Sirkuit Kertas:Sirkuit Listrik Estetika Fleksibel untuk Proyek Artistik

Metode tradisional membuat sirkuit kompak menggunakan papan sirkuit tercetak, tetapi potongan fiberglass kaku ini tidak selalu praktis. Saat mengerjakan proyek artistik seperti kartu ucapan, lukisan, atau gambar, Anda memerlukan struktur yang fleksibel untuk menahan sirkuit. Anda mungkin berpikir untuk menggunakan PCB fleksibel, tetapi ini lebih kompleks untuk dibuat dibandingkan dengan sirkuit kertas, membuatnya lebih mahal. Jadi, yang terakhir lebih menguntungkan, dan kami telah melihatnya secara detail di bawah ini.

Apa itu Sirkuit Kertas?

Seperti namanya, sirkuit kertas adalah sirkuit elektronik yang berfungsi yang dibangun di atas selembar kertas. Item ini unik karena menggabungkan estetika dan fungsionalitas untuk membuat proyek sirkuit kertas menggunakan teknik seni rupa tradisional.

Rangkaian kertas dengan baterai koin

Sumber:Wikimedia Commons

Bagaimana Cara Membuat Rangkaian Kertas?

Membuat sirkuit kertas memerlukan empat langkah ini.

Membuat Jejak

Jejak adalah jalur atau jalur yang terdiri dari tembaga untuk menghubungkan komponen elektronika sehingga membentuk rangkaian listrik. Proyek sirkuit kertas menggunakan selotip, cat, atau tinta untuk membuat jejak.

Jejak Pita Tembaga Konduktif

Pita konduktif adalah salah satu opsi yang paling mudah diakses saat mengembangkan sirkuit kertas. Ini juga memungkinkan penyolderan, yang tidak mungkin dilakukan dengan tinta atau cat.

Tembaga konduktif yang digunakan dalam rangkaian kertas

Sumber:Wikimedia Commons

Pita foil tembaga adalah jenis yang paling umum digunakan karena biayanya yang rendah. Anda bisa mendapatkannya dalam berbagai ukuran mulai dari setipis 5 mm hingga setebal 2 inci.

Di sisi lain, pita kain terdiri dari tembaga, kobalt, dan nikel, dan keunggulan utamanya adalah kemampuannya untuk menahan lentur/tekuk tanpa putus.

Pita tekstil konduktif

• Kupas dan tempelkan selotip dengan menekannya pada kertas yang Anda inginkan
• Tinggalkan ruang di pita untuk meletakkan komponen (hindari menggunakan pita kontinu di antara komponen sirkuit)
• Gunakan teknik melipat rapi di sudut-sudutnya atau potong dan solder pitanya
• Saat menggunakan pita foil tembaga, solder atau tempelkan pita bening pada ujung bengkok untuk menahan jejak
• Untuk pita kain, aplikasikan perekat konduktif atau jahit sambungannya menggunakan bahan benang konduktif

Jejak Cat Konduktif

Seperti lukisan biasa, cat konduktif membantu membangun proyek sirkuit kertas artistik. Kebanyakan orang menggunakan botol peras atau sikat untuk menggambar jejak sambil melengkung dan memutarnya untuk menghubungkan komponen listrik. Terlepas dari rekamannya, Anda harus menerapkannya menggunakan langkah-langkah ini:

Cat konduktif yang digunakan di dinding

Sumber:Flickr

Keuntungan lain menggunakan cat adalah bahan konduktif dapat merekatkan komponen listrik ke jejak. Namun, lukisan bisa menjadi berantakan dan membutuhkan banyak waktu pengeringan. Menerapkan cat memerlukan petunjuk berikut:

• Sketsa garis jejak terlebih dahulu menggunakan spidol atau pensil
• Gunakan perekat untuk menempelkan komponen pada kertas
• Untuk bagian yang kecil, gunakan pinset untuk penempatan yang akurat
• Oleskan cat di sepanjang jejak dan di atas bantalan/kawat
• Biarkan cat mengering sebelum pengujian

Jejak Tinta Konduktif

Jejak tinta konduktif biasanya datang sebagai pena cat listrik pra-isi untuk menyederhanakan gambar. Meskipun tinta membutuhkan waktu yang lebih singkat untuk mengering, memperbaiki komponen lebih rumit.

Sirkuit kertas tinta konduktif

Pena yang paling umum adalah juru tulis sirkuit dan pembuat sirkuit AgIC. Untuk aplikasi, gunakan petunjuk berikut:

• Gunakan pensil/stensil untuk membuat sketsa sirkuit.
• Jika menggunakan komputer untuk mendesain sirkuit, biarkan garis isian alih-alih garis karena tinta tidak menempel dengan baik pada toner printer.
• Lacak garis dengan hati-hati menggunakan pena cat listrik.
• Buat bantalan/lingkaran besar untuk komponen dan garis kontinu di antara komponen elektronik.
• Gunakan perekat konduktif, stiker sirkuit, atau selotip untuk memperbaiki komponen elektronik ke jejak tinta.

Memilih Komponen

Setelah membuat trace, langkah selanjutnya adalah memilih komponen yang dibutuhkan di sirkuit Anda, dan pemilihan ini bergantung pada jenis trace.

Komponen Through-Hole

Komponen dengan kabel panjang seperti lampu LED, resistor, dioda, dll., termasuk dalam kategori ini.

Beberapa komponen lubang tembus pada papan sirkuit

Sumber:Wikimedia Commons

Anda dapat menekuk lead untuk membuat lebih banyak area permukaan untuk dilampirkan ke jejak saat menggunakan:

• pita kain
• Pita tembaga
• Cat listrik

Komponen Terpasang di Permukaan

Bekerja dengan komponen SMD memang rumit, tetapi strukturnya yang sederhana membuatnya ideal untuk diletakkan rata di atas permukaan kertas pada kartu lucu dan proyek sirkuit kertas lainnya.

Komponen pemasangan di permukaan pada PCB

Sumber:Wikimedia Commons

Anda dapat menggunakan bagian ini di:

• Cat konduktif
• Pita tembaga
• Tinta konduktif

Komponen LilyPad

Komponen Lilypad sangat cocok untuk sirkuit kertas karena desainnya yang low-profile dengan bantalan besar.

Komponen lilypad

Sumber:Wikimedia Commons

Anda dapat menggunakannya dengan:

• pita kain
• Pita tembaga

Stiker Sirkuit Chibitronics

Stiker ini memiliki lem konduktif, membuatnya sempurna untuk ditempel di selembar kertas.

Stiker sirkuit chibitronics

Sumber:Flickr

Meskipun cukup mahal, Anda dapat menggunakan cat konduktif, pita tembaga, atau stiker pita kain.

Modul Pencatat Sirkuit

Modul circuit scribe bersifat magnetis dan membutuhkan lembaran logam di belakang permukaan kertas untuk menghubungkan jejak dan modul sementara.

Membuat Koneksi

Setelah membuat trace dan memilih komponen, langkah selanjutnya adalah menghubungkannya. Ada lima cara untuk melakukan ini. Anda dapat:

Solder

Hanya berfungsi pada pita tembaga tempat Anda dapat menyolder stiker sirkuit, komponen THT, SMD, dan LilyPad.

Hapus Pita

Anda dapat menggunakan pita bening untuk menempelkan komponen THT atau SMD ke pita tembaga.

Z-Axis Tape

Pita sumbu Z adalah pita perekat dua sisi peka terhadap tekanan yang ideal untuk digunakan dengan komponen yang memiliki area permukaan besar untuk sambungan, pita tembaga, dan tinta konduktif di area yang luas.

Cat Konduktif

Cat konduktif membuat sambungan solder dingin yang mengering untuk memasang komponen. Anda dapat menggunakannya dengan komponen THT dan SMD pada permukaan yang tidak fleksibel.

Perekat Konduktif/Epoksi

Opsi ini mahal, membutuhkan waktu pengeringan yang lama, dan beberapa perekat memerlukan pengaturan panas. Tetapi ia bekerja dengan hampir semua komponen dan jejak. Ini termasuk:

• Tinta konduktif
• Pita tembaga
• Komponen THT, SMD, &LilyPad

Mendukung Proyek Anda

Langkah terakhir adalah memberi daya pada proyek Anda menggunakan baterai sel koin. Bagian yang sulit adalah memasang baterai ke sirkuit, membuat dudukan baterai. Atau, Anda dapat menggunakan modul dudukan baterai atau baterai tab.

Tempat baterai sel berbentuk koin

Sumber:Wikimedia Commons

Kemajuan dalam Penelitian Papan Sirkuit Kertas

Bidang papan sirkuit kertas tidak tetap stagnan. Selama bertahun-tahun, penelitian telah menyebabkan munculnya kertas nano selulosa transparan dan fungsinya mirip dengan substrat PCB fleksibel.

Kertas nano muncul setelah penciptaan proses metalisasi plasma. Proses ini mengubah dokumen menjadi papan sirkuit yang dapat disolder dan memungkinkan pencetakan memori di atas kertas dengan menempelkan komponen pada substrat selulosa.

Karakteristik Kertas dari Papan Sirkuit Kertas

Kertas berpori dan dapat menyebabkan masalah ketika tinta konduktif menyesap dan menjadi tersegmentasi. Ada juga masalah proses sintering, yang membuat kertas tidak stabil.

Namun, semua ini menjadi non-masalah setelah tim peneliti menerapkan deposisi uap fisik di semua langkah fabrikasi.

Deposisi Uap Fisik (PVD)

PVD mengubah bahan dari fase terkondensasi menjadi fase uap dan sebaliknya, menciptakan film tipis yang terkondensasi pada tingkat atom.

Proses ini menggunakan plasma gas atau vakum suhu tinggi untuk konversi. Kemudian memanfaatkan perbedaan tekanan untuk memindahkan uap dari sumber bertekanan rendah ke kertas. Langkah terakhir adalah membiarkan uap mengembun di atas kertas untuk membentuk lapisan film tipis.

Proses pengendapan uap fisik

Sumber:Wikimedia Commons

Lapisan film tipis biasanya merupakan bahan konduktif padat, seperti aluminium oksida, untuk membuat perangkat memori yang stabil dan dapat direproduksi dengan sifat listrik yang sangat baik.

Metalisasi Plasma

Metalisasi plasma juga memberikan hasil yang menjanjikan karena memungkinkan kertas berfungsi sebagai PCB. Alat ini menggunakan kepala semprotan plasma untuk memberikan semprotan bertekanan tinggi yang mengandung bubuk logam konduktif ke bahan dasar berlapis pasta perak.

Setelah logam melapisi bahan dasar, pancaran plasma panas melelehkannya untuk menggabungkan dua lapisan untuk membuat substrat yang sangat konduktif.

PCB Kertas Dapat Menghasilkan Aplikasi Baru di Masa Depan

Bahkan dengan kemajuan dalam sirkuit kertas ini, penelitian masih berlangsung untuk meningkatkan teknologi ini dan mengembangkannya untuk produksi skala besar.

Pikirkan kemungkinannya. Gambar memiliki sirkuit kertas 3D yang dapat dilipat, dapat dipangkas, untuk penggunaan medis atau militer. Hal yang sama berlaku untuk penggunaan industri dengan PCB biodegradable.

Jelas, bidang PCB kertas menunjukkan harapan besar, dan penelitian lebih lanjut hanya akan membuatnya lebih baik. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang teknologi ini, hubungi kami untuk mendapatkan wawasan dari tim ahli kami.