Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Manufacturing Technology >> Промышленные технологии

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов

Традиционные печатные платы — жёсткий фольгированный стеклотекстолит, не всегда удобный. Для арт-проектов (открытки, картины, рисунки) нужна гибкая основа. Гибкие PCB (flex PCB) сложнее и дороже. Бумажные цепи — простое, дешёвое, эстетичное решение.

Что такое бумажная цепь?

Рабочая электронная схема на бумаге. Сочетает эстетику и функциональность, используя техники изобразительного искусства.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Бумажная цепь с элементом питания (таблетка)

Источник: Wikimedia Commons

Как сделать бумажную цепь? 4 этапа

1. Создание трасс (проводников)

Трассы — медные пути для соединения компонентов. В бумажных цепях: медная лента, проводящая краска, проводящие чернила.

Медная лента (Copper Tape)

Самый доступный вариант. Допускает пайку (в отличие от красок/чернил).

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Медная лента в бумажной цепи

Источник: Wikimedia Commons

Медная фольга — дешёвая, ширина 5 мм – 2 дюйма. Тканевая лента (медь + кобальт + никель) — выдерживает изгибы без разрыва.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Проводящая тканевая лента

Правила работы с лентой:

Проводящая краска (Conductive Paint)

Художественный подход: пузырёк/кисть, извилистые трассы.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Проводящая краска на стене

Источник: Flickr

Краска клеит компоненты к трассе. Минусы: грязно, долгое высыхание.

Инструкция:

Проводящие чернила (Conductive Ink)

Ручки с проводящими чернилами (Circuit Scribe, AgIC). Быстро сохнут, но фиксация компонентов сложнее.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Бумажная цепь с проводящими чернилами

Инструкция:

2. Выбор компонентов

Зависит от типа трассы.

Выводные компоненты (Through-Hole)

LED, резисторы, диоды — длинные выводы. Выводы гнут для увеличения контакта с лентой/краской.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Выводные компоненты

Источник: Wikimedia Commons

Подходят для: тканевая лента, медная лента, проводящая краска.

SMD компоненты (Surface Mount)

Низкий профиль — идеально для открыток. Сложнее в монтаже.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
SMD компоненты

Источник: Wikimedia Commons

Для: проводящая краска, медная лента, проводящие чернила.

LilyPad компоненты

Низкий профиль, большие контактные площадки — идеально для бумаги.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
LilyPad компонент

Источник: Wikimedia Commons

Для: тканевая лента, медная лента.

Circuit Stickers (Chibitronics)

Стикеры с проводящим клеем — просто наклеить на бумагу.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Circuit Stickers

Источник: Flickr

Дороже, но удобны. Работают с краской, медной/тканевой лентой.

Circuit Scribe Modules

Магнитные, требуют металлическую подложку за бумагой для временного контакта.

3. Монтаж соединений (5 способов)

4. Питание проекта

Элемент питания — монетная батарея (CR2032). Сложность — держатель. Варианты: самодельный холдер, готовый модуль, батарея с лапками.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Держатель монетной батареи

Источник: Wikimedia Commons

Научные достижения в бумажных PCB

Исследования привели к прозрачной нанобумаге (cellulose nanopaper) — аналог подложки flex PCB.

Процесс плазменной металлизации превращает бумагу в паяемую печатную плату, позволяет печатать память на целлюлозной подложке.

Свойства бумаги как подложки

Пористость → чернила впитываются, сегментируются. Синтеринг дестабилизирует бумагу.

Решение: физическое осаждение из паровой фазы (PVD) на всех этапах фабрикации.

Physical Vapor Deposition (PVD)

Конденсация материала из паровой фазы в тонкую плёнку (атомарный уровень). Плазменная разрядная или высокотемпературная вакуумная камера. Давление переносит пар на бумагу → конденсация → тонкое покрытие.

Бумажные цепи: гибкая эстетическая электроника для арт-проектов
Процесс физического осаждения из паровой фазы

Источник: Wikimedia Commons

Покрытие — твёрдый проводник (например, Al₂O₃) → стабильные воспроизводимые мемористоры с отличными электрическими свойствами.

Плазменная металлизация

Плазменный брызгиватель наносит порошковый проводник на основу, покрытую серебряной пастой. Горячая плазма расплавляет и сплавает слои → высокопроводящая подложка.

Бумажные PCB — будущие приложения

Наука не стоит на месте. Перспективы: складные, стрижаемые, 3D бумажные схемы для медицины, военной сферы, биоразлагаемые PCB для промышленности.

Область бумажных PCB перспективна. Хотите узнать больше? Свяжитесь с экспертами.

Промышленные технологии

  1. Блочные диаграммы в E3.series: повышение эффективности электропроектов
  2. Быстрое создание вариантов электрощитов в E3.series: эффективные компоновки и документация
  3. E3.series 2021: автоматическая интеграция совместимых разъемов
  4. E3.series 2021: автоматическая корректировка экранов для проводов и кабелей
  5. E3.series 2021: подсветка соединений на панели для ускорения проектирования
  6. Создание клеммных блоков в E3.series для электропроектов
  7. Вставка STEP-моделей в проекты E3.series: пошаговое руководство
  8. Топ-5 проверенных советов по обслуживанию электротрансформаторов
  9. Точные PCB для передовых медицинских приборов
  10. Топ-7 лучших книг для студентов-электронщиков