрощения/удешевления сборки (странные на вид формы могут иметь сугубо функциональное значение, по сути быть опорами, защелками и т.п. служебными элементами, которые важны, но не видны пользователю), так и для реализации каких-то сугубо дизайнерских идей о красивом.
вместо печатной платы использовать пластик корпуса, отказавшись от плоского стеклотекстолита или его аналогов вовсе.
Это значит, что все нагрузки, в том числе тепловые, будут не распределяться по текстолиту, а отрывать компоненты от площадок.
вместо печатной платы использовать пластик корпуса

с одновременным расширением возможностей придавать деталям причудливые формы
Что-то мне не кажется, что монтаж деталей на фигурном куске пластика будет дешевле, чем на плоском текстолите.

Эргономика уже давно в опале, фактически объявлена лженаукой. Иначе засилие сенсорного интерфейса в автомобилях не объяснить. На статичной машине всё прекрасно, напоминает айфончик, но на ходу всё это превращается в адъ. Теперь, чтобы отрегулировать климат, надо найти глазами нужный элемент сенсорного междумордия, коснуться его с визуальным наведением и задержать взгляд на панели, чтобы убедиться, что дурацкий сенсор, порой "туговатый", сработал. То ли дело регулировка с физическими ручками, в некоторых реализациях даже дисплей не нужен.

В реализации всех параметров езды на VW Passat B3 и Volvo 480 экран не то что не был нужен, его толком не было. После месяца в машине все операции делались без отрыва взгляда от дороги.
Эргономика уже давно в опале, фактически объявлена лженаукой.

Потому что двое против одного обычно побеждают. Я про себестоимость в паре с маркетингом, из-за которых эргономически уродливые решения успешно продаются под видом чего-то передового и поэтому более дорогого, чем «устаревшие» кнопки и переключатели.

Иначе засилие сенсорного интерфейса в автомобилях не объяснить.

Добавьте искусственное моральное старение, хотя это частность от общего сговора экономики с маркетингом.

На статичной машине всё прекрасно, напоминает айфончик, но на ходу всё это превращается в адъ. Теперь, чтобы отрегулировать климат, надо найти глазами нужный элемент сенсорного междумордия, коснуться его с визуальным наведением и задержать взгляд на панели, чтобы убедиться, что дурацкий сенсор, порой «туговатый», сработал.

Мне нравится управление климатом, стилизованное под «тупой кондиционер» — с тремя ручками вентилятора, температуры и направлений обдува. Тем более что в реальных «тупых кондиционерах», кроме возможно самых недорогих автомобилей, уже не одно десятилетие нет никакой механической связи между ручками и управляемыми ими, скажем, воздушными заслонками — намного дешевле сделать одинаковые исполнительные механизмы для всех модификаций конкретной модели автомобиля, а панель управления разделить на «дешевую» с ручками и «дорогую» с кнопками и циферками температуры. Вариант с «тупыми» ручками выглядит недостаточно «круто» (с точки зрения уверовавших в маркетинг), но управляется интуитивно в общем и беспроблемно вслепую в частности.

То ли дело регулировка с физическими ручками, в некоторых реализациях даже дисплей не нужен.

Он реально не нужен — текущее состояние видно (в том числе «видно» наощупь!) по положению органов управления. А что нужно — то включится автоматически. Например, если нет электрического обогрева, то компрессор кондиционера включится (для осушения) автоматически, если направить воздух на обдув запотевшего изнутри стекла.
Вариант с «тупыми» ручками выглядит недостаточно «круто» (с точки зрения уверовавших в маркетинг), но управляется интуитивно в общем и беспроблемно вслепую в частности.


На нормальном климате использую 2 кнопки «авто» и «обдув стекла». И не надо там ничего регулировать. Не возникает такого желания. Иногда очень редко могу чуть температуру подкрутить кнопками + / -.

С механическими крутилками, да — приходилось всё время крутить туда-сюда.

На грантоподобных так - три крутилки, потоки, температура и вентилятор, собственно управление заслонками электрифицированное. В крутилках ещё кнопки типа принудительного включения кондея и рециркуляции. По мне наиболее удобный вариант, полностью понятный тактильно и не нуждающийся в дисплее.

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Это хорошо для лампочек-кнопочек

Из статьи я сделал вывод, возможно ошибочный, что оно только для этого.

ремонтопригодность — сгоревший диод = замена всей панели

Из статьи я как-то не понял, в пластик корпуса-платы впечатываются только дорожки, а детали впоследствии припаиваются более-менее обычным способом (за исключением низкотемпературного припоя), или впечатывается готовая схема в сборе? Если первое, то ремонтопригодность практически не отличается от традиционного стеклотекстолита, а если второе, то получается аналог залитой компаундом платы — в промышленных масштабах только замена, а разово для себя можно попробовать расковырять.

Два года назад видел сэмплы от них — края дорожек неровные, на некоторых изгибах видны деформации, больше чем на 1Мгц они их не тестировали.

Мне кажется, речь не идет об отказе от стеклотекстолита вообще, а только о частных случаях, где от него отказаться вполне можно — в статье как раз приводятся примеры таких случаев.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Поковырялся по ссылкам и стало ясно.
Детали они они ставят после того как все уже отформовано и изогнуто, для больших микросхемя, ясно, нужно предусмотреть ровные плоскости, резисторы могут быть дискретные или напечатанные, переходных нет, но есть диэлектрические прокладки для подкладывания на пересечении проводников.
В саму платстмассу ничего не внедряется (как например внедряется в многослойный текстолит), максимум могут сверху еще покрытие нанести.
Светодиоды использут довольно специфичные, какие-то пленочные, похоже они и создают эффектную равномерную подсветку.
Детали клеют на проводящий клей, а не паяют.
Для радиочастот технология годная, они спокойно делают изогнутые антены для RFID, NFC и проч.
Но самое интересное что для разработки используют всем известный Altium в связке с SolidWorks. Т.е. хоть прям счас садись и делай.

Автор крайне сумбурно все это описал в своей статье.
значительное уменьшение веса, габаритов, количества подвижных частей и, как следствие, надежности и себестоимости устройства в целом.

значительное уменьшение надежности — такой себе плюс

Хорошо, что у наших нынешних девайсов корпус - это всего лишь корпус. Даже если он поцарапан или треснул, это не мешает их работе.

Скоро доживём до одноразовой пластиковой техники, которая начнёт беспричинно и бессистемно глючить из-за микротрещин в дорожках по причине рассохшегося пластика. Искать и перепаивать обрывы в дорожках на пластике - одно удовольствие :)

"Пластмассовый мир победил..."

Появились более эластичные материалы и более качественные токопроводящие чернила, которые выдерживают формовку при высокой температуре, поэтому проводники, которые раньше покрывали печатную плату, теперь можно наносить прямо на пластиковый корпус электронного устройства.

Ну да, а также маркетоложцы решили, что теперь срок жизни электроники в пару недель вполне себе нормальный. Сдохло — в 50% случаев вернули в магазин, остальное просто выбросили (возможно, купили такое же, но с перламутровыми пуговицами). Фирмы-импортеры больше полугода существовать просто не будут, а то это ж с ремонтом и гарантией заморачиваться надо.
В принципе тактильные кнопки легко внедряются- в отверстия загоняем кнопку, отслеживаем емкостным сенсором или оптикой. Так же ручки регулировки — вполне недорого. Только вот пока не вижу сильного профита от полного отказа от текстолита. Начиная с определенного количества элементов будет выгоднее на текстолите оставаться, я так думаю.
Была у меня такая идея, в 11-м классе. Как-то разобрал часы с жк дисплеем, обнаружив там 2 основных детали, плату и жк экран. Пришел к мысли, что корпус и воздух внутри, создают лишний объем, и было-бы круто интегрировать плату в сам экран, за подложкой. Получился концепт часов браслета на руку, толщиной в 2-3мм. Лет 5 назад попадались рендеры с подобными идеями часов.

Технология cog - crystal on glass. Благодаря этой замечательной технологии любой скол является смертельным для экрана.

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.