종이 회로:예술 프로젝트를 위한 유연하고 미적인 전기 회로

소형 회로를 만드는 전통적인 방법은 인쇄 회로 기판을 사용하지만 이러한 단단한 유리 섬유 조각이 항상 실용적인 것은 아닙니다. 연하장, 그림 또는 그림과 같은 예술적 프로젝트에서 작업할 때 회로를 고정할 유연한 구조가 필요합니다. 플렉스 PCB를 사용하는 것을 생각할 수도 있지만 종이 회로에 비해 구축이 더 복잡하여 비용이 많이 듭니다. 따라서 후자가 더 유리하며 아래에서 자세히 살펴보았습니다.

종이 회로란 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이 종이 회로는 종이 위에 구축된 작동하는 전자 회로입니다. 이 아이템은 미학과 기능성을 결합하여 전통적인 미술 기법을 사용하여 종이 회로 프로젝트를 만들기 때문에 독특합니다.

동전 배터리가 있는 종이 회로

출처:Wikimedia Commons

종이 회로를 만드는 방법

종이 회로를 만들려면 다음 4단계가 필요합니다.

추적 생성

흔적은 전기 회로를 형성하기 위해 전자 부품을 연결하기 위한 구리로 구성된 경로 또는 라인입니다. 종이 회로 프로젝트는 테이프, 페인트 또는 잉크를 사용하여 흔적을 만듭니다.

전도성 구리 테이프 흔적

전도성 테이프는 종이 회로를 개발할 때 가장 접근하기 쉬운 옵션 중 하나입니다. 잉크나 페인트로는 불가능한 납땜도 가능합니다.

종이 회로에 사용되는 전도성 구리

출처:Wikimedia Commons

동박 테이프는 저렴한 비용으로 인해 가장 일반적으로 사용되는 유형입니다. 얇은 5mm에서 두께 2인치까지 다양한 크기로 구입할 수 있습니다.

반면, Fabric Tape은 구리, 코발트, 니켈 등으로 구성되어 있으며, 구부림/굴곡에 견디는 내구성이 가장 큰 장점입니다.

전도성 섬유 테이프

• 테이프를 떼어내고 싶은 곳을 종이에 눌러 붙입니다.
• 테이프에 부품을 놓을 공간을 남겨두십시오(회로 부품 사이에 연속 테이프를 사용하지 마십시오).
• 모서리 주위에 깔끔한 접기 기술을 사용하거나 테이프를 자르고 납땜합니다.
• 동박 테이프를 사용할 때 트레이스를 유지하기 위해 구부러진 리드에 납땜하거나 투명 테이프를 붙입니다.
• 패브릭 테이프의 경우 전도성 접착제를 바르거나 전도성 실로 접합부를 재봉합니다.

전도성 페인트 흔적

일반 페인팅과 마찬가지로 전도성 페인트는 예술적 종이 회로 프로젝트를 구축하는 데 도움이 됩니다. 대부분의 사람들은 스퀴즈 병이나 브러시를 사용하여 흔적을 그리는 동시에 전자 부품을 연결하기 위해 곡선을 만들고 휘젓습니다. 테이프에 관계없이 다음 단계를 사용하여 적용해야 합니다.

벽에 사용되는 전도성 페인트

출처:Flickr

페인트 사용의 또 다른 장점은 전도성 재료가 전기 부품을 트레이스에 붙일 수 있다는 것입니다. 그러나 그림이 지저분해질 수 있고 많은 건조 시간이 필요합니다. 페인트를 칠하려면 다음 지침이 필요합니다.

• 마커나 연필을 사용하여 먼저 트레이스 라인을 스케치합니다.
• 접착제를 사용하여 구성요소를 종이에 붙이기
• 작은 부품의 경우 정확한 배치를 위해 핀셋을 사용하십시오.
• 자취를 따라 그리고 패드/와이어 위에 페인트 칠하기
• 테스트 전에 페인트를 건조시키십시오.

전도성 잉크 흔적

전도성 잉크 흔적은 일반적으로 그림을 단순화하기 위해 미리 채워진 전기 페인트 펜으로 제공됩니다. 잉크가 마르는 데 시간이 더 걸리지만 부품을 고정하는 것은 더 복잡합니다.

전도성 잉크 종이 회로

가장 일반적인 펜은 서킷 스크라이브와 AgIC 서킷 메이커입니다. 신청하려면 다음 지침을 따르십시오.

• 연필/스텐실을 사용하여 회로를 스케치합니다.
• 컴퓨터를 사용하여 회로를 설계하는 경우 잉크가 프린터 토너에 잘 붙지 않기 때문에 선 대신 외곽선을 채우십시오.
• 전동 물감 펜을 사용하여 조심스럽게 선을 긋습니다.
• 구성요소를 위한 큰 패드/원과 전자 구성요소 사이의 연속선을 만듭니다.
• 전도성 접착제, 회로 스티커 또는 테이프를 사용하여 전자 부품을 잉크 자국에 고정합니다.

구성요소 선택

트레이스를 생성한 후 다음 단계는 회로에 필요한 구성 요소를 선택하는 것이며 이 선택은 트레이스 유형에 따라 다릅니다.

스루홀 구성요소

LED 조명, 저항기, 다이오드 등과 같이 리드가 긴 부품이 이 범주에 속합니다.

회로 기판의 여러 관통 구멍 구성요소

출처:Wikimedia Commons

다음을 사용할 때 리드를 구부려 트레이스에 부착할 더 많은 표면적을 생성할 수 있습니다.

• 패브릭 테이프
• 구리 테이프
• 전기 페인트

표면 장착 구성요소

SMD 구성 요소로 작업하는 것은 까다롭지만 로우 프로파일 구조로 인해 귀여운 카드 및 기타 종이 회로 프로젝트의 종이 표면에 평평하게 앉는 데 이상적입니다.

PCB의 표면 실장 구성요소

출처:Wikimedia Commons

다음에서 이 부품을 사용할 수 있습니다.

• 전도성 페인트
• 구리 테이프
• 전도성 잉크

LilyPad 구성요소

Lilypad 구성 요소는 큰 패드가 있는 로우 프로파일 디자인으로 인해 종이 회로에 적합합니다.

릴리패드 구성요소

출처:Wikimedia Commons

다음과 함께 사용할 수 있습니다.

• 패브릭 테이프
• 구리 테이프

Chibitronics 회로 스티커

이 스티커는 전도성 접착제를 사용하여 종이에 붙일 수 있습니다.

Chibitronics 회로 스티커

출처:Flickr

가격은 꽤 비싸지만 전도성 페인트, 구리 테이프 또는 패브릭 테이프 스티커를 사용할 수 있습니다.

회로 스크라이브 모듈

회로 스크라이브 모듈은 자성이며 ​​트레이스와 모듈을 일시적으로 연결하기 위해 종이 표면 뒤에 금속 시트가 필요합니다.

연결하기

트레이스를 만들고 구성 요소를 선택한 후 다음 단계는 이들을 연결하는 것입니다. 5가지 방법이 있습니다. 다음을 수행할 수 있습니다.

납땜

회로 스티커, THT, SMD 및 LilyPad 구성 요소를 납땜할 수 있는 구리 테이프에서만 작동합니다.

투명 테이프

투명 테이프를 사용하여 THT 또는 SMD 부품을 구리 테이프에 부착할 수 있습니다.

Z축 테이프

Z축 테이프는 압력 감지 양면 테이프로, 연결을 위한 표면적이 넓은 부품, 구리 테이프 및 넓은 영역의 전도성 잉크와 함께 사용하기에 이상적입니다.

전도성 페인트

전도성 페인트는 구성 요소를 부착하기 위해 건조되는 콜드 솔더 조인트를 생성합니다. 유연하지 않은 표면의 THT 및 SMD 구성 요소와 함께 사용할 수 있습니다.

전도성 접착제/에폭시

이 옵션은 비용이 많이 들고 건조 시간이 길어지며 일부 접착제는 열 경화가 필요합니다. 그러나 거의 모든 구성 요소 및 추적에서 작동합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 전도성 잉크
• 구리 테이프
• THT, SMD 및 LilyPad 구성 요소

프로젝트 강화

마지막 단계는 코인 셀 배터리를 사용하여 프로젝트에 전원을 공급하는 것입니다. 까다로운 부분은 배터리를 회로에 부착하여 배터리 홀더를 만드는 것입니다. 또는 배터리 홀더 모듈 또는 탭 배터리를 사용할 수 있습니다.

코인 셀 배터리 홀더

출처:Wikimedia Commons

종이 회로 기판 연구의 발전

종이 회로 기판 분야는 정체되어 있지 않습니다. 수년에 걸쳐 연구를 통해 투명 셀룰로오스 나노 페이퍼의 출현으로 이어졌으며 플렉스 PCB 기판과 유사한 기능을 합니다.

나노 종이는 플라즈마 금속화 공정의 생성 이후에 나왔습니다. 이 프로세스는 문서를 납땜 가능한 회로 기판으로 변환하고 셀룰로오스 기판에 구성 요소를 부착하여 종이에 메모리를 인쇄할 수 있습니다.

종이 회로 기판의 종이 특성

종이는 다공성이며 전도성 잉크가 스며들어 조각나면 문제를 일으킬 수 있습니다. 종이를 불안정하게 만드는 소결 공정의 문제도 있습니다.

그러나 연구팀이 모든 제조 단계에서 물리 기상 증착을 적용한 후 이러한 모든 것이 문제가되지 않았습니다.

물리적 증기 증착(PVD)

PVD는 물질을 응축에서 기상으로 또는 그 반대로 변환하여 원자 수준에서 얇고 응축된 막을 생성합니다.

이 프로세스는 변환을 위해 기체 플라즈마 또는 고온 진공을 사용합니다. 그런 다음 압력 차이를 활용하여 증기를 저압 소스에서 종이로 이동합니다. 마지막 단계는 종이에 증기를 응축시켜 박막 코팅을 형성하는 것입니다.

물리적 증착 공정

출처:Wikimedia Commons

박막 코팅은 일반적으로 산화알루미늄과 같은 고체 전도성 물질로, 우수한 전기적 특성을 가진 안정적이고 재현 가능한 메모리 장치를 만듭니다.

플라즈마 금속화

플라즈마 금속화는 또한 종이가 PCB로 기능할 수 있게 해주기 때문에 유망한 결과를 제공합니다. 플라즈마 스프레이 헤드를 사용하여 은 페이스트로 코팅된 기본 재료에 분말 전도성 금속을 포함하는 고압 스프레이를 제공합니다.

금속이 기본 재료를 코팅한 후 뜨거운 플라즈마 제트가 이를 녹여서 두 레이어를 결합하여 전도성이 높은 기판을 만듭니다.

종이 PCB는 미래에 새로운 애플리케이션으로 이어질 수 있음

이러한 종이 회로의 발전에도 불구하고 이 기술을 향상시키고 대규모 생산을 위해 개발하기 위한 연구는 여전히 진행 중입니다.

가능성을 생각해 보십시오. 의료 또는 군사용으로 접을 수 있고 다듬을 수 있는 3D 종이 회로가 있는 그림. 생분해성 PCB를 사용하는 산업용에도 동일하게 적용됩니다.

분명히 종이 PCB 분야는 큰 가능성을 보여주고 있으며 더 많은 연구를 통해 더 나아질 것입니다. 이 기술에 대해 자세히 알아보려면 당사에 연락하여 전문가 팀으로부터 통찰력을 얻으십시오.