В статье раскрывается метод изготовления гибких печатных плат из токопроводящего текстиля. Проводится сравнительный анализ двух электронных схем, первая схема сделана на ЧПУ фрезером станке с использованием гравера, а другая схема сделана при помощи лазерной резки.
Ключевые слова: гибкие платы, токопроводящий текстиль, лазерная резка, фрезеровка.
Токопроводящий текстиль — интересный материал, его можно использовать не только в производстве одежды [1], используя его как нагревательный элемент, но также данный текстиль можно использовать и в изготовлении электронных плат. В этой статье будут рассмотрены два способы изготовления гибкий электронных схем. Первый способ заключается в фрезеровке схемы на ЧПУ станке. Второй способ заключается в резке схемы на лазерном плоттере.
Изготовления гибкой электронной схемы на ЧПУ станке
Изготовление гибкой схемы на ЧПУ станке почти не отличается от фрезеровки текстолита. Сначала готовится задание [2], так называемый G-cod, для изготовления нужной схемы. После создания задания для ЧПУ, идет процесс подготовки ткани к фрезеровке. Сам процесс фрезеровки ткани, тонкая работа. Нужно подобрать скорость подачи и скорость шпинделя так, чтобы фреза резала ткань, а не плавила её. В ходе работы с этой тканью было обнаружено, что она начинает плавиться при температуре 255–260˚С. Но если поставить слишком низкую скорость шпинделя, то фреза будет не резать текстиль, а рвать его. Очень важным моментом является этап закрепления ткани на столе ЧПУ станка. Один из способов закрепить ткань на столе, заламинировать ткань, а потом при помощи скотча приклеить к столу. Используя данный метод крепления заготовки, очень важно правильно задать глубину реза так, чтобы фреза не прорезала нижний слой бумаги для ламинирования.
После фрезеровки схемы идет процесс монтажа электронных компонентов. Но нужно ещё учитывать тот факт, что ткань плавится при температуре 255–260˚С, поэтому нужно использовать припои с температурой плавления 180–240˚С, также в результате монтажа, было выявлено, что в качестве флюса для пайки компонентов лучше всего подходит жидкая канифоль с кислотой.
Изготовление электронной схемы при помощи лазерной резки
Процесс изготовления схемы при помощи лазерной резки [3] похож на процесс изготовления на ЧПУ фрезерном станке. Сначала подготавливается задание, потом идет процесс подготовки заготовки, далее идет процесс резки ткани. Ткань также можно заламинировать и настроить мощность лазера так, чтобы луч резал ткань, но при этом пленка оставалась невредимой. После резки схемы идёт процесс монтажа электронных компонентов.
Сравнительный анализ электронных схем
Схемы, изготовленные обоими способами, имеют высокий КПД, а так как схема еще и гибкая, её можно монтировать в любое удобное место. Ниже будет представлена таблица 1, в которой будет сравнение гибких электронных схем, изготовленных способами, которые приведены выше.
Таблица 1
Сравнение гибких электронных схем:
|
Фрезеровка схемы на фрезерном станке с ЧПУ |
Лазерная резка схемы |
|
|
Сложность изготовления |
Самое сложное в фрезеровании схемы на ЧПУ станке-это добиться достаточно плотного контакта ткани к поверхность стола, это делается для того чтобы фреза углублялась в ткань на одинаковую глубину |
Сложностей в изготовлении схемы данным способом не наблюдалось |
|
Качество схемы |
Если неправильно настроить скорость подачи и скорость шпинделя, то фреза рвет или плавит ткань. |
При резке схемы лазером, дорожки имеют хорошее качество, в добавок к хорошему качеству, лазер подпекает края дорожек |
|
Время изготовления |
Больше всего времени в обоих методах уходит на создание задания и на подготовку заготовки. Время фрезеровки и резки лазером почти одинаковое |
|
Заключение. Как можно понять из названия темы, производилось изготовление гибких электронных плат на основе токопроводящей ткани. Схема для платы изготавливалась двумя способами: фрезеровкой и резкой лазером. Входе изготовления плат было выявлено, что температура плавления данной ткани 255–260˚С, была подобранна оптимальная скорость подачи и скорость вращения шпинделя. В ходе монтажа электронных компонентов был подобран флюс и припой.
Если сравнивать платы между собой, то плата имеющая качество схемы лучше, была сделана с помощью лазерной резки. Платы, сделанные методом фрезеровки на фрезерном станке с ЧПУ, имеют сложности в производстве, по сравнению с платами, сделанными при помощи лазерной резки. Также схемы, которые фрезеруются на ЧПУ, требуют дополнительной обработки краёв, когда как лазер сразу спекает края схемы.
На данный момент это все работы, что были проведены по работе с токопроводящей тканью и работ по созданию гибких плат. В дальнейшем планируется проверить работоспособность плат в экстремальных условиях, провести несколько стресс тестов.
Литература:
- Токопроводящая ткань // GoodGadget.ru. URL: http://goodgadget.ru/shop/product/tokoprovodyaschaya-tkan-451/ (дата обращения: 28.07.2019).
- Изготовление печатных плат на ЧПУ станке // ЧПУ Моделист. URL: https://cncmodelist.ru/stati/stati-po-rabote-s-chpu-stankom/izgotovlenie-pechatnykh-plat-na-chpu-stanke.html (дата обращения: 28.07.2019).
- Лазерная гравировка // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лазерная_гравировка (дата обращения: 28.07.2019).
