Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tania technologia drukowania obwodów elektronicznych

jacu007 13 Lis 2013 22:19 12357 32
  • Tania technologia drukowania obwodów elektronicznych Naukowcy z Georgia Institute of Technology stworzyli nową technologię, która pozwala na drukowanie obwodów elektronicznych za pomocą zwykłej biurowej drukarki atramentowej.

    Używając sprzętu wartego 300$ naukowcy byli w stanie drukować skomplikowane obwody przewodzące na materiałach usztywnianych i giętkich w tym na papierze powlekanym żywicą, filmach PET i papierze fotograficznym. W miejsce tuszu, grupa zastosowała specjalny roztwór z drobinkami srebra.

    „Mamy nadzieję, że nasza praca przyczyni się do szybszego powstawania pełnych prototypów projektowanych urządzeń. W odróżnieniu do tradycyjnych metod drukowania wzorów przewodzących, w naszej technice, przewodnictwo jest osiągane w kilka sekund bez dodatkowego niestandardowego sprzętu”, powiedział jeden z członków zespołu.

    Metoda otwiera nowe możliwości i daje nadzieję na tańszą elektronikę. Można dzięki niej drukować podzespoły urządzeń, czujniki i anteny bardzo małym kosztem. Po wydrukowaniu elementy elektroniczne mogą być dołączane do wytworzonych ścieżek za pomocą kleju przewodzącego, taśmy dwustronnej lub srebrnego kleju epoksydowego. Pozwala o według naukowców skrócić czas pełnego wykonania prototypu do mniej niż godziny.

    Aby uprościć komercjalizację całego przedsięwzięcia naukowcy korzystali z przystosowanych odpowiednio komercjalnie dostępnych materiałów i urządzeń w tym drukarek, taśmy przewodzącej i srebrnego atramentu.

    Źródło:
    http://www.newelectronics.co.uk/electronics-n...ased-circuits-to-be-printed-in-seconds/57574/

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    jacu007
    Poziom 22  
    Offline 
    Specjalizuje się w: systemy mikroprocesorowe, raspberry pi
    jacu007 napisał 688 postów o ocenie 73, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Dąbrowa Górnicza. Jest z nami od 2007 roku.
  • HelukabelHelukabel
  • #2
    sundayman
    Poziom 24  
    Jeszcze długo długo nie.
    Zrobienie porządnego PCB w domu to czas 2h i koszt max. 20-30 zł.
    Parametry elektrycznego "pcb na papierze" jeszcze bardzo długo będą do niczego w
    porównaniu z najtańszym zwykłym PCB.

    Wyjątkowe zastosowania - jakieś elastyczne nośniki itp - tak. Ale też tylko amatorskie.

    Tak że - dobrze że się nad tym pracuje, może kieeeedyś coś z tego będzie.
    Na razie są to ciekawoski i gadżety o praktycznej przydatności w okolicach zera...
  • #3
    szulat
    Poziom 23  
    Robienie płytki przez 2 godziny a wydrukowanie jej w 60 sekund, to jednak różnica, której trudno nie zauważyć.
    Może zmyliło cię słabe tłumaczenie, twórcom tej technologii chodzi o szybki sposób budowy prototypów a nie produkcję elektroniki na sprzedaż.
  • #4
    sundayman
    Poziom 24  
    No chyba, że to będzie prototyp migacza do czapki (na ledach).

    Bo do niczego bardziej poważnego - wyobrażasz sobie prototyp chociażby zasilacza
    wydrukowany farbą "srebrną" na kawałku plastyku ? :)
    Czas jest ważny oczywiście, ale co z tego, że zamiast 2h będzie 3min, skoro
    jakość tych obwodów je (ze względów fizycznych po prostu) dyskwalifikuje do czegokolwiek poważnego ?

    Robiąc prototypy ma znaczenie, czy masz płytkę w te 2h czy na drugi dzień, ale czy to jest 2h czy 60sek, to już zupełnie bez znaczenia. Nikt nie robi prototypów na wyścigi. Profesjonalista ma mieć prototyp realnie oddający następne wersje, a nie kawałek "czegoś a'la PCB", a z kolei dla amatora ten czas ma jeszcze mniejsze znaczenie.

    Jak powiedziałem - sama idea jest OK. Może jedyś uda się coś z tego zrobić.
    Na razie jest to nędza. I nic dziwnego, żadne osiągalne w domowych warunkach metody nanoszenia warstwy przewodzącej nie mają szansy osiągnąć możliwości choćby zbliżonych do zwykłej miedzi na laminacie.

    Ciekawe są inne metody szybkiego prototypowania - zastępujące chemiczne (bo wiadomo, to uciążliwe) czy CNC (bo powolne).
    Chociażby laserowr odparowanie miedzi. Bardzo skuteczne, dokładne i szybkie.
    Tyle - że koszt na pewno nie dla małego biura projektowego.

    A druk "atramentowy" - długo, długo nie..,
  • #5
    mariaszek
    Poziom 11  
    Mnie by wystarczyło aby drukarka laserowa bezpośrednio na płytce laminatu umieściła mi toner i nie musiał bym się bawić z papierem transferem i innymi cudami :-)
  • #6
    gervee
    Specjalista Automatyk
    mariaszek napisał:
    Mnie by wystarczyło aby drukarka laserowa bezpośrednio na płytce laminatu umieściła mi toner i nie musiał bym się bawić z papierem transferem i innymi cudami :-)


    No i może to jest rozwiązanie - płaska drukarka atramentowa mająca możliwość drukowania odpowiednim atramentem na laminacie, potem tylko trawienie i mamy płytkę.

    W tej metodzie opisywanej na początku widzę, że na obrazku jest PCB do elementów przewlekanych co chyba jest nieporozumieniem. Do SMD jeszcze by się to nadało choć "klejenie" elementów to może być trudne zajęcie.
  • HelukabelHelukabel
  • #7
    Greyangel
    Poziom 14  
    gervee napisał:
    No i może to jest rozwiązanie - płaska drukarka atramentowa mająca możliwość drukowania odpowiednim atramentem na laminacie, potem tylko trawienie i mamy płytkę.


    To już było i udało się. Gość nie chciał się podzielić recepturą tuszu bo wydał dość dużo kasy na badania. Poniekąd zrozumiałe, natomiast losy tego wynalazku są nieznane, poszukaj w archiwum el. Poza tym tą metodą raczej trudno by było robić na laminacie dwustronnym.

    mariaszek napisał:
    Mnie by wystarczyło aby drukarka laserowa bezpośrednio na płytce laminatu umieściła mi toner i nie musiał bym się bawić z papierem transferem i innymi cudami :)


    Toner ? Czyli druk laserowy na przewodniku ... ciekawe ;).

    Robię obwody od jakichś 20 lat i przekopałem się przez malowanie ręczne, termotransfer do fotografii. Po pierwsze to nie jest żaden nowy wynalazek bo próby z nim robione były od czasów uzyskania stabilnych suspensji nanosrebra. Poza tym jeszcze długo nic nie zastąpi litego przewodnika metalicznego i to pod wieloma względami. Nanoszony atrament przewodzący musi wykazywać określone cechy elektryczne i mechaniczne a nie wydaje mi się żeby było możliwe dobranie bindera który nadaje właściwości mechaniczne nie szkodząc elektrycznym. Znowuż atrament z samego srebra będzie się łamał i pękał pod warunkiem że w ogóle będzie adhezja do podłoża. Oczywiście zastosowania tej metody są pewnym śpiewem przyszłości bo atrakcyjne by było np drukowanie małych obwodów na podłożach ceramicznych ale chyba postępy w technologii krzemu wyprą i takie rozwiązania.
  • #8
    OldSkull
    Poziom 27  
    Greyangel napisał:
    Poza tym tą metodą raczej trudno by było robić na laminacie dwustronnym.

    Ale nie niemożliwe, wystarczy gładką stronę zakleić przed trawieniem tej drugiej. Fakt, że to wydłuża czas wykonania całości, ale jest rozwiązaniem.

    Niestety, ale dopóki wydruk nie będzie lutowalny i odporny mechanicznie) oraz termicznie to będzie lipa. Lepiej stracić 2h na bawienie się z wytrawianiem niż 2 dni, bo pękła ścieżka na wydrukowanym elemencie.
    Kolejnym problemem są przelotki :/ niestety, ale obecnie dochodzimy do takiej miniaturyzacji, że prototypowanie bez przelotek traci sens.
  • #9
    tatanka
    Poziom 20  
    Sprzęt 300$. Ciekawe ile tusz :)
  • #10
    n6210
    Poziom 29  
    Pomysł ciekawy - ja kiedyś robiłem próby z użyciem plottera, który "wydrukował" na zwykłym laminacie ścieżki lakierem zabezpieczającym. Potem zwykłe trawienie i zmywanie.
    Jednak termotransfer okazał się szybszy i skuteczniejszy szczególnie jeżeli chodzi o precyzyjne PCB (a ostatnio robię tylko SMD) :)
  • #11
    Krzysiek99
    Poziom 27  
    To było by piękne wydrukować pcb na własnej drukarce :) Technologia przyszłości, początkowo będzie to pewnie jak z punktami ksero idziesz z projektem na pendrive i drukują.
  • #13
    sundayman
    Poziom 24  
    Nanoszenie przewodzącego materiału jest ciekawe, ale praktyczne tylko dla bardzo specyficznych zastosowań. Może fajnie by było to mieć - ale jako dodatek, na "specjalne okazje".
    Prace R&D nad prototypowaniem PCB powinny iść w kierunku ułatwienia normalnego procesu - czyli usuwania miedzi z typowego laminatu.
    I są tego już dobre efekty, o których wspomniałem wcześniej ;

    laserowe odparowanie miedzi :
    http://www.youtube.com/watch?v=PhH05jNyjCk&list=PL2C566A88EF45284C

    jak widać bardzo sprawnie to działa. Tylko prosić Chińczyków o tanie klony :)

    Zresztą, idąc tym tropem można nawet w domu zrobić coś w tym stylu, może trochę odwrotnie ;

    1) nanieść na PCB warstwę zabezpieczającą przed trawieniem (np. czarny lakier mat - w aerozolu)

    2) za pomocą stosunkowo niewielkiej mocy lasera odparować tą warstwę w miejscach, które mają być wytrawione

    3) wytrawić - i PCB gotowe.

    Można ? można. Tyle, że robienie fotochemiczne PCB jest tak proste, że nie wiem, czy jest to gra warta świeczki. Zawsze mam jakieś laminaty już pokryte emulsją (tak na zapas kupione w TME). Wystarczy odkleić folię zabezpieczającą,
    naświetlić z użyciem kliszy , wywołać i wytrawić. To nawet mniej niż 2h.
    Jakość- nieosiągalna dla dowolnej innej metody. Koszt - głównie samego laminatu.

    Bardziej męczące jest chyba przycięcie do wymiaru, wiercenie itp.
    Z tego z kolei najłatwiej nas zwolni frezarka CNC. Jak komuś zależy - też do zrobienia
    bez problemu.

    Czyli - właściwie - niewiele można (i warto) zmieniać.
    Zamiast naświetlania - bezpośrednio naświetlać z komputera.
    Zamiast warstwy światłoczułej - np. metoda opisana wyżej (z odparowaniem warstwy zabezpieczającej).

    Gdyby były stosunkowo niedrogie urządzenia tego rodzaju - czyli usprawniające wykonanie "normalnego" PCB - to sam bym może kupił (na robienie nie mam czasu)...
    A druk "przewodzącej warstwy", o parametrach takich jak obecnie - to tylko zabawa...
  • #14
    Greyangel
    Poziom 14  
    OldSkull napisał:
    Ale nie niemożliwe, wystarczy gładką stronę zakleić przed trawieniem tej drugiej.


    Nie chodzi mi o to tylko o pozycjonowanie. Poza tym już kiedyś próbowałem zaklejania. Wysoce niepraktyczne. Metoda fotochemiczna jest nie do pobicia, nie wiem jak z frezowaniem ale zdecydowany plu frezowania to otwory. Zwłaszcza jak ma się ich kilkadziesiąt lub kilkaset. Ja za pomocą folii mam praktyczny raster 30 um w praktyce ssop czy tsop nie stanowi żadnego wyzwania tak jak trawienie mikronapisów na płytce. Trudniej jest polutować ale druk wychodzi bez pudła.
  • #15
    elektryku5
    Poziom 38  
    No tylko chyba niekoniecznie zwykłą drukarką, bo jest za małe zaczernienie i/lub widać porwane od pikselozy krawędzie, może jakaś dobra folia i profesjonalna drukarka to umożliwia, na takiej zwykłej plujce 12milsów da się jeszcze uzyskać bez specjalnego wysiłku. Mi akurat metoda foto podoba się najbardziej, ale czasem przez wydruk czy nanoszenie emulsji sporo czasu się marnuje.
    Ale jak uda mi się dobrze wydrukować, to idzie to nawet szybko i nie trzeba szukać nikogo z laserówką...
  • #16
    piMezon
    Poziom 13  
    Miałem okazję pracować z produktem wykonanym podobnym sposobem.
    Ścieżki drukowane były sitodrukiem na papierze, właśnie farbą z cząsteczkami srebra.
    Żeby "przylutować" elementy potrzebny jest specjalny klej i 10 minut w 120°C.
    Trzeba bardzo uważać, żeby go za dużo nie nałożyć, bo zachowuje się inaczej niż cyna i rozpływa się po sąsiednich ścieżkach.

    Dużym problemem było też odrywanie się przyklejonych elementów.
    Wszystko większe niż 0603 było narażone, dlatego dodatkowo stosowaliśmy inny klej, który trzymał elementy na miejscu.

    Dłubania strasznie dużo, chociaż efekt końcowy niezły.
    Do prototypów jak najbardziej akceptowalne, ale nie orientuję się w cenach klejów.

    Dodatkowo przy elastycznym podłożu dochodzi odporność tuszu na łamanie i rozciąganie, która zależy od wielkości cząsteczek srebra.
    Im mniejsze tym elastyczniejsze .. i droższe.

    Przy zgięciu kartki w pół ścieżki się rozrywały, po wygięciu kilka razy w jedną i drugą stronę elementy albo same ścieżki odrywały się od podłoża.

    Wielki minus: o poprawkach po sklejeniu nie ma mowy. Odrywanie większych elementów kończy się uszkodzeniem ścieżek, lutowanie topi klej.
  • #17
    Teres5
    Poziom 19  
    Zamiast atramentu ze srebrem, atrament z lakierem odpornym na wytrawianie. Tak wydrukowaną płytkę wytrawiamy a warstwę ochronną lakieru ze ścieżek wycieramy lub odpowiednim medium zmywamy. Koniec.
  • #18
    H3nry
    Poziom 31  
    Dawno temu zastosowano "direct print to PCB" przykład .
    Kilka lat temu przerobiłem drukarkę a efekty zdecydowanie lepsze od zabawy z tonerem :) Podstawowy warunek to oryginalny tusz , sama przeróbka jest dziecinnie prosta. Można oczywiście drukować tą metodą dwustronnie - odpowiedni szablon jako podajnik ułatwia życie.
  • #20
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #21
    sundayman
    Poziom 24  
    Cytat:
    Trwałość takiej nalepki nie ma znaczenia


    no właśnie - dlatego to jest coś, co może się i przyda, ale w zastosowaniach specyficznych. Nie widzę możliwości (ani potrzeby) robienia w ten sposób zasilacza 230>12V 1A. O bardziej wymagajacych rzeczach nie wspominając.

    Cytat:
    po co zlecać drukowanie znaczników zewnętrznej firmie

    Przypuszczam, że cena "masówki" będzie nie do pobicia przez żadne drukarki. Zresztą sam druk to tylko część, pozostaje cała reszta - przygotowanie, cięcie, i inne procesy - przy minimalnej cenie gotowych znaczników robienie pewnie będzie zwyczajnie nieopłacalne.

    Cytat:
    Przykładów można mnożyć i to zdecydowanie tych przykładów szkoleniowych


    też wątpię. O ile sam druk tego "niby PCB" jest jakoś tam prosty, to potem montaż cholerycznie trudny i wymagający. Do eksperymentów i prototypów (prostych) są zdecydowanie lepsze różne płytki stykowe.

    Cytat:
    przy odpowiednim przetworzeniu jesteś w stanie odzyskać całe srebro w domu. Wystarczy palnik i nic się nie zmarnuje


    Musiałbym się potwornie nudzić w życiu, żeby coś takiego robić :)
    Odzyskiwać resztki srebra palnikiem, no żartujesz chyba...

    Ale jak już napisałem - na pewno do czegoś się to tam nada. Jednak nie ma co się oszukiwać - nie za bardzo szeroko, nie do zbyt poważnych rzeczy. Więc nie "skreślam pomysł", tylko realistycznie patrzę na zastosowanie.

    Kontrprzykładem mogą być drukarki 3D - to co innego - dają możliwość robienia "na biurku" czegoś, do czego potrzebne są normalnie drogie maszyny. Jakość gorsza, tempo marne - ale jest to sensowna alternatywa.
  • #22
    elektryku5
    Poziom 38  
    Płytki uniwersalne, stykowe, ewaluacyjne a nawet pająk i można prototyp poskładać bardzo szybko, raczej wątpię, że prędzej się to poklei z słabo trzymających elementów, niż polutuje albo obsadzi w wspomnianych płytkach, ponadto obwód nie będzie zachowywał się jak tradycyjne miedziane PCB, mogą z tego wyniknąć kolejne problemy.

    No i cena takiej zabawy, zapewne klej oraz reszta materiałów tania nie będzie, a klejenie układów SMD o małych rastrach na pewno nie jest łatwiejsze niż kilka ruchów minifalą, znów większe elementy będą podatne na urywanie...
  • #23
    bear0
    Poziom 7  
    Na kickstarterze pojawił się niedawno projekt drukarki do płytek opartej na podobnym sposobie działania. Piszą tam, że nie ma problemu z lutowaniem do wykonanej takim sposobem płytki. Prezentują też przykłady układów wydrukowanych na elastycznym podłożu. Wydaje mi się, że jest jednak problem z rozdzielczością i drukowaniem drobnych detali w ten sposób, inaczej na pewno by się pochwalili jakimś przykładem prezentującym możliwości urządzenia w tym zakresie, a SOIC z rastrem 1.27 to jak dla mnie żadne osiągnięcie.

    Źródło: http://www.kickstarter.com/projects/cartesianco/the-ex1-rapid-3d-printing-of-circuit-boards
  • #24
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #25
    elektryku5
    Poziom 38  
    Przy wyższych częstotliwościach wszystko ma znaczenie, nawet podłoże. Nie bez powodu jest coś takiego jak chociażby laminat teflonowy.
    No ale przy zabawach z jakimiś tam prostszymi prototypami nie powinno być to aż tak krytyczne.


    Może jakoś ta technologia się przyjmie, jestem zwolennikiem metody foto, bo stosunkowo tanio i szybko mam pełnowartościowy obwód zdatny do zamontowania w docelowym urządzeniu (zamawiane PCB - większa cena przy malutkich ilościach, przesyłka).
    Za mniej niż 100zł jest materiału na niezłą ilość PCB (jak ktoś się uprze może kupić za sporo mniej, no ale może stracić na opłacalności), drukarkę większość osób ma, jak ktoś nie chce od razu wydawać kasy na metodę foto, żelazkiem też może sporo zrobić, tu koszta wynoszą jakieś kilkanaście złociszy, lecz jest więcej nerwów.
    Także na tą chwilę są to lepsze rozwiązania, bo szczerze mówiąc nie wiem gdzie nabyć sprzęt i materiały do wersji z srebrnym tuszem, do obwodów mocy nie za bardzo by się to nadało, przy okazji $300 stanowi dużo więcej niż za metody, które przywołałem.


    Ogólnie ciekawa sprawa, ale i tak wolałbym już drukarkę, która nanosi ścieżki na tradycyjny laminat, takie rozwiązanie istnieje, łącząc zalety obu opcji, jedynie dochodzi proces trawienia, ale wcale nie musi być on długi.
  • #26
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #27
    sundayman
    Poziom 24  
    Cytat:
    będą zarabiać na tym projekcie sensowne pieniądze, a tutaj nadal będzie dżuma i średniowiecze rządzić twierdząc, że ta technologia jest bez sensu


    Ale ja nie mam nic przeciwko - niech sobie zarabiają :)
    Co do tego co ja widziałem a co nie, to wiesz - ja żyję z elektroniki, więc coś tam już widziałem :) I powtarzam już chyba 4 raz - ja nie twierdzę, że to jest "bez sensu".
    Wręcz przeciwnie - niech pracują , rozwijają. Tyle, że próg jest bardzo wysoko. Próg użyteczności - czyli, żeby to było prawdziwą alternatywą dla klasycznych technologii , to potrzebny byłby prawdziwie rewolucyjny wynalazek - miedź w płynie ?
    Bo technologia pokazana w tych "Drukarkach" z założenia ma tyle ograniczeń, że po prostu nakłada mocne "ramy zastosowań".

    Poza tym wielokrotnie napisałem, że w pewnych miejscach ma to sens - np. klawiatury membranowe - tu akurat by się to chyba bardzo dobrze sprawdziło. Więc niech chłopaki pracują, zarabiają, rozwijają. Ale piać z zachwytu na razie nie ma nad czym jeszcze :)
  • #28
    iagre
    Poziom 35  
    jacu007 napisał:
    W miejsce tuszu, grupa zastosowała specjalny roztwór z drobinkami srebra.

    sundayman napisał:
    potrzebny byłby prawdziwie rewolucyjny wynalazek - miedź w płynie ?

    Mi chodzi po głowie trochę inne rozwiązanie. Na wzór termitowania stali mogli by chemicy wymyślić/stworzyć podobne procesy dla miedzi i srebra. Najpierw nadruk związkiem miedzi lub srebra a potem zanurzenie tego w jakimś (to muszą wymyślić chemicy) roztworze lub posypanie jakimś proszkiem w wyniku czego doszłoby do wytopienia lub krystalizacji lub polimeryzacji srebra lub miedzi i oddzielenia pozostałej, zbędnej części składu chemicznego nadruku.
  • #29
    leniviec
    Poziom 15  
    A co jak by na ploterze, powycinać ścieżki w samolepnej foli Cu (takiej samej jak na laminacie FR4/5) i później to nakleić na czysty laminat ? ;)
  • #30
    iagre
    Poziom 35  
    leniviec napisał:
    na ploterze, powycinać ścieżki w samolepnej foli Cu

    W tytule tego tematu jest przymiotnik Tania a ploter tani nie jest - zobacz tu http://allegro.pl/listing/listing.php?string=ploter&search_scope=category-4578

    leniviec napisał:
    później to nakleić na czysty laminat

    Naklejanie na laminat pojedynczych ścieżek przekracza zdolności manualne wielu użytkowników więc takie rozwiązanie również dlatego odpada.