Tudo sobre placas de circuito de papel | JH PCBA

Pesquisa avançada em PCBs de papel

Os pesquisadores têm conduzido pesquisas avançadas sobre PCBs de papel nos últimos anos. Seus esforços culminaram na produção de um nanopapel de celulose transparente que pode funcionar adequadamente como um substrato flexível de PCB. Com um processo de metalização a plasma, eles conseguiram transformar papel em placas soldáveis. Os pesquisadores utilizaram adequadamente tecnologias baseadas em papel para imprimir dispositivos de memória em um substrato de papel invólucro, permitindo a impressão de componentes eletrônicos em compósitos feitos de celulose.

PCBs ecologicamente corretos

Tudo o que foi dito acima dá uma ideia do futuro design de placas de circuito impresso para equipamentos eletrônicos. Por serem flexíveis e leves, as placas de circuito de papel são capazes de gerar inteligência impressa. Além disso, com PCBs de papel, as equipes de design podem agora garantir o uso dos princípios DfE ou Design for Environment para equipamentos eletrônicos descartáveis.

Ao projetar equipamentos eletrônicos descartáveis, os projetistas devem considerar seus efeitos no meio ambiente e na saúde humana, conforme especificado pelos princípios do DfE. Transformar os princípios do conceito em realidade requer uma avaliação minuciosa dos produtos químicos que o produto utiliza e dos seus efeitos no ambiente à medida que o produto chega ao fim da sua vida útil. O uso dos princípios do DfE permite que as empresas sigam tecnologias e práticas que prejudicam ao mínimo o meio ambiente. De acordo com a pesquisa, a fabricação de PCBs multicamadas à base de papel impacta o meio ambiente substancialmente em um grau muito menor do que a fabricação de PCBs convencionais. A avaliação do ciclo de vida dos PCB de papel estabelece o facto de que a sua utilização conduz a melhorias substanciais na redução ou eliminação da libertação de produtos químicos tóxicos que aumentam o aquecimento global, destroem a camada de ozono e prejudicam a vida em geral.

Combate ao lixo eletrônico

Normalmente, a indústria eletrônica tem um grande problema de resíduos, muitas vezes com referência ao lixo eletrônico. No entanto, conforme sugerido por um estudo recente, as placas de circuito impresso feitas de papel podem ser uma forma de combater a distopia do lixo eletrônico tóxico. O potencial dos produtos eletrônicos descartáveis ​​que utilizam papel, como em placas de circuito impresso em papel, mostra que os PCBs de papel descartáveis ​​são o futuro da indústria eletrônica.

Em vez de fabricar PCBs a partir de uma mistura ambientalmente prejudicial de resinas, fibras de vidro e fios metálicos, os fabricantes estão fabricando-os com substratos de papel biodegradáveis ​​e tinta condutora.

O processo de criação de PCBs de papel é relativamente simples. As etapas utilizam impressão em papel encerado, infusão de tinta metálica, serigrafia de elementos funcionais, perfuração a laser de furos e vias e adição de traços condutores. A tinta metálica normalmente usa uma mistura de fórmulas semicondutoras e condutivas e é capaz de formar transistores, capacitores e resistores. Todos os componentes e fios impressos em uma PCB de papel são tão flexíveis quanto a própria placa.

Características das placas de circuito de papel

No início, os PCBs de papel apresentavam vários problemas. As características do papel utilizado nas placas fizeram com que tintas condutoras penetrassem nos poros do substrato, transformando-o em segmentos. Técnicas de fabricação como a sinterização interferiram na estabilidade do substrato.

No entanto, as pesquisas mais recentes alteraram adequadamente as características do papel para torná-lo adequado para uso como substrato de PCB. Os pesquisadores alteraram as características aplicando uma técnica física de deposição de vapor durante a fabricação, enquanto empilhavam estruturas eletricamente condutoras dentro do papel sem causar danos ao substrato.

Deposição física de vapor

Com PVD ou deposição física de vapor, os pesquisadores foram capazes de transformar o material em uma fase condensada em uma fase de vapor e, posteriormente, em uma fase condensada de filme fino em seu nível atômico. Normalmente, o processo transforma o material em vapor usando plasma gasoso ou vácuo de alta temperatura. O processo PVD induz então uma diferença de pressão para permitir o transporte do vapor de baixa pressão para o substrato. Finalmente, o vapor condensa no substrato para formar um revestimento de película fina.

Os pesquisadores usaram o processo PVD acima para cobrir a superfície de um substrato de papel com um material condutor sólido. Eles usaram muitos tipos de materiais condutores para construir a pilha de dispositivos de memória. Eles foram capazes de revestir o substrato com uma película condutora como o óxido de alumínio, produzindo dispositivos de memória que exibiam excelentes características elétricas, estabilidade e reprodutibilidade.

A utilização de substratos de papel não só ajuda os designers a cumprir os princípios do Design for Environment, mas também oferece um substrato com uma natureza altamente flexível que se degrada minimamente.

Metalização Plasmática

Os pesquisadores também estão usando outro processo com resultados promissores. Este é o processo de metalização a plasma que permite que o papel funcione como placa de circuito impresso. Com a metalização a plasma, os pesquisadores usaram cabeças de pulverização de plasma para pulverizar metal condutor em pó em alta pressão sobre um material base já revestido com pasta de prata. Os jatos de plasma quente derretem o metal condutor para permitir que ele se combine com a base prateada, formando um substrato altamente condutor.

Experimentos iniciais com metalização a plasma permitiram circuitos impressos flexíveis ser produzido em quantidades limitadas. Os substratos de papel revestidos com um metal leve custam menos do que os substratos feitos de poliimida padrão, ao mesmo tempo que apresentam excepcional capacidade de suporte de carga e resistência. O uso de um material de base flexível permite mais criatividade aos designers, já que esses pesquisadores estão apresentando a técnica de metalização a plasma para a produção de gadgets como pôsteres eletrônicos e cartões postais.

Aplicações Futuras

Os pesquisadores continuam seu trabalho na tecnologia de PCB de papel, especialmente em seu uso para produção em larga escala. As possibilidades são infinitas, por exemplo, pranchas que podem ser facilmente dobradas, recortadas com tesouras ou até mesmo formar estruturas tridimensionais com aplicações militares e/ou médicas.

Todos os tipos de indústrias podem se beneficiar dessas placas de circuito impresso leves e biodegradáveis. Os fabricantes podem facilmente fabricar dispositivos eletromecânicos de tamanho micro, como etiquetas RFID impressas em jato de tinta, sensores impressos com tintas condutoras, guias de onda impressos integrados e outros componentes eletrônicos impressos ou incorporados.

Conclusão

JH PCBA prevê que os PCBs de papel ainda podem não ser adequados para placas-mãe de computadores ou placas gráficas. Em vez disso, essas placas descartáveis ​​serão úteis para redes de sensores sem fio e IoDT ou Internet das Coisas Descartáveis. Atualmente, a indústria utiliza esses dispositivos para avaliar a saúde humana, monitorar as condições ambientais, rastrear remessas em logística, monitorar sistemas de alimentos e mercearias, vigilância nas forças armadase em sistemas de entrega. Além disso, como os PCBs de papel são suscetíveis à umidade, afetando seu uso ativo e prazo de validade, eles precisarão de cuidados adicionais de embalagem durante o transporte. Embora os equipamentos eletrônicos tradicionais já sejam suscetíveis a danos causados ​​pela água, podem ser desastrosamente confusos para os PCBs de papel.

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