Silikónové zariadenia: 19 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Silikónové zariadenia poskytujú prvé výhody mäkkej a roztiahnuteľnej elektroniky prístupom, ktorý je priateľský k výrobcovi. Podľa tohto návodu sa naučíte základné zručnosti potrebné na vytvorenie vlastných plne integrovaných mäkkých elektronických obvodov. Myslite na Baymax! Je to vynikajúca vízia budúcnosti mäkkého robota, ktorá sa stane realitou iba vývojom mäkkých elektronických obvodov.

„Počkajte, Noagels … Čo presne máte na mysli týmto hókusom?

Stručne povedané, roztiahnuteľná elektronika sľubuje, že naturalizuje spôsob, akým sme obklopení a komunikujeme s našimi zariadeniami. Doslova sú to mäkké a „pružné“elektronické obvody, ktoré otvárajú nové možnosti v interakcii človek-počítač a sú kľúčovou hnacou technológiou Soft Robotics.

Silikónové zariadenia predstavujú výrobný prístup, ktorý je jedinečný, pretože prináša technológiu do komunity Maker, ktorá bývala vo vedeckých výskumných skupinách. Mimochodom, výrobný proces, ktorý predviedli Silikónové zariadenia, nie je jedinou cestou k roztiahnuteľnej a mäkkej elektronike, ani nie je úplne nový. Veda pracuje postupne. Jedným z našich prijatých krokov je uľahčiť implementáciu technológie a dostať sa k výrobcom z celého sveta. (To znamená vás. Práve tu, práve teraz!) Prostredníctvom nášho výrobného prístupu si môžete vytvoriť svoje vlastné mäkké obvody. Silikónové zariadenia podporujú začlenenie mikrokontrolérov, I/O komponentov a zdroja energie do samostatného zariadenia.

Táto práca sa spojila prostredníctvom spolupráce Rafa Ramakersa, Krisa Luytena, Wima Deferma a Stevena Nagelsa (to som ja) na Hasselt University v Belgicku. Technika uvedená v tomto návode je publikovaná na hlavnom mieste interakcie človek-počítač: ľudské faktory vo výpočtových systémoch (CHI 2018). Tento návod má za cieľ komunikovať naše výsledky výskumu mimo akademickej obce. Ak chcete, môžete si prečítať aj podrobnejšie informácie: Tu je stránka projektu Silikónových zariadení, úplnú akademickú publikáciu nájdete tu a všeobecnejšie informácie o výrobe rozťahovacej elektroniky založenej na prepojení nájdete tu..

Avšak - aby sme sa ubezpečili, že nie TL; DR - poďme na vec!

Čo budete potrebovať:

• Prístup k laserovému rezaču CO2 Fablab alebo Makerspace (referencia: 60W Trotec Speedy 100R)
• Airbrush (preferovaný) alebo rozprašovač (dostupnejšia alternatíva)
• akrylové/PMMA/plexisklo (stačí na rezanie 2 štvorcov s rozmermi 280 x 280 mm) použili sme hrúbku 3 mm, všetko od 1,5 mm by malo fungovať
• Čierna vinylová nálepka (stačí na rezanie 4 štvorcov s rozmermi asi 260 x 260 mm) (použili sme MacTac 8900 Pro Matte black)
• Sprej s uvoľňovaním plesní (Voss Chemie Trennspray, Smooth-on Ease Release)
• Tekutý kov: Galinstan (najlepšie je mať po ruke 10 g, v závislosti od toho, ako ste zbytoční, môžete použiť akékoľvek množstvo vyššie ako 5 g)
• 2 ks 3 ml jednorazová pipeta na vytiahnutie Galinstanu z obalu na šablónu
• Jemný štetec, ako z tejto sady
• Mäkký gumový valček (tiež nazývaný gumový brayer), ako je tento)
• Silikónový základný náter (testovaný Bison Silicone Primer, môže fungovať aj promótor adhézie 3M AP596)
• Rúrka lacného silikónového tmelu + dávkovač (tesniaca pištoľ)
• Rýchloschnúci silikónový 2 -komponentný silikón (testovaný na silikónoch a viac, alternatíva DragonSkin 10) Pri použití dodaných konštrukčných súborov by ste nemali prekročiť 150 g. Väčšina súprav sa však predáva v množstve 1 kg.
• 3 šálky (> 100 ml) a miešacie tyčinky (najvhodnejšie je 6 palcov)
• Mierka s presnosťou na 0,1 alebo 0,001 gramov (tieto prenosné zariadenia na to stačia)
• Výškovo rekonfigurovateľný lakovací stroj alebo laserom rezaná DIY verzia vo výškach 1 mm, 1,5 mm a 2 mm (TODO, super krátky samostatný návod na tento účel)
• 2 LED diódy s nízkym profilom 1206 (Digikey, Farnell)
• 2 rezistory 100 ohmov veľkosti 2010 (Digikey, Farnell)
• Medená alebo hliníková páska. Fólia je ešte lepšia (ak je potrebné lepidlo z pásky zmyť)
• Jemná pinzeta
• nôž X-acto

• Páska Scotch Magic

Tento tutoriál ide do pomerne vysokých podrobností! Nenechajte sa odbiť počtom krokov alebo dlhými popismi. Pretože tesníme náš systém silikónom, bude ťažké opraviť chyby, ktoré sa prejavia vo fáze testu. Budete si preto musieť každý krok pozorne prečítať a porozumieť mu hneď od začiatku. Celý proces by nemal trvať viac ako 2 hodiny, ak máte neustále k dispozícii všetky nástroje a odlievate silikón s dobou vytvrdzovania 15 minút.

Tento tutoriál ukazuje ako bežný príklad veľmi základný dizajn silikónového zariadenia, ktorý sa skladá zo 4 kontaktných podložiek, 2 LED diód a 2 VIA. Konečný výsledok je zobrazený na fotografii a videu navrchu. Aj keď je tento dizajn celkom základný, náš prístup k výrobe vlastnými rukami podporuje mnoho typov komponentov SMD a ľubovoľný počet vrstiev. Náš prístup sa preto zameriava na roztiahnuteľné obvody akejkoľvek zložitosti, ako to ukazujú príklady návrhov vo videu youtube prepojenom na začiatku tohto návodu.

Tu nájdete všetky súbory s návrhmi (vo formáte.zip). Praktická kompilácia jedného návodu vo formáte pdf tu.

Krok 1: Spustenie laserového rezania + prenosové dosky

Ako prvý krok budete musieť laserom vyrezať niektoré pevné nosné dosky, na ktorých budete pracovať.

Prečo potrebujete 2 taniere? Po vytvorení vrstvy komponentu na hladkej štartovacej doske prilepíme silikónovú fóliu so súčasťami dovnútra k prenosovej doske, prevrátime stoh, odstránime hladkú štartovaciu dosku a tým odhalíme komponenty z ich zadnej strany. Prenosová doska má malé otvory, ktoré umožňujú úniku vzduchu do mokrej silikónovej vrstvy v kroku 7.

Požiadavky na nosné dosky:

• Pre správne zarovnanie v kroku prenosu musí byť rovnaká veľkosť

• Rozmer: 280x280 mm

• Materiál: číry akryl (sklo PMMA alebo Plexi)

• Označte štartovaciu dosku v ľavom hornom rohu, prenosovú dosku vpravo hore

Krok 2: Príprava štartovacej dosky na komponenty

V tomto kroku začneme budovať náš okruh na hladkej štartovacej doske. Neskôr však budeme chcieť tento tanier opäť odstrániť. Preto by ste mali začať nastriekaním tenkého filmu spreja na uvoľnenie formy na celý povrch štartovacej dosky. Potom vezmite čiernu vinylovú nálepku s rozmermi niekoľko centimetrov pod veľkosťou štartovacej dosky. Potom odlepte papier s nálepkami a umiestnite nálepku naplocho na stred štartovacej dosky a do stredu; lepkavou stranou hore. Samolepku upevnite na mieste škótskou páskou (dávajte pozor, aby ste na pásku príliš neťahali, pretože by to spôsobilo vrásky na povrchu nálepky). Dokončite ďalšou vrstvou spreja na uvoľnenie formy na lepivom povrchu. Dbajte na to, aby bola tryska asi 20 cm nad povrchom a nastriekajte hladkú súvislú vrstvu. Tip: Nastriekajte dvakrát a prekrývajúcim sa vzorom mriežky!

Príprava štartovacej dosky:

• Odstrihnite nálepku na veľkosť (približne o 2 cm menšie ako rozmery platne)

• Na samolepku a tanier naneste statický náboj trením bavlnenou tkaninou alebo papierovou utierkou, aby ležal rovnomernejšie.

• Uvoľnite štartovaciu dosku postreku (dvakrát a v mriežke)

• Nálepka so škótskou páskou na štartovaciu dosku, lepivou stranou nahor

• Vyhodnoťte značky umiestnenia súčiastok pomocou laserovej rezačky (P = 6-7) NEREZAJTE PROSTREDNÍCTVOM

• Uvoľnite sprej lepkavý list (dvakrát a v mriežke)

Krok 3: Pripravte prenosovú dosku na selektívnu adhéziu

Aby sme zaistili správne zarovnanie počas všetkých krokov nasledujúcich po kroku 7, necháme silikón vytvoriť silné spojenie s prenosovou doskou v miestach mimo obrys nášho mäkkého obvodu. Táto silná väzba sa získa predbežným ošetrením prenosovej platne Bison Silicone Primer. Na konci procesu vytvárania budete chcieť svoj mäkký obvod ľahko oddeliť od dosky na stavbu, a teda s ním nebudete spájať. Preto musíme udržať oblasť obsadenú našim mäkkým obvodom mimo základného materiálu. Robíme to tak, že počas striekania základného náteru pokryjeme túto oblasť nálepkou narezanou na mieru. Táto maska sa získa prilepením nálepky (normálnym spôsobom, lepiacou stranou nadol) na celý povrch prenosovej dosky a následným laserovým vyrezaním obrysu obvodu + tvaru okraja 5 mm z nálepky. Nadbytočný materiál nálepky sa odstráni.

Mysli na to:

• Odstrihnite nálepku podľa veľkosti (približne rozmery plechu)

• Nalepte nálepku bez vytvárania vzduchových bublín

• Dizajn by mal byť zrkadlový (tanier bude položený lícom nadol)

• Rezaná maska základného náteru (obrysy dosky + okraj 5 mm) laserovou rezačkou (8-9W)

• Selektívne odstráňte nálepku, aby sa odhalili podkladové plexi. Nechajte časti nálepky, ktoré pokrývajú oblasť plošných spojov.

Krok 4: Umiestnenie komponentu

Trochu neintuitívna funkcia je začať s komponentmi pred vodivými stopami. Umiestnite oba odpory a LED diódy, ako je znázornené na obrázku tu.

Prečo kladieme komponenty ako prvé? Potrebujeme, aby boli naše súčiastky pekne zosieťované so silikónovým materiálom okolo nich. Na vrchnej strane a po stranách je to ľahko dosiahnuteľné. Na spodnej strane však chceme náš silikón viazať na komponent všade, okrem miest, ktoré budú kontaktované vodivými stopami. Jeden zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je v dôsledku toho a) a) vloženie a zviazanie hornej strany komponentov do silikónovej fólie, b) prevrátenie stohu, aby sa odhalili kontaktné podložky jednotlivých komponentov, c) nanesenie vodivých stôp a až potom d) viazanie zostávajúca exponovaná spodná povrchová plocha komponentu do druhej vrstvy odlievacieho silikónu. Tieto kroky a) b) c) a d) sú ďalej prediskutované v časti Ible.

Všeobecné pokyny k tomuto kroku:

• Umiestnite komponenty podľa konštrukcie obvodu na štartovaciu dosku. Pevne zatlačte komponent cez nastriekanú uvoľňovaciu vrstvu do lepivej vrstvy nálepky. Takto zostane na svojom mieste.

• Komponenty by mali byť SMD. Najlepšie vo veľkosti 2010 alebo vyššej. Rozstup na susedných kolíkoch integrovaných obvodov nesmie byť menší ako 0,8 mm. Balíčky TQFN sú dolnou hranicou.

• Každý umiestnený komponent by mal mať svoje kontaktné podložky v rovine s lepiacou vrstvou samolepky

Krok 5: Aplikácia základného náteru

Nanesenie základného náteru je zásadný krok, ktorý nemožno vynechať. Bez dobrej priľnavosti medzi komponentom a okolitým silikónom by napätie vytvorilo voľné priliehanie silikónu okolo každého komponentu. Tento voľný strih by potom umožnil tekutému kovu pretekať cez kontaktné podložky a tak zaviesť šortky. Tenká, rovnomerná vrstva silikónového základného náteru Bison by mala úplne zakryť všetky nechránené časti súčiastky ležiace naplocho na nálepke.

Na zváženie:

• Používajte silikónový základný náter a zubnú kefku Bison (Sealey Tools AB931)

• Nastriekajte komponenty na štartovaciu dosku tenkou vrstvou z každého uhla

• Nechajte zaschnúť a ihneď pokračujte krokom 6 na optimálne zosieťovanie

Krok 6: Silikón na odliatok/čepeľ

Ďalej: liatie silikónu okolo a nad našimi komponentmi! Hrúbka tejto vrstvy by mala byť približne o 300 mikrónov väčšia ako hrúbka vašej najhrubšej zložky. Pre komponenty uvedené na začiatku tohto článku to znamená 1 mm. Aby sme dosiahli požadovanú hrúbku, použijeme protipovodňovú tyč, ktorou zametáme povrch presne v tejto výške. (Pre zvedavé mysle: žargónový výraz je povlak čepele).

Odlievanie silikónu samo o sebe nie je viskózne. Po určitej výške by som neudržal tvar. Preto sa používa akýsi „bazén“z viskozitnejšieho akrylového tmelu (silikónového tmelu). Nechceme tento tmel rozmazať do našej vzorky: preto budeme nanášať dvakrát a od stredu smerom von.

Zoznam odrážok:

• Položte požadovaný súpravu silikónového plechu na súpravu akrylátového tmelu

• Zmiešajte 2-komponentný platinový polyadátový silikón s tvrdosťou Shore 15

• Nalejte do „bazéna“tmelu, začínajúc od stredu a na všetkých komponentoch

• čepeľ potiahnite silikónovou vrstvou s výškou 300um> najvyššia zložka

• Počkajte, kým sa silikón vytvrdne

Krok 7: Prilepte prenosovú dosku

Hej, zatiaľ robíte skvelú prácu! V tomto mieste sa na vás zvyčajne usmieva silikónový list vyplnený komponentmi. Komponenty by mali byť úplne potiahnuté silikónom a ich spodné kontakty by mali ležať naplocho na sklenenej nosnej doske z plexi s vinylovou nálepkou medzi nimi. Poďme teraz prevrátiť tento stoh a odhaliť tie kontakty!

*sem vložte upozornenie na nesprávne zarovnanie*

V tomto mieste máme list komponentov, ktoré sú presne umiestnené (urobili ste presnú prácu, však?) Podľa digitálneho dizajnu zarovnaného s ľavým horným rohom nosnej dosky. Teraz musíme na vrch položiť druhú dosku, prilepiť na ňu silikónovú dosku, prevrátiť stoh a odstrániť prvú nosnú dosku - to všetko bez straty zarovnania rohov! Uvidíte, že je to jednoduchšie, ako sa zdá. Uistite sa, že máte dobrý zverák alebo rovný roh, okolo ktorého môžete tlačiť dosky do vyrovnania.

Najprv musíme nastriekať našu druhú nosnú dosku (tá so vzduchovými otvormi), na ktorú ste už umiestnili vinylovú nálepku a nastrihali ju do tvaru, aby vytvorila masku základného náteru. Nastriekajte rovnomerne, súvisle. Potom odstráňte nálepku masky základného náteru.

Teraz vezmite svoj tanier s doskou naplnenou komponentmi. Zarovnajte jeho ľavý horný roh so zverákom alebo rovným rohom. Potom primiešajte trochu silikónu (asi 50 ml bude stačiť). Nalejte ju na silikónovú dosku a rozložte ju na viac -menej rovnakú vrstvu. Ďalej vezmite druhú nosnú dosku (so vzduchovými otvormi), ktorú sme práve natreli. Jeho pravý roh lana bol označený niekoľko krokov dozadu. Umiestnite ho na prvú doštičku striekanou stranou nadol a označeným rohom tiež nadol v súlade s ľavou hornou značkou na štartovacej doske. Zatlačte nadol, vytlačte vzduchové bubliny a taniere stále zarovnávajte medzi sebou. Vytlačením väčšieho množstva silikónu cez otvory sa dosiahne menej vzduchových bublín a lepšie spojenie. Zhodou okolností to však pre vás znamená aj ďalšie ťažkosti pri posúvaní dosiek ďalej do zarovnania. Najprv sa teda zarovnajte a potom začnite vytláčať vzduch.

Nakoniec počkajte, kým sa silikón vytvrdne.

Stručný prehľad:

• Prenosovú dosku nastriekajte základným náterom. Odstráňte masku základného náteru

• Zmiešajte 2-komponentný platinový polyadičový silikón s tvrdosťou Shore 15

• Na teraz vytvrdnutý komponent obsahujúci silikónový plech naneste rovnomernú vrstvu, cca. Hrúbka 1 mm

• Prenosová doska, natretá stranou nadol

• Zarovnajte so štartovacou doskou

• Zatlačte, vytlačte vzduch

• Znova skontrolujte zarovnanie

• Počkajte, kým sa silikón vytvrdne

Krok 8: Odstráňte štartovaciu dosku

Zásadná časť je u konca. Teraz sa prepracujeme k okamihu, keď si môžeme overiť vaše zarovnávacie schopnosti!

Vezmite si sendvič z plexi, silikónu, nálepky a plexi, pomocou rezného noža uvoľnite škótsku pásku na okrajoch vinylovej nálepky. Štartovacia doska z plexiskla by sa teraz mala ľahko zložiť. Ak to tak nie je, uvoľnite stoh plochým predmetom medzi nálepkou a tanierom alebo medzi obidvomi doskami. Dávajte pozor, aby ste silikónový stoh neroztrhli z druhého plechu (s otvormi), pretože to spôsobí nesúososť.

Ak boli súčasti umiestnené správne - v súlade s nálepkou - a silikónový proces bol vykonaný dostatočne opatrne, aby nedošlo k vytrhnutiu súčiastok z miesta; teraz by ste mali mať svoje komponenty so svojimi zadkami pekne odhalené!

Pomocou multimetra zmerajte hodnotu každého komponentu. (rezistory merajú ohmy, na ich rozsvietenie používajú diódy LED). Týmto spôsobom môžete elektricky overiť, či kontaktné podložky nepokrýva tenký film lepidla na nálepky alebo odlievacieho silikónu - sotva viditeľný voľným okom.

V skratke:

• Uvoľnite nálepku na jednej strane sendviča z plexi-silikónu+nálepky-plexi

• Odlepte štartovaciu dosku a nálepku zo silikónových komponentov

• Skontrolujte, či súčiastky nie sú voľne vystavené vodivým podložkám

• Pretože sme prevrátili zásobník, všetky ďalšie kroky je potrebné splniť so zrkadlením vrstiev návrhu (všetky súbory v tomto návode boli už zodpovedajúcim spôsobom pripravené, nie sú potrebné žiadne ďalšie úpravy)

Krok 9: Maska šablóny pre hornú vodivú vrstvu

Vaša chvíľa pravdy! Pozrime sa, ako sa vám darilo v predchádzajúcich krokoch.

Naneste novú nálepku, ktorá úplne pokryje vašu silikónovú dosku odhalenými kontaktmi komponentov. Umiestnite dosku do laserovej rezačky, pričom je v pravom hornom rohu vidieť jej označenie, a odstrihnite prvú vrstvu obvodu cez nálepku.

Ak sa vzorka, ktorú sme potom vystrihli, pekne vyrovná vašim komponentom, vo všetkých predchádzajúcich krokoch ste urobili dobre. Ak inak.. Tak sakra. Problémy s najväčšou pravdepodobnosťou súvisia s tým, že vaša nálepka neleží naplocho počas nanášania silikónu a/alebo významného nesúosenia druhej nosnej platne s prvou nosnou doskou o 2 kroky späť. Zmerajte, koľko mm máte vypnutých, a môžete to opraviť umiestnením návrhu v softvéri laserovej rezačky.

Zhrnutie pre vaše pohodlie:

• Odstrihnite nálepku podľa veľkosti (približne rozmery plechu)

• Nalepte nálepku bez vytvárania vzduchových bublín

• Kalibrácia lasera na presné prerezanie nálepky (8-9 W)

• Rezajte špičkové stopy medených obvodov laserovou rezačkou

• Odstráňte nálepku v oblastiach, ktoré musia byť vodivé (stopy obvodov, podložky)

Krok 10: Horná vodivá vrstva

V tomto kroku budeme pracovať s tekutým kovom. Zaistite, aby bol váš pracovný priestor úplne zakrytý (napríklad novinami). Keď rozliate tekutý kov, stane sa bolesťou vyčistiť ho späť. Neexistuje žiadne skutočné rozpúšťadlo, ani sa nevsiakne do špongie alebo papierovej utierky. Najlepšie je pracovať skutočne čisto a hneď potom vyhodiť noviny, na ktoré ste sa mohli vyliať. Najlepšie je nosiť rukavice alebo si potom umyť ruky. Budú tam šmuhy.

V tomto mieste by ste mali mať správne definovanú šablónu. Uistite sa, že na okrajoch pekne priľne k silikónu. Nechceme, aby zospodu pretekal tekutý kov.

Teraz vezmite tekutý kov a jemnú kefu. Tekutý kov naneste na otvory pre šablónu v krátkych náteroch (obrázky pre referenciu). Toto by malo byť skôr namáčanie ako rozmazávanie. Tekutý kov musí byť pritlačený do tesného kontaktu, aby mohol dobre priľnúť. Akonáhle pokryjete vzor svojej šablóny, vezmite valček a prebytočný tekutý kov zrolujte na stranu. To sa dá získať späť malou plastovou pipetou.

V skratke:

• Zaistite, aby nálepka dobre priľnula k okrajom exponovaných oblastí

• Očistené silikónové a vložkové podložky očistite izopropylalkoholom

• Pomocou štetca naneste na hrubo všetky exponované oblasti prípravkom Galinstan

• Pomocou valčeka naneste nanesený galinstan na rovnomerný povlak

• Vráťte prebytočný galinstan späť do jeho nádoby

• Opatrne odstráňte šablónu nálepky

• Ak počas odstraňovania Galinstan tečie do oblastí, kde by nemal byť, bol váš povlak príliš hrubý. Vyčistite povrch a reštartujte v kroku 9.

Krok 11: Spodné diely komponentov

Tento krok je celkom jasný. Predtým ste už dvakrát použili základný náter. Urob to znova. Dôraz nie je kladený na silikónový plech, ale na spodné strany komponentov a najmä diely, na ktorých nie je vytlačený tekutý kov. Nechajte základný náter zaschnúť a ihneď potom pokračujte krokom 12.

• Použitie silikónového základného náteru Bison a vzduchovej kefy (Sealey Tools AB931)

• Odkryté dno komponentov postriekajte tenkou vrstvou základného náteru

• Nechajte uschnúť a ihneď potom pokračujte krokom 12

Krok 12: Silikón na odliatok/čepeľ

Toto je tiež viac toho istého, čo ste urobili predtým. Najdôležitejšia je tu výška, na ktorú sa natierate. Predchádzajúca vrstva (zložková vrstva) mala 1 mm (odporúčaná dióda LED mala hrúbku 0,7 mm + 0,3 mm, ako sa navrhovalo predtým). Pre každú vrstvu obvodu je na vrch pridaný silikón s výškou 0,5 mm, aby bol ponechaný dostatočný priestor pre nerovnomerné povlaky tekutým kovom. Výška, na ktorú sa tu natriete, sa preto stane 1 mm + 0,5 mm = 1,5 mm.

Stručné podrobné kroky:

• Položte požadovaný súpravu silikónového plechu na súpravu akrylátového tmelu

• Zmiešajte 2-komponentný platinový polyadičový silikón s tvrdosťou Shore 15

• Nalejte do „bazéna“tmelu, začínajúc od stredu a na všetkých komponentoch

• ostrie potiahnuté silikónovou vrstvou s výškou 0,5 mm> aktuálnou hrúbkou stohu

• Počkajte, kým sa silikón vytvrdne

Krok 13: Maska šablóny pre spodnú vodivú vrstvu

A teraz sme úplne vstúpili do jednoduchých častí! To, čo tu nájdete, je celé opakovanie. Každá vrstva obvodu, ktorú nanesiete na vrch, je opakovaním krokov vykonaných pre predchádzajúce vrstvy obvodu. Tu musíte vytvoriť masku šablóny pre vrstvu obvodu 2.

Bez prílišného rozpisovania:

• Odstrihnite nálepku podľa veľkosti (približne rozmery plechu)

• Nalepte nálepku bez vytvárania vzduchových bublín

• Rezanie spodných medených obvodových stôp laserovou rezačkou (kalibrácia W à)

• Odstráňte nálepku v oblastiach, ktoré musia byť vodivé (stopy obvodov, podložky)

• Zaistite, aby nálepka dobre priľnula k okrajom exponovanej oblasti

• Očistený exponovaný silikón očistite izopropylakoholom

Krok 14: VIA zhora nadol

Jediná novinka spočíva v miestach, kde potrebujeme spojenie medzi 2 nasledujúcimi vrstvami obvodu. V žargóne sa im hovorí vertikálny prepojovací prístup alebo skrátene VIA. Aby ste vytvorili priechodku, musíte v silikóne vyrezať otvor pokrývajúci predchádzajúcu vrstvu obvodu. Keď potom navrch vytlačíte nový tekutý kov pre ďalšiu vrstvu obvodu, bude prúdiť do tohto otvoru a elektricky sa prepojiť.

Najprv budete musieť kalibrovať (pozri: kalibrácia) laser, aby ste presne prerezali silikónovú kryciu vrstvu na vrchu predchádzajúcej vrstvy obvodu. Potom stačí vyrezať VIA podľa tu poskytnutého súboru. Odstráňte každý silikónový výrez krycej vrstvy pinzetou a pokračujte k ďalšiemu kroku: vytlačenie novej vrstvy obvodu tekutého kovu na vrch!

Vytváranie VIA, krátka verzia:

• Keď je pripravená maska šablóny spodnej vodivej vrstvy

• Kalibrácia lasera na presné prerezanie silikónovej vrstvy, aby sa odhalila vrchná vodivá vrstva (12-17 W)

• Rezajte VIA na silikón, kde je potrebné prepojiť hornú a dolnú vodivú vrstvu

• Odstráňte vystrihnutý silikón, aby ste odhalili vrchnú vodivú vrstvu

Krok 15: Spodná vodivá vrstva

Pri práci s tekutým kovom opäť skontrolujte, či je váš pracovný priestor zakrytý. Vďaka tomu bude riešenie problémov s rozliatím oveľa jednoduchšie.

Vytlačenie tejto vrstvy je opäť opakovaním predchádzajúceho úsilia. Uistite sa, že sa šablóna na okrajoch pekne prichytí k silikónu. Nechceme, aby zospodu pretekal tekutý kov. Namáčaním znova naneste tekutý kov na otvory šablóny jemnou kefkou. Vezmite valček a prebytočný tekutý kov zrolujte na stranu. Obnovte veľké kvapky tekutého kovu pomocou plastovej pipety.

Ďalšia verzia TL; DR:

• Pomocou štetca naneste na hrubo všetky exponované oblasti prípravkom Galinstan

• Pomocou valčeka naneste nanesený galinstan na rovnomerný povlak

• Opatrne odstráňte šablónu nálepky

• Ak počas odstraňovania Galinstan tečie do oblastí, kde by nemal byť, bol váš povlak príliš hrubý. Vyčistite povrch a reštartujte zariadenie v kroku 13.

• Štetcom opravte všetky VIA a zaistite, aby boli horné a spodné vodivé vrstvy spojené

Krok 16: Silikón na odliatok/ostrie

Už teraz sa môžete začať vzrušovať! Toto je naša posledná vrstva odlievacieho silikónu, čo znamená, že váš mäkký obvod je takmer hotový! Toto ste už urobili dvakrát. Stručne to teda poviem a poviem vám, na akú výšku by ste sa pri lakovaní nožov mali zamerať. Už máme 1 mm hrubú zložkovú vrstvu a 0,5 mm hrubú prvú obvodovú vrstvu. Táto obvodová vrstva by mala mať tiež hrúbku 0,5 mm. V tomto kroku preto natrite čepeľ celkovou hrúbkou 2 mm!

Rýchla trasa:

• Položte požadovaný súpravu silikónového plechu na súpravu akrylátového tmelu

• Zmiešajte 2-komponentný platinový polyadičový silikón s tvrdosťou Shore 15

• Nalejte do „bazéna“tmelu, začínajúc od stredu a na všetkých komponentoch

• Blade potiahne silikónovú vrstvu s výškou 500um> aktuálnou hrúbkou stohu

• Počkajte, kým sa silikón vytvrdne

Krok 17: Kontaktujte podložky

Aj keď silikónové zariadenia môžu vkladať energiu (batéria) a spracovanie (mikrokontrolér), pre jednoduchosť tohto príkladu pridávame externé konektory na napájanie diód LED. V tomto kroku prerezáme silikón až po kontakty, ktoré sme vložili dovnútra. Opäť budete musieť laser kalibrovať (pozri: kalibrácia), aby ste nepoškodili podkladové vrstvy. Keď ste urobili rezy, pinzetou vytrhnite silikónové výrezy. Potom zoškrabte prebytočné silikónové zvyšky kontaktov a pre väčšiu spoľahlivosť ich očistite vatovými tampónmi a naneste na ne spájku.

Kontaktné podložky, krátky príbeh:

• Kalibrujte laser, aby ste prerezali silikónovú vrstvu a odhalili kontakty z medenej pásky (20-30 W)

• Odrežte kontakty obvodu laserovou rezačkou

• Odstráňte silikón v oblastiach s výrezmi

• Vyčistené medené podložky očistite rýchloschnúcim rozpúšťadlom

• Na nechránené podložky naneste spájku, kým sa kontakty nevyrovnajú silikónom. Odškrabujte, kým zoškrabujete prebytočný silikón z kontaktov, a odstraňujte nečistoty, kým sa spájka neprilepí k podložke.

Krok 18: Vzorka zdarma

Čas oslobodiť váš mäkký obvod od jeho nosnej dosky! Pretože naša prenosová doska nebola potiahnutá základným náterom pod našim mäkkým obvodom, stačí, aby sme boky uvoľnili a mohli sme to zložiť. Na rezanie vzorky použite priložený rezací súbor. Opakujte škrty so zvyšujúcim sa výkonom, kým sa vzorka neuvoľní. Odsadenie Z vášho lasera by malo byť -1 (polovica výšky stohu). Keď je výrez vzorky úplne urobený, nadvihnite roh z jednej strany a potom prerušte mäkký obvod bez všetkých príloh, pod ktorými sa vytvorili vzduchové otvory nosnej dosky. Dobre sa na to pozrite: vaše prvé silikónové zariadenie! Prispôsobivý, roztiahnuteľný a mäkký obvod!

Vzorka bezplatne vystrihnutá v odrážkach:

• Kalibrujte laserom, aby ste prerezali celý silikónový stoh (40-60 W)

• Rez laserom

• Vyberte vzorku z platne a ručne ju odstrihnite bez silikónových nástavcov, ktoré boli vytvorené vo vzduchových otvoroch prenosovej dosky

Krok 19: Obdivujte

Teraz pripojte svoje silikónové zariadenie k napájaniu 5V. Každá cesta konektora-rezistora-vedeného konektora má osobitnú potrebu napájania. Oba môžete zapojiť paralelne. Dávajte pozor na polaritu vašich LED a zodpovedajúcim spôsobom ich zapojte. Akonáhle je váš mäkký obvod napájaný, mala by sa rozsvietiť modrá dióda.

Dajte prednosť svojmu okruhu! Ak ste to urobili správne, mali by ste ľahko dosiahnuť 50% napätie bez poškodenia obvodu. Hlavným bodom poruchy budú vaše kontaktné podložky, pretože sú vyrobené z tuhých fólií, ktoré sa pri veľkom namáhaní trhajú.

Nasledujúce prídavné mená sa zhodujú s vašim silikónovým zariadením:

• Flexibilný

• Mäkké/roztiahnuteľné

• Samoliečba

• Priesvitný

• Úplne zapuzdrené

Aplikačné domény, ktoré predpokladám: biomonitorovacie náplasti (na koži), nositeľné zariadenia, silikónové zariadenia zapustené do textílií, elektronické obvody pokrývajúce mechanické spoje, riadiaca alebo snímacia elektronika pre mäkké roboty, …

Ktoré aplikácie sa vám zdajú vhodné pre tieto jedinečné druhy mäkkých obvodov? Dajte mi vedieť v komentároch! Nemôžem sa dočkať, až uvidíte, s čím prídete. Dajte mi vedieť, či je vaša stavba niečím jedinečná. Kto vie, možno by som vám mohol dať nejakú radu!

Veľa šťastia pri experimentovaní, Na zdravie, Noagels