Silikongeräte: Dehnbare Schaltkreise zum Selbermachen

Auf Polyimidfolie aufgebaute flexible Schaltkreise sind mittlerweile alltäglich. Sie können damit in mehreren Fabriken Prototypen erstellen, und das zu einem Preis, der für einen durchschnittlichen Hacker nahezu akzeptabel ist. Polyimidfolie ist für etwas so Dünnes ziemlich robust, aber mit der Zeit reißt sie, und bei größeren Bauteilen sind die Biegeradien ziemlich eingeschränkt. Aber was ist mit dehnbaren Schaltkreisen, da man sie in Schaltkreisen biegen, drehen und dehnen kann? Lassen Sie uns Silikongeräte vorstellen. Eine Forschungsgruppe der Universität Hasselt, Belgien, hat Prototypen für die Herstellung wirklich flexibler Schaltkreissubstrate auf Silikonbasis entwickelt und dabei eine breite Palette von SMT-Komponententypen mit einer zweischichtigen Verbindung, mit Durchkontaktierungen und externen Kontakten integriert.

Es sollte möglich sein, den Prozess mit nichts Besonderem als einem durchschnittlichen CO2-Laserschneider von Makerspace und ein paar Spezialwerkzeugen zu reproduzieren, die leicht hergestellt werden können – eine Anleitung dafür wird versprochen – es geht lediglich darum, ein paar spezielle Materialien zusammenzustellen , und für den Rest verwenden Sie die Reste, die Sie herumliegen haben. Für die Verbindung wird Galinstan verwendet, eine Legierung aus Gallium, Indium und Zinn mit niedrigem Schmelzpunkt. Leider ist dieses Material ziemlich teuer und kann aufgrund des Galliumgehalts nicht ohne spezielle Handhabung und mit erheblichem Aufwand auf dem Luftweg transportiert werden. Abgesehen davon ist außer ein paar Acrylplatten, etwas Vinyl, Kupferfolie und ein paar Sprays nichts außer Reichweite.

Der Bauprozess verläuft umgekehrt zu dem, was wir normalerweise sehen, wobei die Komponenten und Kupferkontaktplatten zuerst auf einer grundierten Vinylfolie platziert werden. Auf diesem Blatt sind die Umrisse der Bauteile per Laser markiert, um eine korrekte Platzierung zu ermöglichen. Ja, richtig, sie verwenden einen Laserschneider, um Vinyl, einen chlorhaltigen Kunststoff, zu markieren. Halten Sie diesen Gedanken noch eine Weile inne.

Isolierschichten und Substratschichten werden durch Rakelbeschichtung mit einer Schicht aus klarem Silikon aufgebaut. Verbindungsschichten werden gebildet, indem eine frische Vinylfolie auf die freiliegenden Kontakte geklebt und mit einem Laser durchgeschnitten wird, um die Pads und Verbindungsbahnen freizulegen. Als nächstes wird das schicke Galinstan mit dem Pinsel aufgetragen und die Vinylschablone entfernt. Spülen und wiederholen Sie den Vorgang für die nächste Schicht isolierenden Silikons und weitere Leiterbahnen. Anschließend ätzen Sie mit dem Laserschneider präzise durch die Durchkontaktierungsbereiche, damit mehr Metallisierung hinzugefügt werden kann. Abschließend wird eine Silikonschicht auf die gesamte Baugruppe aufgetragen, der Laser wird erneut verwendet, um das Silikon von den Kontaktpads wegzuätzen, und mit ein wenig Lötverzinnung sind Sie fertig. Ganz einfach, wenn unsere Makerspaces nur keine Regeln gegen das Laserschneiden von Vinyl hätten.

Dies war eindeutig ein sehr kurzer Überblick. Hier finden Sie einen sehr detaillierten Leitfaden mit Anleitungen sowie eine formelle Forschungsarbeit, in der detailliert beschrieben wird, warum dies zustande kam und warum Sie es vielleicht selbst ausprobieren möchten.

Wenn Sie sich für maßgefertigte Wearables interessieren, erinnern Sie sich vielleicht an diesen früheren Artikel über Silikonschaltkreise und dieses seltsam organisch aussehende Ding aus derselben Zeit.

Danke [Daniel] für den Tipp!