柔性混合电子(FHE)是一种电子电路制造方法，旨在结合印刷电子和传统电子的优点。导电互连和尽可能多的附加组件被印刷到柔性基板上，而IC(集成电路)则使用光刻技术单独生产，然后安装(通常作为裸模，没有封装)。由此产生的“印刷”和“放置”功能的混合提供了长期与印刷电子相关的灵活性，但具有集成电路的处理能力。
这种灵活性和处理能力的结合是非常可取的，因为它减轻了重量，并支持新的外形因素，同时保持了理想的功能，如数据记录和蓝牙连接。IDTechEx报告确定并全面评估了实现这些属性组合的技术:柔性混合电子2020-2030:应用、挑战、创新和预测"．
FHE vs. FPCB
如果它是如此理想，你可能会奇怪为什么还没有开发出具有这两种功能的电路。答案是柔性印刷电路板(fpcb)已经提供了一些灵活性的处理能力。这种电路长期以来一直用于汽车和高价值的消费电子应用，这些应用具有空间限制，例如相机。fpcb与FHE电路的不同之处在于，互连不是印刷的，而是用光刻技术从层压铜片上蚀刻出来的。然后将表面贴装组件(包括封装ic)焊接到铜互连上。下表概述了传统刚性pcb、fpcb和FHE电路之间的差异。
FHE的好处
所以，如果fpcb已经存在，为什么还要为FHE操心呢?最简单的解释是，通过不封装集成电路，而是使用薄硅芯片，整个电路可以做得更薄，更轻，更灵活。事实上，将封装ic连接到fpcb通常需要包括一个加强器，以确保附着点保持安全。这种方法引入了处理和模具附加方法的挑战，在IDTechEx报告中详细说明了这一点。
然而，在IDTechEx，我们相信FHE的潜在好处远远不止于此，因为它促进了不同的制造方法，从而实现了应用。首先，印刷而不是蚀刻互连可以减少材料浪费，因为它是加法而不是减法;如果电路必须以低比例的布线覆盖大面积，这种区别尤其有益(见下面的原理图)。如果印刷是通过数字方法完成的，如喷墨或气溶胶，那么电路原型时间相对于传统的蚀刻大大减少，因为不需要设计和生产掩模。这种向更灵活的开发过程的过渡使更小体积的电路板变得更经济，甚至有利于定制电路。
从聚酰亚胺到PET
FHE和fpcb的另一个重要区别是衬底材料的选择。在fpcb中，这通常是PI(聚酰亚胺)，它非常耐温，因此便于用焊料和随后的回流加热连接组件。使用柔性混合材料，目标是转移到更便宜的基材，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，其热预算要低得多(稳定的PET在~150℃以上损坏)。
这种基板排除了用于组件连接的传统焊料。目前的解决方案是使用导电粘合剂，但在某些情况下，这些可能会被低温焊料取代，因为这减少了精确对准的负担，并支持具有高I/O引脚的大型ic。较低的加工温度还带来了其他好处，例如能够使用热易碎的组件，以及更快的制造速度和更少的能源使用。
FHE应用程序
总的来说，FHE是从刚性pcb到fpcb的延续。对于具有许多SMT(表面贴装技术)组件的复杂柔性电路的大批量生产，fpcb可能会在中期持续存在，因为只需要对传统PCB制造工艺进行最小的更改。对于具有较少SMT组件的应用程序，需要更大的灵活性，或者需要快速原型设计的应用程序，FHE可能占主导地位。此外，由于薄硅模具的灵活性，FHE电路可以使用R2R(卷对卷)方法制造，因此非常适合大批量生产启用RFID的传感器，例如实现智能封装应用。
FHE的全面概述
IDTechEx报告对这一新兴技术进行了全面分析。在IDTechEx，我们一直在评估和跟踪印刷电子技术和市场十多年。这份报告是基于最新的初步研究，包括对全球所有主要参与者的采访和公司访问。它确定并检查了材料和生产系统的所有关键趋势，涵盖附件，基材和金属化材料以及生产技术，包括高通量拾取和放置以及各种S2S和R2R印刷技术。本报告构建了一个应用路线图，展示了FHE将如何从今天的简单RFID标签发展到未来复杂的柔性混合电子产品，从而在智能包装，工业监控和可穿戴设备等领域实现应用。它提供了对应用程序时间表、挑战和机遇的深刻分析。此外，它还预测了(见下文)这种使能技术在数量(左)和收入(右)方面的增长。我们预测，到2030年，该市场将超过30亿美元。可穿戴应用，特别是皮肤贴片，可能会在最初占据主导地位，智能包装应用从2025年左右开始迅速增长。
欲了解更多关于印刷电子研究的信息，请访问IDTechExwww.IDTechEx.com/research/PE．或者与其他人就这一主题进行交流，IDTechEx将主办世界上最大的印刷，柔性，结构和混合电子产品活动:印刷电子美国，2020年11月18日至19日，美国圣克拉拉www.PrintedElectronicsUSA.com．