Lysande elektronikmoduler i formsprutad plast är på väg att bli viktiga designelement i nästa generation av personbilar. Formsprutad elektronik kan också få rollen som användargränssnitt till hushållsapparater och hemelektronik.

– För bilbranschen är ljus de nya krom­listerna. Det säger Paavo Niskala, Senior Vice President på det finska Tactotek i Uleåborg. Företaget har utvecklat nya metoder för att integrera lysdioder och annan elektronik i moduler av formsprutad plast. Lösningen är patenterad och licenseras nu till elektroniktillverkare över hela världen under beteckningen IMSE Technology (IMSE: InMold Structural Electronics).

Tactotek knoppades av från Teknologiska Forsknings­centralen VTT, finska statens forskningsinstitut, år 2011 för att utveckla metoder för formsprutad elektronik. Paavo Niskala var den förste som fick en anställning på företaget och är teknikansvarig.

Idag finns 85 personer på tillverkning och utvecklings­an­lägg­­ningen vid huvud­kontoret i Uleåborg plus tre designkontor i Tyskland, USA och Japan. Företaget har hämtat in riskkapital i flera omgångar, dels från olika fondbolag, dels från stora intressenter i elektronik­branschen. Nyligen tecknade man exempelvis ett avtal med den japanska komponenttillverkaren Kyocera.

IPC, den världsomspännande branschorganisationen för elek­tro­nik­in­du­strin, beskriver formsprutad elektronik (eng. inmold electronics) som komponentbärare och komponenter ingjutna i tredimensionella strukturer av formsprutad plast. Det ger sömlöst integrerade, tunna och robusta elektronikmoduler med låg vikt.

För komponenter till bilindustrin använder Tactotek främst plasten polykarbonat. Det är en mycket stöt- och slagtålig termoplast som används bland annat för visir och maskinskydd och andra produkter som behöver vara hållbara och transparenta. Plasten finns i olika varianter som är såväl transparenta som infärgade. Plasten är mycket hållfast även i låga temperaturer. Modulerna är testade i temperaturområdet från –40 till 105 °C.

Paavo Niskala

– Idag är det komponenter till bilindustrin som är vårt strategiska utvecklingsområde. Men vi ser att den här tekniken är intressant också för andra branscher och produktområden, säger Paavo Niskala och exemplifierar med paneler för styrning av hemelektronik och vitvaror. Branscher som flygindustrin lockas av de viktbesparingar som formsprutade elektronikmoduler gör möjliga.

Biltillverkarna och deras underleverantörer formger och utvecklar bilkomponenter som använder led för ljuslister och ljusramper till kommande bilmodeller. Det kan exempelvis vara lysande emblem och dekorränder på stötfångare eller knappar och reglage som är delar av bilarnas inredning.

En annan viktig funktion är touchkontroller med inbyggda kapacitiva givare. De kommer att sitta i olika typer av skräddarsydda användargränssnitt för att exempelvis slå av och på en maskin, eller höja och sänka ljudet hos en musikspelare.

Det är till stor del designmöjligheterna driver på intresset för tekniken. Formgjuten elektronik kan hjälpa till att ge ett fordon ett attraktivt utseende med en egen unik identitet. Men ytterligare en viktig aspekt är kommunikation med omgivningen. Ett exempel är att tydligt visa att en bildörr håller på att öppnas.

Andra fördelar med de formsprutade elektronikmodulerna är att färdigmonteringen förenklas genom att antalet komponenter minskar. Dessutom är de formsprutade modulerna i polykarbonat mindre och lättare än konventionella lösningar. Tactotek hävdar att både storlek och vikt på elektroniklösningarna reduceras med 70 procent samtidigt som materialanvändningen reduceras. En ljuslist med ingjutna ledkomponenter behöver inte vara tjockare än 2 mm.

I slutet av livscykeln strävar Tactotek mot att 100 procent av innehållet av silver och and­ra metaller i modulerna ska åter­vinnas. På samma sätt vill man gå över till att poly­karbonat­plasten ska materialåtervinnas, ­istället för att brännas som ofta sker idag.

Paavo Niskala uppger att utsläppen av klimatstörande utsläpp kan minska med 65 procent i vissa tillämpningar genom att utnyttja formsprutade elektronikmoduler. Det har verifierats i livscykelanalyser av tredje part som sedan sakkunniggranskats (peer reviewed third party Life Cycle Analysis).

Tactotek är ett utvecklingsbolag utan egen volym­tillverkning. Företaget licenserar sin teknik till exempelvis fordonstillverkare och deras underleverantörer. I dagsläget har drygt 25 företag tecknat licenser på att använda Tactoteks metoder. Företagets designkontor ger sedan stöd till licensinnehavarna. Totalt är Tactoteks lösningar skyddade med omkring 300 patent i 50 olika patentfamiljer.

Än så länge har bara ett fåtal produkter som använder tekniken hunnit ut på marknaden. En av de första lösningarna är en brandvarnare för inomhusbruk. Men inom nära framtid väntas att biltillverkare lanserar modeller med elektronik byggd med licens från Tactotek. Paavo Niskala uppger att tillverkning i längre serier kommer att inledas inom två år.

I slutet på förra året kom IPCstandarden ”Guidelines for InMold Electronics”, IPC-8401. Paavo Niskala är ordförande för arbetsgruppen som tagit fram dokumentet. Vice ordförande är Iker Arroyo Moso från det spanska forskningsinstitutet Eurecat.

Produktionen av IMSE-moduler sker med metoder för masstillverkning som är väl etab­lerade i elektronik­industrin: I första steget trycks ett ledarmönster med silverbaserat bläck på ett substrat av polykarbonat. Elektronikkomponenterna ytmonteras därefter i maskin och limmas med ledande lim. Om modulen ska ha en tredimensionell struktur används högtryckstermoformning av substratet. Sedan förses montaget med en täckplatta. I sista skedet sker formgjutningen då modulen gjuts in med flytande polykarbonat.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Plastmaterialet kan ges olika ljusledande egen­skaper och används med de ingjutna lysdioderna. Det är också möjligt att låta gjut­processen ske i flera för mer komplexa moduler. I dagsläget har Tactotek produktionsanpassat tre teknikplattformar, det vill säga recept för olika typer av formsprutade strukturer.