ייצור מעגלים מודפסים (PCB) במדפסת הזרקת דיו ביתית
10 דצמבר, 2013
קבוצת חוקרים ממעבדות חברת מיקרוסופט, מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה ומאוניברסיטת טוקיו, המחישו יכולת ייצור מכשירים אלקטרוניים באמצעות ייצור מעגלי PCB במדפסת ביתית פשוטה וזולה
חוקרים מחברת מיקרוסופט, המכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה ואוניברסיטת טוקיו, המחישו יכולת ייצור מכשירים אלקטרוניים ומעגלים מודפסים (PCB) באמצעות מדפסת ביתית.
הרעיון שהם ביקשו לבדוק הוא האם ניתן להדפסי מעגל מודפס באמצעות דיו מוליך חשמלי, ולקבל תוצאות יעילות המאפשרות לפתח מעגלים אלקטרוניים.
הם רכשו באתר אמזון מדפסת הזרקת דיו של חברת Brother מכיוון שראש ההזרקה שלה מייצר טיפות דיו גדולות יותר ממדפסות אחרות המצויות בשוק. לאחר מספר ניסויים שביצעו על חומרי חומרי הדפסה מוליכים, הם בחרו בדיו המכיל חלקיקי כסף מתוצרת חברת Mitsubishi Paper Mill (גודל החלקיקים וצמיגות הדיו התאימו לגודל הטיפות שייצרה המדפסת).
הפתרונות זמינים בשוק
הזנת הדיו המוליך למדפסת נעשתה באמצעות הזרקתו למיכלי דיו ממוחזרים, לאחר שהם נוקו היטב משרידי הדיו שהיו בהם. מדובר בתהליך פשוט וזול מאוד. הדיו עצמו עולה כמה סנטים למיכל. התכנונים של המעגל המודפס נעשו באמצעות תוכנות צייר רגילות המצויות במחשבים אישיים. ואת המעגל שתוכנן ניתן להדפסי על גבי נייר, ניילון, פלסטיק ומצעים חצי קשיחים אחרים שהמדפסות היום יודעות לטפל בהן.
בעיה מיוחדת התעוררה כאשר החוקרים חיפשו דרך כיצד לחבר רכיבים אל המעגל המודפס, שכן טמפרטורת ההתכה של בדיל היא גבוהה בהרבה מעבר לזו של הנייר ומצעי ההדפסה הפלסטיים. התברר שגם הפתרון לבעיה זו מצוי בשוק: חברת 3M מייצרת מדבקות דו-צדדיות להדבקת רכיבים אלקטרוניים שבהן נעשה שימוש בדבק מוליך במקום בהלחמה. ניתן להדביק כל מדבקה על המעגל המודפס, ועל המדבקה להדביק את הרכיב האלקטרוני.
החוקרים ייצרו מספר מעגלי הדגמה, בהם חיישן לחות, מד גובה פני המים, אנטנת RFID וכרטיס הרכבה של בקר הקוד הפתוח Arduino. בתוך כך התעוררו מספר קשיים נוספים. מסתבר שהתנגדות ההולכה של הדיו גדולה מזו של מוליך נחושת סטנדרטי. הבעיה נפתרה על-ידי הגדלת השטח המודפס וביצוע 2-3 הדפסות אחת על-גבי השנייה, כדי להגדיל את שטח החתך של המוליך (הכפלת שטח החתך מקטינה במחצית את ההתנגדות).
בעיה נוספת התגלתה לאורך זמן. התנגדות הדיו משתנה כעבור מספר חודשים, ככל הנראה עקב אידוי נוזלים ותהליכי התחמצנות. הבעיה ניפתרה באמצעות שימוש במכנת למינציה משרדית, אשר העניקה למעגל הגנה בפני הסביבה.
ראוי לציין שלא מדובר בגישה חדשה אשר תוציא לגמלאות את תעשיית ה-PCB. טכנולוגיית המעגלים המודפסים הזו משלבת במגמה של ייצור ביתי מהיר של מוצרים טכנולוגיים פשוטים יחסית, כפי שהיא באה לידי ביטוי במדפסות התלת-מימדיות השולחניות והפופולריות הגוברת של פתרונות קוד פתוח כמו Arduino וכרטיס המחשב Raspberry.
השיטה הזו גם יכולה להקל מאוד על חייהם של מדענים או מפתחים, אשר רוצים לבדוק במהירות את ההיתכנות של רעיון חדש. יכול להיות שבטווח הרחוק תביא חשיבה מהסוג הזה גם לשינויים בטכנולוגיות ייצור מרכזיות יותר בתעשייה.
להורדת המאמר המלא: Instant Inkjet Circuits
פורסם בקטגוריות: חדשות , ייצור וקבלנות משנה , רכיבים