All About Paper Circuit Boards | JH PCBA

Advanced Research on Paper PCBs

Tutkijat ovat tehneet pitkälle kehitettyä paperi-PCB-tutkimusta viime vuosien ajan. Heidän ponnistelunsa ovat huipentuneet läpinäkyvän selluloosananopaperin valmistukseen, joka voi toimia sopivasti joustavana PCB-alustana. Plasmametallointiprosessilla he pystyivät muuttamaan paperin juotettaviksi levyiksi. Tutkijat ovat käyttäneet sopivasti paperipohjaisia ​​teknologioita muistilaitteiden painamiseen käärepaperisubstraatille, mikä mahdollistaa elektronisten komponenttien painamisen selluloosakomposiiteille.

Ympäristöystävälliset PCB:t

Kaikki edellä mainitut antavat kuvan tulevasta elektroniikkalaitteiden painettujen piirilevyjen suunnittelusta. Koska paperipiirilevyt ovat joustavia ja kevyitä, ne pystyvät painettua älykkyyttä. Lisäksi paperin piirilevyillä suunnittelutiimit voivat nyt varmistaa DfE- tai Design for Environment -periaatteiden käytön kertakäyttöisissä elektronisissa laitteissa.

Kertakäyttöisiä elektroniikkalaitteita suunniteltaessa suunnittelijan tulee ottaa huomioon niiden vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen DfE-periaatteiden mukaisesti. Periaatteiden muuttaminen konseptista todellisuudeksi edellyttää perusteellista arviointia tuotteessa käyttämistä kemikaaleista ja niiden vaikutuksista ympäristöön tuotteen elinkaaren päätyttyä. DfE-periaatteiden avulla yritykset voivat noudattaa teknologioita ja käytäntöjä, jotka vahingoittavat ympäristöä mahdollisimman vähän. Tutkimusten mukaan paperipohjaisten monikerroksisten piirilevyjen valmistus kuormittaa ympäristöä huomattavasti vähemmän kuin tavanomaisten piirilevyjen valmistus. Paperisten PCB-levyjen elinkaaren arviointi osoittaa, että niiden käyttö johtaa merkittäviin parannuksiin ilmaston lämpenemistä lisäävien, otsonikerrosta heikentävien ja elämää yleisesti vahingoittavien myrkyllisten kemikaalien vapautumisen vähentämisessä tai eliminoinnissa.

Sähköisen jätteen torjunta

Tyypillisesti elektroniikkateollisuudella on suuri jäteongelma, usein viitaten sähköiseen jätteeseen. Kuitenkin, kuten tuoreessa tutkimuksessa ehdotetaan, paperista valmistetut piirilevyt voivat olla tapa torjua myrkyllistä sähköisen jätteen dystopiaa. Paperia käyttävien kertakäyttöisten elektroniikkatuotteiden, kuten paperin piirilevyjen, potentiaali osoittaa, että kertakäyttöiset paperipiirilevyt ovat elektroniikkateollisuuden tulevaisuus.

Sen sijaan, että valmistajat tekisivät piirilevyjä ympäristölle epäystävällisestä hartsien, lasikuitujen ja metallijohtojen sekoituksesta, valmistajat valmistavat niitä biohajoavista paperisubstraateista ja johtavasta musteesta.

Paperisten PCB-levyjen valmistusprosessi on suhteellisen yksinkertainen. Vaiheissa hyödynnetään vahapaperipainatusta, metallimusteen infuusiota, toiminnallisten elementtien silkkipainatusta, reikien ja läpivientien laserporausta sekä johtavien jälkien lisäämistä. Metallinen muste käyttää tyypillisesti puolijohtavien ja johtavien kaavojen sekoitusta ja pystyy muodostamaan transistoreita, kondensaattoreita ja vastuksia. Kaikki paperin piirilevyn komponentit ja painetut johdot ovat yhtä joustavia kuin itse levy.

Paperipiirilevyjen ominaisuudet

Paperisilla PCB-levyillä oli alkuaikoina useita ongelmia. Levyissä käytetyn paperin ominaisuudet johtivat siihen, että johtavat musteet tunkeutuivat substraatin huokosiin ja muuttivat sen segmenteiksi. Valmistustekniikat, kuten sintraus, häiritsivät alustan stabiilisuutta.

Uusin tutkimus on kuitenkin muuttanut paperin ominaisuuksia riittävästi, jotta se soveltuu käytettäväksi PCB-alustana. Tutkijat muuttivat ominaisuuksia soveltamalla fyysistä höyrypinnoitustekniikkaa valmistuksen aikana pinoamalla sähköä johtavia rakenteita paperin sisään vahingoittamatta alustaa.

Fysikaalinen höyrysaostus

PVD:llä tai fysikaalisella höyrysaostuksella tutkijat pystyivät muuttamaan kondensoidussa faasissa olevan materiaalin höyryfaasiksi ja sen jälkeen ohutkalvotiivistyneeksi faasiksi sen atomitasolla. Tyypillisesti prosessi muuttaa materiaalin höyryksi käyttämällä kaasumaista plasmaa tai korkean lämpötilan tyhjiötä. PVD-prosessi indusoi sitten paine-eron mahdollistaakseen matalapaineisen höyryn kuljettamisen alustalle. Lopuksi höyry tiivistyy alustalle muodostaen ohutkalvopinnoitteen.

Tutkijat käyttivät yllä olevaa PVD-prosessia peittääkseen paperialustan pinnan kiinteällä johtavalla materiaalilla. He käyttivät monenlaisia ​​johtavia materiaaleja muodostaakseen pinon muistilaitteita varten. He pystyivät päällystämään alustan johtavalla kalvolla, kuten alumiinioksidilla, jolloin saatiin muistilaitteita, joilla oli erinomaiset sähköiset ominaisuudet, stabiilius ja toistettavuus.

Paperisubstraattien käyttö ei ainoastaan ​​auta suunnittelijoita täyttämään Design for Environment -periaatteet, vaan tarjoaa myös erittäin joustavan alustan, joka hajoaa minimaalisesti.

Plasman metallointi

Tutkijat käyttävät myös toista prosessia, jolla on lupaavia tuloksia. Tämä on plasmametallointiprosessi, jonka avulla paperi voi toimia painettuna piirilevynä. Plasmametalloinnin yhteydessä tutkijat käyttivät plasmasumutuspäitä suihkuttamaan jauhemaista johtavaa metallia korkealla paineella perusmateriaalille, joka oli jo päällystetty hopeatahnalla. Kuumat plasmasuihkut sulattavat johtavan metallin mahdollistaakseen sen yhdistymisen hopeapohjan kanssa muodostaen erittäin johtavan substraatin.

Ensimmäiset plasmametallointikokeet sallittu joustavat painetut piirit tuotettava rajoitettuina määrinä. Kevyellä metallilla päällystetyt paperisubstraatit maksavat vähemmän kuin tavallisesta polyimidistä valmistetut alustat, mutta niillä on poikkeuksellinen kantokyky ja lujuus. Joustavan pohjamateriaalin käyttö mahdollistaa suunnittelijoiden luovuuden, sillä tällaiset tutkijat esittelevät plasmametallointitekniikkaa elektronisten julisteiden ja postikorttien kaltaisten laitteiden valmistukseen.

Tulevat sovellukset

Tutkijat jatkavat työtään paperi-PCB-teknologian parissa, erityisesti sen hyödyntämisessä suurtuotantoon. Mahdollisuudet ovat loputtomat, esimerkiksi laudat, jotka voit helposti taittaa, leikata saksilla tai jopa muodostaa kolmiulotteisia rakenteita sotilaallisiin ja/tai lääketieteellisiin sovelluksiin.

Kaikentyyppiset teollisuudenalat voivat hyötyä näistä kevyistä, biohajoavista painetuista piirilevyistä. Valmistajat voivat helposti valmistaa mikrokokoisia sähkömekaanisia laitteita, kuten mustesuihkupainettuja RFID-tunnisteita, johtavilla musteilla painettuja antureita, integroituja painettuja aaltoputkia ja muita painettuja tai upotettuja elektronisia komponentteja.

Johtopäätös

JH PCBA:n mukaan paperipiirilevyt eivät ehkä vielä sovellu tietokoneiden emolevyille tai grafiikkakorteille. Pikemminkin nämä kertakäyttölevyt ovat hyödyllisiä langattomissa anturiverkoissa ja IoDT:ssä tai kertakäyttöisten esineiden Internetissä. Tällä hetkellä teollisuus käyttää tällaisia ​​laitteita ihmisten terveyden arviointiin, ympäristöolosuhteiden seurantaan, lähetysten seurantaan logistiikassa, elintarvike- ja päivittäistavarajärjestelmien seurantaan, valvontaa armeijassaja jakelujärjestelmissä. Lisäksi, koska paperi-PCB-levyt ovat herkkiä kosteudelle, mikä vaikuttaa niiden aktiiviseen käyttöön ja säilyvyyteen, ne tarvitsevat lisäpakkaushoitoa kuljetuksen aikana. Vaikka perinteiset elektroniset laitteet ovat jo alttiita vesivahingoille, ne voivat olla tuhoisia sotkuisia paperille PCB:lle.

• perustamisvuosi
  --
• Yritystyyppi
  --
• Maa / alue
  --
• Pääteollisuus
  --
• päätuotteet
  --
• Yrityksen oikeushenkilö
  --
• Työntekijät yhteensä
  --
• Vuosittainen tuotosarvo
  --
• Vientimarkkinat
  --
• Yhteistyönä olevat asiakkaat
  --