컴팩트 회로를 만드는 전통적인 방법은 인쇄 회로 기판을 사용하지만, 이 딱딱한 유리섬유 조각이 항상 실용적인 것은 아닙니다. 인사말 카드, 그림, 드로잉 같은 예술적 프로젝트를 작업할 때는 회로를 담을 유연한 구조가 필요합니다. 플렉스 PCB를 생각할 수 있지만, 페이퍼 회로에 비해 제작이 더 복잡하여 비용이 더 많이 듭니다. 따라서 후자가 더 유리하며 아래에서 자세히 살펴보았습니다.
이름에서 알 수 있듯이 페이퍼 회로는 종이 위에 구축된 작동하는 전자 회로입니다. 이 항목은 전통적인 미술 기법을 사용하여 미학과 기능성을 결합한 페이퍼 회로 프로젝트를 만들기 때문에 독특합니다.
코인 배터리가 있는 페이퍼 회로
출처: Wikimedia Commons
페이퍼 회로 제작에는 다음 네 단계가 필요합니다.
트레이스는 전자 부품을 연결하여 전기 회로를 형성하는 구리 경로 또는 선입니다. 페이퍼 회로 프로젝트에서는 테이프, 페인트, 잉크를 사용하여 트레이스를 만듭니다.
전도성 테이프는 페이퍼 회로 개발 시 가장 접근하기 쉬운 옵션 중 하나입니다. 또한 잉크나 페인트로는 불가능한 납땜을 허용합니다.
페이퍼 회로에 사용된 전도성 구리
출처: Wikimedia Commons
구리 포일 테이프는 저렴한 비용으로 가장 흔히 사용되는 유형입니다. 5mm 얇은 것부터 2인치 두꺼운 것까지 다양한 크기로 구할 수 있습니다.
반면 패브릭 테이프는 구리, 코발트, 니켈로 구성되며, 주요 장점은 구부리거나 휘어도 끊어지지 않고 견딜 수 있다는 것입니다.
전도성 직물 테이프
일반적인 페인팅처럼 전도성 페인트는 예술적 페이퍼 회로 프로젝트 구축에 도움이 됩니다. 대부분 짜는 병이나 붓으로 트레이스를 그리면서 곡선과 소용돌이로 전기 부품을 연결합니다. 테이프 종류에 관계없이 다음 단계로 적용하세요:
벽에 사용된 전도성 페인트
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페인트의 또 다른 장점은 전도성 물질이 전기 부품을 트레이스에 접착할 수 있다는 것입니다. 하지만 페인팅은 지저분해질 수 있고 많은 건조 시간이 필요합니다. 페인트 적용에는 다음 지침이 필요합니다:
전도성 잉크 트레이스는 보통 미리 채워진 전도성 페인트 펜 형태로 제공되어 그리기를 단순화합니다. 잉크는 더 짧은 시간에 마르지만 부품 고정은 더 복잡합니다.
전도성 잉크 페이퍼 회로
가장 흔한 펜은 서킷 스크라이브(Circuit Scribe)와 AgIC 서킷 메이커입니다. 적용을 위해 다음 지침을 사용하세요:
트레이스를 만든 후 다음 단계는 회로에 필요한 부품을 선택하는 것이며, 이 선택은 트레이스 유형에 따라 달라집니다.
LED 라이트, 저항, 다이오드 등 긴 리드를 가진 부품이 이 범주에 속합니다.
회로 기판의 여러 스루홀 부품
출처: Wikimedia Commons
다음 사용 시 리드를 구부려 트레이스에 부착할 표면적을 더 만들 수 있습니다:
SMD 부품 작업은 까다롭지만, 낮은 프로파일 구조로 귀여운 카드 등 종이 표면에 평평하게 놓기 이상적입니다.
PCB의 표면 실장 부품
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다음을 사용할 수 있습니다:
릴리패드 부품은 큰 패드를 가진 낮은 프로파일 설계로 페이퍼 회로에 완벽합니다.
릴리패드 부품
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다음을 사용할 수 있습니다:
이 스티커는 전도성 접착제를 특징으로 하여 종이 조각에 붙이기 완벽합니다.
치비트로닉스 서킷 스티커
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비싸지만 전도성 페인트, 구리 테이프, 패브릭 테이프 스티커에 사용할 수 있습니다.
서킷 스크라이브 모듈은 자석식이며 종이 표면 뒤에 금속 시트가 필요하여 트레이스와 모듈을 일시적으로 연결합니다.
트레이스를 만들고 부품을 선택한 후 다음 단계는 이들을 연결하는 것입니다. 다섯 가지 방법이 있습니다:
구리 테이프에서만 작동하며 서킷 스티커, THT, SMD, 릴리패드 부품을 납땜할 수 있습니다.
투명 테이프로 THT 또는 SMD 부품을 구리 테이프에 부착할 수 있습니다.
Z축 테이프는 압력 감응형 양면 테이프로, 연결을 위한 넓은 표면적을 가진 부품, 구리 테이프, 넓은 영역의 전도성 잉크에 이상적입니다.
전도성 페인트는 마르면서 부품을 부착하는 콜드 솔더 조인트를 만듭니다. 비유연한 표면에서 THT와 SMD 부품에 사용할 수 있습니다.
이 옵션은 비싸고 긴 건조 시간이 필요하며 일부 접착제는 열 경화가 필요합니다. 하지만 거의 모든 부품과 트레이스에 작동합니다. 여기에는:
마지막 단계는 코인 셀 배터리를 사용하여 프로젝트에 전원을 공급하는 것입니다. 까다로운 부분은 배터리를 회로에 부착하여 배터리 홀더를 만드는 것입니다. 대안으로 배터리 홀더 모듈이나 탭이 있는 배터리를 사용할 수 있습니다.
코인 셀 배터리 홀더
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페이퍼 회로 기판 분야는 정체되지 않았습니다. 수년간의 연구로 투명한 셀룰로오스 나노페이퍼가 등장했으며, 이는 플렉스 PCB 기판과 유사하게 기능합니다.
나노페이퍼는 플라즈마 금속화 공정 개발 후에 나왔습니다. 이 공정은 종이를 납땜 가능한 회로 기판으로 변환하고 셀룰로오스 기판에 부품을 부착하여 종이에 메모리를 인쇄할 수 있게 합니다.
종이는 다공성이라 전도성 잉크가 스며들어 분절되는 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한 종이를 불안정하게 만드는 소결 공정 문제도 있습니다.
하지만 연구팀이 모든 제작 단계에 물리적 기상 증착을 적용한 후 이러한 문제들은 비이슈가 되었습니다.
PVD는 물질을 응축상에서 기상으로, 그 반대로 변환하여 원자 수준에서 얇은 응축 필름을 생성합니다.
이 공정은 기체 플라즈마 또는 고온 진공을 사용하여 변환합니다. 그런 다음 압력 차이를 이용해 증기를 저압 소스에서 종이로 이동시킵니다. 마지막 단계는 증기가 종이에 응축되어 얇은 필름 코팅을 형성하도록 하는 것입니다.
물리적 기상 증착 공정
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얇은 필름 코팅은 보통 산화알루미늄 같은 고체 전도성 물질로, 우수한 전기적 특성을 가진 안정적이고 재현 가능한 메모리 장치를 생성합니다.
플라즈마 금속화도 유망한 결과를 제공합니다. 종이가 PCB처럼 기능하도록 하기 때문입니다. 은 페이스트로 코팅된 베이스 소재에 분말 전도성 금속을 포함한 고압 스프레이를 제공하는 플라즈마 스프레이 헤드를 사용합니다.
금속이 베이스 소재를 코팅한 후 뜨거운 플라즈마 제트가 이를 녹여 두 층을 결합하여 높은 전도성의 기판을 만듭니다.
이러한 페이퍼 회로 발전에도 불구하고, 이 기술을 향상시키고 대량 생산용으로 개발하기 위한 연구는 여전히 진행 중입니다.
가능성을 생각해 보세요. 의료나 군용으로 접을 수 있고, 다듬을 수 있고, 3D 페이퍼 회로를 가질 수 있다고 상상해 보세요. 산업용으로 생분해성 PCB에도 동일하게 적용됩니다.
분명히 페이퍼 PCB 분야는 큰 가능성을 보이며, 추가 연구만으로 더 좋아질 것입니다. 이 기술에 대해 더 알고 싶으시면 전문가 팀의 통찰을 얻으러 연락 주세요.
산업기술
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