Способ изготовления микросхем на силиконовой основе

В этой статье будет рассмотрено, как изготовить электронные устройства на силиконовом основании. Эта работа представлена группой бельгийских ученных из университета Хассельта для ознакомления всех желающих. В силиконовые устройства могут быть встроены различные электронные компоненты светодиоды, микроконтроллеры, устройства ввода и вывода, источники питания и т.д. объединенные в один силиконовый, гнущийся и растягивающийся, корпус.
Представленный в этой статье устройство служит скорее для ознакомительных целей с самим процессом изготовления таких схем.
Давайте посмотрим небольшой видеоролик.

Как, видите устройство растягивается, сжимается и продолжает исправно функционировать. Конечно эти технологии уже применяются в промышленности, но такие устройства можно изготовить и своими руками.
Весь процесс занимает не более 2 часов, при наличии всех необходимых инструментов и использовании силикона с отвержением 15 мин.
Несмотря на то, что дизайн является достаточно простым, эта технология подходит для многих типов SMD-компонентов и любого количества слоев.
В конце статьи будет приведены несколько ссылок на более подробное описание этой технологии, а также видео процесса изготовления таких устройств.
Инструменты и материалы:
-Лазерному аппарат типа 60 ​​Вт Trotec Speedy 100R
-Акрил 3 мм ( 2 квадрата 280×280 мм);
-Черная виниловая наклейка (нужно 4 квадрата около 260х260 мм)
-Сперей для пресс-форм (такой или такой);
-Карандаш;
-Жидкий металл;
-Мягкий строительный валик;
-Силиконовая грунтовка ( такая или такая);
-Силиконовый герметик;
-Двухкомпонентный силикон (такой или такой);
-Два светодиода;
-Два резистора 100 Ом;
-Медная, алюминиевая лента или фольга;
-Скотч;
-Приспособление с регулировкой высоты лезвия ( см. шаг 5);
Шаг первый: акрил
Сначала нужно приготовить две пластины из акрила. Размер пластин для этого браслета 280*280 мм. В одной пластине нужно сделать отверстия по всей поверхности.

Шаг второй: пластина нижняя
На акриловую пластину (без отверстий) распыляется слой жидкости для пресс-форм. Затем вырезается виниловая пленка, размером чуть меньше пластины, и приклеивается на пластину. Пленка должна лечь на пластину ровно, без морщин. Края пленки закрепляются скотчем. Затем на пленку распыляется в, два слоя, спрей для пресс-форм. С помощью резака наносится схема устройства. Не нужно вырезать пленку, только рисунок. Затем покрывается в два слоя спреем.

Шаг второй: подготовка верхней пластины
Теперь нужно подготовить верхнюю пластину. Наклеивает пленку на верхнюю пластину. С помощью резака вырезает по центру пленку по размеру устройства + 5 мм с каждой стороны. Удаляет лишнюю пленку.

Шаг третий: установка электронных компонентов
Теперь на нижнем слое необходимо, согласно схемы, разместить электронику. В данном случае это светодиоды, резисторы и контакты. Для таких устройств необходимо использовать SMD — компоненты. Желательно типоразмера 2010. Расстояние между контактами должно быть не менее 0, 8 мм. SMD-компоненты закрепляются на пленке контактами вниз.

Шаг четвертый: грунтовка
На нижнюю пластину с установленными электронными компонентами необходимо нанести грунтовку.

Шаг пятый: первый слой
Дальше можно приступать к заливке первого слоя. По периметру выливаемой форму необходимо сделать бортик из строительного силикона. Затем смешать два компонента силикона и вылить в форму. Толщина слоя должна быть на 0,3 мм больше самого толстого электронного компонента. В данном случае, это 1 мм. Достигается такая толщина с помощью специального устройство с регулировкой зазора между лезвием и поверхностью. После формирования первого слоя, необходимо дождаться, когда, он высохнет.

Шаг шестой: верхняя пластина
Теперь необходимо сверху установить пластину с отверстиями, перевернуть все и снять нижнюю пластину и пленку. Для этого производятся следующие действия:
1. На верхнюю пластину наносится грунтовка.
2. Удаляется виниловая пленка.
3. Разводится двухкомпонентный силикон.
4. Наноситься силикон на застывшую форму.
5. Сверху первого листа устанавливается второй с отверстиями
Далее необходимо совместить два листа ровно друг над другом и надавить на лист, что бы силикон начал продавливаться сквозь отверстия. Еще раз выровнять и подождать, когда силикон высохнет.

Шаг седьмой: снятие нижней пластины
Дальше нужно перевернуть пластины и аккуратно снять нижнюю пластину и пленку. При необходимости можно использовать нож. После удаления пленки нужно проверить мультиметром не попал ли на контакты электронных компонентов силикон.

Шаг восьмой: лазерная резка
Дальше нужно на поверхность наклеить новую пленку, поместить все в резак и вырезать дорожки. Если слои не смещены, то дорожки будут размещены точно по схеме. В противном случае необходимо внести корректировку.

Шаг девятый: верхний токопроводящий слой
Необходимо что бы пленка плотно прилегала к поверхности и метал не протек под нее.
Сначала нужно обезжирить дорожки спиртом. Затем кистью нанести на дорожки и контактные площадки жидкий металл. Мягким валиком металл прокатывается по поверхности. Удаляется внутренняя пленка, затем наружная. Теперь нужно прозвонить дорожки мультиметром.

Шаг десятый: второй силиконовый слой
На поверхность устройства наносится грунтовка.

После высыхания грунтовки необходимо сделать бортик, замещать силикон и разместить его на поверхности. Операции такие же, как и в предыдущих шагах. Самое главное толщина слоя. Предыдущий слой был 1 мм ( светодиод 0, 7 мм + 0,3 мм). Новый слой заливается толщиной 0,5 мм для компенсации неровностей жидкого металла. Т.е. толщина двух слоев составляет 1,5 мм.

Шаг одиннадцатый: трафарет для второго токопроводящего слоя
Дальше повторяются действия выполнение ранее.
Отрезается виниловая наклейка и приклеивается на поверхность. Вырезаются дорожки согласно схемы. Удаляется виниловая пленка в местах размещения дорожек.

Шаг двенадцатый: соединение токопроводящих слоев
Теперь нужно на резаке вырезать в силиконе отверстия между слоями согласно схемы. После прорезывания отверстий силикон из отверстий удаляется.

Шаг тринадцатый: второй токопроводящий слой
Второй слой наносится так же как и первый. Обезжиривание, нанесение кистью, прокатывание валиком и удаление виниловой пленки. Если все сделано правильно, то жидкий металл через отверстия должен соединить два токопроводящих слоя.

Шаг четырнадцатый: последний силиконовый слой
Теперь по отработанной технологии заливается последний силиконовый слой с толщиной 0,5 мм. Таким образом общая толщина изготовленного устройства будет всего 2 мм.

Шаг пятнадцатый: контакты
Как уже было ранее сказано в такие силиконовые устройства можно вставлять батареи питания и другие электронные компоненты. Данное устройство питается от внешнего источника питания. Для доступа к контактам нужно на лазерном резаке сделать вырез к контактам и удалить силикон. Затем нужно нанести на контакты припой.
Шаг шестнадцатый: удаление верхней пластины
Так как на верхнюю пластину грунтовка была нанесена только по краям, средняя часть легко должна отделится от пластины. Нужно всего лишь вырезать плату по контуру и поддев один край снять с пластины.

Теперь осталось подключить устройство к источнику питания и проверить. Если все сделано правильно, то такая схема выдерживает растяжение на 1/2 без повреждения цепи.
Ссылки на ознакомительный материал, предоставленный автором 1, 2, 3, 4.
Видео по изготовлению силиконовых электронных устройств.

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Источник: usamodelkina.ru

Добавить комментарий