Perangkat Silikon: 19 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-13 06:57

Perangkat Silikon memberikan keunggulan awal elektronik yang lembut dan dapat diregangkan melalui pendekatan yang ramah Pembuat. Dengan mengikuti Instruksi ini, Anda akan mempelajari keterampilan dasar yang diperlukan untuk membuat sirkuit elektronik lunak terintegrasi Anda sendiri. Pikirkan tentang Baymax! Dia adalah visi masa depan yang luar biasa dari robot lunak yang hanya akan menjadi kenyataan dengan mengembangkan sirkuit elektronik lunak.

"Tahan Noagels… Apa sebenarnya yang kamu maksud dengan fokus 'sirkuit elektronik lunak' ini?"

Singkatnya, elektronik yang dapat diregangkan berjanji untuk menaturalisasi cara kita dikelilingi dan berinteraksi dengan perangkat kita. Mereka benar-benar adalah sirkuit elektronik yang lembut dan 'melar' yang membuka kemungkinan baru dalam Interaksi Manusia-Komputer dan merupakan teknologi pendorong utama di balik Soft Robotics.

Perangkat Silikon merupakan pendekatan fabrikasi yang unik karena membawa teknologi ke komunitas Pembuat yang dulu berada di kelompok penelitian ilmiah. Tentu saja, proses fabrikasi yang ditunjukkan oleh Perangkat Silikon bukan satu-satunya rute menuju elektronik yang dapat diregangkan dan lunak, juga bukan yang benar-benar baru. Sains bekerja dalam langkah-langkah bertahap. Salah satu langkah yang kami ambil adalah membuat teknologi mudah diterapkan dan menjangkau Pembuat di seluruh dunia. (Ini berarti Anda. Di sini, sekarang juga!) Melalui pendekatan fabrikasi kami, Anda dapat membuat sirkuit lunak Anda sendiri. Perangkat Silikon mendukung penyertaan mikrokontroler, komponen I/O, dan sumber daya yang semuanya digabungkan menjadi perangkat mandiri.

Karya ini datang bersama melalui kolaborasi Raf Ramakers, Kris Luyten, Wim Deferme dan Steven Nagels(itu saya) di Hasselt University, Belgia. Teknik yang disajikan dalam instruksi ini diterbitkan di tempat utama dalam interaksi manusia-komputer: Faktor Manusia dalam Sistem Komputasi (CHI 2018). Instruksi ini bertujuan untuk mengkomunikasikan hasil penelitian kami di luar komunitas akademik. Ada informasi lebih mendalam untuk dibaca, jika Anda mau: Ini adalah halaman proyek Perangkat Silikon, publikasi akademik lengkap dapat ditemukan di sini, dan latar belakang yang lebih umum tentang fabrikasi elektronik yang dapat diregangkan berbasis interkoneksi dapat ditemukan di sini.

Namun - untuk memastikan Anda tidak TL;DR - mari kita mulai bisnis!

Apa yang Anda perlukan:

• Akses ke pemotong laser CO2 Fablab atau Makerspace (referensi: Trotec Speedy 100R 60W)
• Airbrush (lebih disukai) atau botol semprot (alternatif yang lebih mudah diakses)
• lembaran akrilik/PMMA/plexiglass (cukup untuk memotong 2 kotak berukuran 280x280mm) kami telah menggunakan tebal 3mm, mulai dari 1,5mm dan seterusnya harus berfungsi
• Stiker vinyl hitam (cukup untuk memotong 4 kotak ca 260x260mm) (kami menggunakan MacTac 8900 Pro Matte black)
• Semprotan pelepas cetakan (Voss Chemie Trennspray, Pelepasan Kemudahan yang Lancar)
• Logam cair: Galinstan (yang terbaik adalah menyimpan 10g, tergantung seberapa borosnya Anda, Anda dapat menggunakan jumlah berapa pun di atas 5g)
• 2 pcs 3ml pipet sekali pakai untuk mengambil Galinstan dari wadahnya ke stensil
• Kuas cat halus, seperti dari set ini
• Roller gummi lembut (juga disebut rubber brayer'', seperti yang ini)
• Primer silikon (Bison Silicone Primer diuji, promotor adhesi 3M AP596 mungkin juga berfungsi)
• Tabung sealant silikon murah + dispenser (caulk gun)
• Platinum berbasis 2 komponen cepat menyembuhkan silikon (Siliconesdan lebih banyak diuji, alternatif DragonSkin 10) Dengan menggunakan file desain yang disediakan, Anda tidak boleh melebihi 150g. Namun kebanyakan kit dijual dalam jumlah 1kg.
• 3 cangkir pencampur (>100ml) dan batang pengaduk (6" paling nyaman)
• Skala akurat hingga 0,1 atau 0,001 gram (yang portabel ini berhasil)
• Pelapis pisau yang dapat dikonfigurasi ulang atau potongan laser versi DIY dengan ketinggian 1mm, 1,5mm, dan 2mm (TODO, terpisah super pendek Dapat diinstruksikan untuk ini)
• 2 LED profil rendah berukuran 1206 (Digikey, Farnell)
• 2 resistor 100 ohm ukuran 2010 (Digikey, Farnell)
• Pita tembaga atau aluminium. Foil bahkan lebih baik (jika lem pita perlu dicuci)
• Pinset halus
• pisau X-acto

• Pita Ajaib Scotch

Tutorial ini masuk ke detail yang cukup tinggi! Tolong jangan ditolak oleh jumlah langkah atau deskripsi yang panjang. Karena kami menyegel sistem kami dengan silikon, akan sulit untuk memperbaiki kesalahan yang terlihat pada tahap pengujian. Karena itu, Anda harus membaca setiap langkah dengan cermat dan melakukannya dengan benar sejak awal. Seluruh proses tidak akan memakan waktu lebih dari 2 jam jika Anda memiliki semua alat secara terus-menerus dan menggunakan pengecoran silikon dengan waktu pengeringan 15 menit.

Tutorial ini menggunakan desain yang sangat dasar dari Perangkat Silikon, terdiri dari 4 bantalan kontak, 2 LED dan 2 VIA sebagai contoh berjalan. Hasil akhir ditunjukkan pada foto dan video di atas. Meskipun desain ini cukup mendasar, pendekatan fabrikasi DIY kami mendukung banyak jenis komponen SMD dan sejumlah lapisan. Oleh karena itu, pendekatan kami menskalakan sirkuit yang dapat diregangkan dengan kompleksitas apa pun seperti yang ditunjukkan oleh contoh desain dalam video youtube yang ditautkan di awal instruksi ini.

Semua file desain (dibundel sebagai.zip) di sini. Kompilasi instruksi pdf tunggal yang berguna di sini.

Langkah 1: Mulai Potong Laser + Pelat Transfer

Sebagai langkah pertama, Anda harus memotong beberapa pelat pembawa yang kaku dengan laser untuk dikerjakan.

Mengapa Anda membutuhkan 2 piring? Nah, setelah membuat lapisan komponen pada pelat awal yang mulus, kami akan menempelkan lembaran silikon dengan komponen di dalamnya ke pelat transfer, membalik tumpukan, melepas pelat awal yang mulus dan dengan demikian mengekspos komponen dari bagian belakangnya. Pelat transfer memiliki lubang kecil untuk memungkinkan udara keluar saat ke lapisan silikon basah di langkah 7.

Tuntutan ke pelat pembawa:

• Harus sama dalam ukuran untuk keselarasan yang tepat dalam langkah transfer

•Ukuran: 280x280mm

•Bahan: akrilik bening (PMMA atau kaca Plexi)

•Tandai pelat awal di sudut kiri atas, pelat transfer di kanan atas

Langkah 2: Siapkan Plat Awal untuk Komponen

Kami akan mulai membangun sirkuit kami di pelat awal yang mulus pada langkah ini. Namun kemudian, kami ingin menghapus pelat ini lagi. Oleh karena itu Anda harus mulai dengan menyemprotkan film tipis semprotan pelepas cetakan ke seluruh permukaan pelat awal. Setelah itu, ambil stiker vinil hitam dengan dimensi beberapa sentimeter di bawah pelat awal Anda. Kemudian lepaskan kertas stiker dan letakkan stiker rata di atas dan di tengah pelat awal; sisi lengket ke atas. Tempelkan stiker pada tempatnya dengan selotip (hati-hati jangan menarik selotip terlalu keras karena akan menyebabkan kerutan pada permukaan stiker Anda). Akhiri dengan lapisan lain dari semprotan pelepas cetakan di atas permukaan yang lengket. Pastikan untuk menjaga nosel sekitar 20 cm di atas permukaan dan semprotkan lapisan yang halus dan terus menerus. Tip: semprotkan dua kali dan dalam pola grid yang tumpang tindih!

Mempersiapkan pelat awal:

• Potong stiker sesuai ukuran (kira-kira 2cm lebih kecil dari ukuran plat)

•Menempatkan muatan statis pada stiker dan piring dengan menggosok dengan kain katun atau handuk kertas, ini akan membuatnya berbaring lebih merata

•Lepaskan pelat awal semprotan (dua kali dan dalam pola kotak-kotak)

•Stiker selotip pada pelat awal, sisi lengket ke atas

• Skor tanda penempatan komponen dengan pemotong laser (P = 6-7) JANGAN DIpotong

•Lepaskan lembaran lengket semprot (dua kali dan dalam pola kotak-kotak)

Langkah 3: Prep Transfer Plate untuk Adhesi Selektif

Untuk menjamin keselarasan yang tepat selama semua langkah setelah langkah 7, silikon kami akan membuat ikatan yang kuat dengan pelat transfer di lokasi di luar garis besar sirkuit lunak kami. Ikatan kuat ini diperoleh dengan melakukan pra-perawatan pelat transfer dengan Bison Silicone Primer. Di akhir proses pembuatan, Anda harus dengan mudah memisahkan sirkuit lunak Anda dari pelat pembuatan dan dengan demikian tidak terikat dengannya. Jadi kita perlu menjaga area yang ditempati oleh sirkuit lunak kita bersih dari bahan primer. Kami melakukan ini dengan menutupi area ini selama penyemprotan primer dengan stiker yang dipotong sesuai ukuran. Topeng ini diperoleh dengan menempelkan stiker (dengan cara normal, sisi lengket ke bawah) ke seluruh permukaan pelat transfer dan kemudian laser memotong garis besar sirkuit + bentuk margin 5mm dari stiker. Bahan stiker berlebih dihilangkan.

Mengingat:

• Potong stiker sesuai ukuran (perkiraan dimensi pelat)

• Terapkan stiker tanpa menimbulkan gelembung udara

•Desain harus dicerminkan (piring diletakkan menghadap ke bawah)

• Potong masker primer (garis papan + margin 5mm) dengan pemotong laser (8-9W)

•Lepaskan stiker secara selektif untuk mengekspos pleksus di bawahnya. Tinggalkan bagian stiker yang menutupi area papan sirkuit.

Langkah 4: Penempatan Komponen

Fitur yang agak kontra-intuitif adalah memulai dengan komponen sebelum jejak konduktif. Tempatkan resistor dan led seperti yang ditunjukkan pada gambar yang disediakan di sini.

Mengapa kita menempatkan komponen terlebih dahulu? Kami membutuhkan komponen kami untuk terhubung silang dengan baik dengan bahan silikon di sekitarnya. Di bagian atas dan samping ini mudah dilakukan. Di sisi bawah, bagaimanapun, kami ingin mengikat silikon kami ke komponen di mana-mana kecuali di tempat yang akan dihubungi oleh jejak konduktif. Salah satu cara untuk mencapai hal ini adalah dengan, akibatnya, a) menempelkan dan mengikat sisi atas komponen dalam lembaran silikon, b) membalik tumpukan untuk mengekspos bantalan kontak setiap komponen, c) menerapkan jejak konduktif dan hanya setelah itu d) mengikat area permukaan bawah komponen yang tersisa ke lapisan kedua dari silikon tuang. Langkah-langkah ini a) b) c) dan d) dibahas lebih lanjut dalam I'ble.

Pedoman umum untuk langkah ini:

•Tempatkan komponen sesuai dengan desain sirkuit pada pelat awal. Dorong komponen dengan kuat melalui lapisan pelepas yang disemprotkan ke dalam lapisan perekat stiker. Dengan cara ini tetap di tempatnya.

• Komponen harus SMD. Lebih disukai ukuran 2010 atau lebih besar. Spasi pada pin tetangga IC tidak boleh di bawah 0,8 mm. Paket TQFN adalah batas bawah.

•Setiap komponen yang ditempatkan harus memiliki bantalan kontak yang sejajar dengan lapisan perekat stiker

Langkah 5: Aplikasi Primer

Menerapkan primer adalah langkah penting yang tidak dapat diabaikan. Tanpa kepatuhan yang baik antara komponen dan silikon sekitarnya, ketegangan akan membuat silikon longgar di sekitar setiap komponen. Kecocokan longgar ini kemudian akan memungkinkan logam cair mengalir melintasi bantalan kontak dan dengan demikian memperkenalkan celana pendek. Lapisan Bison Silicone Primer yang tipis dan seragam harus benar-benar menutupi semua bagian yang terbuka dari komponen yang menempel rata pada stiker.

Sebagai bahan pertimbangan:

•Gunakan Bison Silicone Primer dan air brush (Sealey Tools AB931)

•Semprotkan komponen pada pelat awal dengan lapisan tipis dari setiap sudut

•Biarkan kering dan segera lanjutkan ke langkah 6 untuk pengikatan silang yang optimal

Langkah 6: Cast/blade Coat Silicone

Selanjutnya: casting silikon di sekitar dan di atas komponen kami! Ketebalan lapisan ini harus sekitar 300 mikron lebih dari ketebalan komponen Anda yang paling tebal. Untuk komponen-komponen yang disebutkan di awal ini saya bisa, ini berarti 1mm. Untuk mencapai ketebalan yang dibutuhkan ini, kita akan menggunakan bar banjir yang kita sapukan melintasi permukaan pada ketinggian ini. (Bagi yang penasaran: istilah jargon untuk ini adalah pelapisan pisau).

Casting silikon sendiri tidak kental. Saya tidak akan menjaga bentuk setelah memberikan ketinggian tertentu. Oleh karena itu digunakan semacam 'kolam renang' dari damar wangi akrilik (silikon sealant) yang lebih kental. Kami tidak ingin mengolesi sealant ini ke dalam sampel kami: itu sebabnya kami akan melapisi dua kali dan dari tengah ke luar.

Daftar peluru:

• Letakkan kit damar wangi akrilik di sekeliling perimeter lembaran silikon yang diperlukan

•Campur 2 komponen pantai 15 kekerasan platinum poli-tambahan silikon

• Tuang ke dalam 'kolam' damar wangi, mulai dari tengah dan ke semua komponen

•blade melapisi lapisan silikon dengan tinggi 300um > komponen tertinggi

•Tunggu silikon sembuh

Langkah 7: Patuhi Plat Transfer

Hei, Anda melakukan pekerjaan dengan baik sejauh ini! Biasanya pada titik ini ada silikon, lembaran berisi komponen yang tersenyum kembali pada Anda. Komponen harus benar-benar tertutup silikon dan kontak bawahnya diletakkan rata pada pelat pembawa kaca plexi dengan stiker vinil di antaranya. Sekarang mari kita membalik tumpukan ini dan mengekspos kontak itu!

*masukkan peringatan misalignment di sini*

Apa yang kita miliki saat ini adalah lembaran komponen yang ditempatkan dengan tepat (Anda melakukan pekerjaan yang tepat, kan?) Sesuai dengan desain digital yang disejajarkan dengan sudut kiri atas pelat pembawa Anda. Kita sekarang perlu menempatkan pelat kedua di atas, menempelkan lempengan silikon ke sana, membalik tumpukan dan melepaskan pelat pembawa pertama - semua tanpa kehilangan keselarasan sudut ini! Anda akan melihat ini lebih mudah daripada kedengarannya. Pastikan Anda memiliki kemiringan yang baik atau sudut lurus yang dapat digunakan untuk mendorong pelat agar sejajar.

Pertama, kita perlu menyemprotkan pelat pembawa kedua kita (yang memiliki lubang udara) di mana Anda telah menempatkan stiker vinil dan dipotong untuk membentuk topeng primer. Semprotkan dalam pola yang merata dan terus menerus. Setelah itu, lepaskan stiker primer masker.

Sekarang ambil piring Anda dengan pelat yang diisi komponen. Sejajarkan sudut kiri atas dengan wakil atau sudut lurus Anda. Selanjutnya, campur beberapa silikon lagi (sekitar 50ml sudah cukup). Tuangkan di atas lempengan silikon dan sebarkan ke lapisan yang kurang lebih sama. Selanjutnya, ambil pelat pembawa kedua (dengan lubang udara) yang baru saja kita siapkan. Sudut kanannya ditandai beberapa langkah ke belakang. Letakkan di atas pelat pertama yang disemprotkan ke bawah dan dengan sudut bertanda juga ke bawah sejajar dengan tanda kiri atas pada pelat awal. Tekan ke bawah, peras gelembung udara dan terus sejajarkan pelat di antaranya. Meremas lebih banyak silikon melalui lubang membuat lebih sedikit gelembung udara dan ikatan yang lebih baik. Namun, secara kebetulan, ini juga berarti lebih banyak kesulitan bagi Anda saat menggeser pelat lebih jauh ke posisi sejajar. Jadi sejajarkan dulu, lalu mulailah memeras udara.

Terakhir, tunggu hingga silikon mengeras.

Ikhtisar daftar pendek:

• Semprotkan pelat transfer dengan primer. Hapus masker primer

•Campur 2 komponen pantai 15 kekerasan platinum poli-tambahan silikon

• Oleskan lapisan rata pada komponen yang sekarang diawetkan yang mengandung lembaran silikon, kira-kira. tebal 1mm

•Plat transfer, sisi prima ke bawah

•Sejajarkan dengan pelat awal

•Terapkan tekanan, peras udara

• Periksa keselarasan ganda

•Tunggu silikon sembuh

Langkah 8: Lepaskan Pelat Awal

Bagian penting sudah berakhir. Sekarang mari kita bekerja hingga saat kami dapat memverifikasi keterampilan penyelarasan Anda!

Ambil sandwich plexi-silicone-sticker-plexi Anda, gunakan pisau pemotong untuk melonggarkan selotip di tepi stiker vinil Anda. Pelat awal kaca plexi seharusnya mudah lepas sekarang. Jika tidak demikian, gunakan benda datar di antara stiker dan pelat Anda atau di antara kedua pelat untuk melonggarkan tumpukan. Berhati-hatilah untuk tidak merobek tumpukan silikon Anda dari pelat kedua (dengan lubang) karena ini akan menyebabkan ketidaksejajaran.

Jika komponen ditempatkan dengan benar - sesuai dengan stiker - dan proses silikon dilakukan dengan cukup hati-hati agar komponen tidak terlepas dari tempatnya; Anda sekarang harus memiliki komponen Anda dengan bagian belakangnya terbuka dengan baik!

Gunakan multimeter untuk mengukur nilai setiap komponen. (resistor mengukur ohm, led menggunakan pengaturan dioda untuk menyalakannya). Dengan cara ini Anda dapat memverifikasi secara elektrik jika tidak ada lapisan tipis perekat stiker atau silikon tuang yang menutupi bantalan kontak - hampir tidak terlihat dengan mata telanjang.

Pendeknya:

• Longgarkan stiker di satu sisi sandwich plexi-silikon+stiker-plexi

•Kupas pelat awal dan stiker dari komponen tertanam silikon

•Periksa komponen untuk paparan bantalan konduktif yang tidak terhalang

•Karena kita telah membalik tumpukan, semua langkah selanjutnya harus dipenuhi dengan lapisan desain yang dicerminkan (semua file dalam tutorial ini sudah disiapkan sesuai, tidak perlu adaptasi lebih lanjut)

Langkah 9: Masker Stensil untuk Lapisan Konduktif Atas

Momen kebenaran Anda! Mari kita periksa seberapa baik Anda melakukannya di langkah sebelumnya.

Terapkan stiker baru untuk menutupi sepenuhnya lempengan silikon Anda dengan kontak komponen yang terbuka. Tempatkan pelat ke dalam pemotong laser Anda sementara tandanya terlihat di sudut kanan atas dan potong lapisan sirkuit pertama melalui stiker.

Jika stensil yang kami potong berikutnya sejajar dengan baik dengan komponen Anda, Anda telah melakukannya dengan baik di semua langkah sebelumnya. Jika sebaliknya.. Sial. Masalah kemungkinan besar berkaitan dengan stiker Anda yang tidak rata selama aplikasi silikon dan/atau ketidaksejajaran yang signifikan dari pelat pembawa kedua ke pelat pembawa pertama 2 langkah mundur. Ukur berapa mm yang Anda lepas dan Anda dapat memperbaikinya melalui penempatan desain dalam perangkat lunak pemotong laser.

Ringkasan, untuk kenyamanan Anda:

• Potong stiker sesuai ukuran (perkiraan dimensi pelat)

• Terapkan stiker tanpa menimbulkan gelembung udara

•Kalibrasi laser untuk memotong stiker dengan tepat (8-9W)

•Potong jejak sirkuit tembaga atas dengan pemotong laser

• Lepaskan stiker di area yang perlu dibuat konduktif (jejak sirkuit, bantalan)

Langkah 10: Lapisan Konduktif Atas

Kami akan bekerja dengan logam cair dalam langkah ini. Pastikan ruang kerja Anda benar-benar tertutup (dengan koran misalnya). Ketika Anda menumpahkan logam cair, akan sulit untuk membersihkannya kembali. Tidak ada pelarut nyata untuk itu juga tidak meresap ke dalam spons atau handuk kertas. Yang terbaik adalah bekerja dengan benar-benar bersih dan setelah itu buang koran yang mungkin Anda tumpahkan. Sebaiknya kenakan sarung tangan atau cuci tangan setelahnya. Akan ada noda.

Pada titik ini Anda harus memiliki stensil yang ditentukan dengan benar. Pastikan itu menempel dengan baik ke silikon di tepinya. Kami tidak ingin ada logam cair yang mengalir di bawahnya.

Sekarang ambil logam cair dan sikat halus. Oleskan logam cair ke lubang stensil dalam noda pendek (gambar untuk referensi). Ini harus lebih merupakan tindakan mencelupkan daripada mengolesi. Logam cair harus dipaksa untuk kontak dekat sehingga dapat menempel dengan baik. Setelah Anda menutupi pola stensil Anda, ambil roller dan gulingkan sisa logam cair ke samping. Ini dapat dipulihkan dengan pipet plastik kecil.

Pendeknya:

•Pastikan stiker Anda menempel dengan baik di sekitar tepi area yang terbuka

•Bersihkan bantalan silikon dan komponen yang terbuka dengan isopropilalkohol

•Gunakan kuas cat untuk secara kasar menutupi semua area yang terbuka dengan Galinstan

•Gunakan roller untuk mengubah galinstan yang diaplikasikan menjadi lapisan yang rata

•Pulihkan kelebihan galinstan kembali ke wadahnya

•Lepaskan stensil stiker dengan hati-hati

•Jika selama pemindahan Galinstan mengalir ke area yang tidak seharusnya, lapisan Anda terlalu tebal. Bersihkan permukaan dan mulai ulang pada langkah 9.

Langkah 11: Bagian Bawah Komponen Utama

Langkah ini cukup jelas. Anda telah menerapkan primer dua kali sebelumnya. Lakukan saja lagi. Fokus tidak terletak pada lembaran silikon tetapi dengan sisi bawah komponen dan terutama bagian-bagian yang tidak memiliki cetakan logam cair di atasnya. Biarkan primer mengering dan segera setelah itu lanjutkan dengan langkah 12.

•Menggunakan Bison Silicone Primer dan air brush (Sealey Tools AB931)

•Semprot bagian bawah komponen yang terbuka dengan lapisan tipis primer

•Biarkan kering dan segera setelah itu lanjutkan dengan langkah 12

Langkah 12: Cast/blade Coat Silicone

Yang ini juga lebih sama seperti yang Anda lakukan sebelumnya. Yang paling penting di sini adalah ketinggian tempat Anda melapisi pisau. Lapisan sebelumnya (lapisan komponen) adalah 1mm (disarankan led tebal 0,7mm + 0,3mm seperti yang disarankan sebelumnya). Untuk setiap lapisan sirkuit, ketinggian 0,5 mm silikon ditambahkan di atas untuk memberikan margin yang cukup untuk pelapisan yang tidak rata dengan logam cair. Tinggi tempat Anda melapisi pisau di sini menjadi 1mm + 0,5mm = 1,5mm.

Langkah-langkah rinci singkatnya:

• Letakkan kit damar wangi akrilik di sekeliling perimeter lembaran silikon yang diperlukan

•Campur 2 komponen pantai 15 kekerasan platinum poli-tambahan silikon

• Tuang ke dalam 'kolam' damar wangi, mulai dari tengah dan ke semua komponen

•blade melapisi lapisan silikon dengan tinggi 0,5mm > ketebalan tumpukan saat ini

•Tunggu silikon sembuh

Langkah 13: Masker Stensil untuk Lapisan Konduktif Bawah

Dan sekarang kita telah sepenuhnya memasuki bagian yang mudah! Apa yang Anda temukan di sini adalah semua pengulangan. Setiap lapisan sirkuit yang Anda terapkan di atas adalah pengulangan langkah-langkah yang dilakukan untuk lapisan sirkuit sebelumnya. Di sini Anda perlu membuat topeng stensil untuk lapisan sirkuit 2.

Tanpa terlalu banyak elaborasi:

• Potong stiker sesuai ukuran (perkiraan dimensi pelat)

• Terapkan stiker tanpa menimbulkan gelembung udara

• Potong jejak sirkuit tembaga bawah dengan pemotong laser (kalibrasi W)

• Lepaskan stiker di area yang perlu dibuat konduktif (jejak sirkuit, bantalan)

•Pastikan stiker Anda menempel dengan baik di sekitar tepi area yang terbuka

• Bersihkan silikon yang terbuka dengan isopropilakohol

Langkah 14: VIA atas-bawah

Hanya kebaruan terletak pada tempat-tempat di mana kita membutuhkan koneksi antara 2 lapisan sirkuit berikutnya. Dalam jargon ini disebut Vertical Interconnect Access atau disingkat VIA. Untuk membuat via, Anda harus memotong lubang di silikon yang menutupi lapisan sirkuit sebelumnya. Ketika Anda kemudian mencetak logam cair baru di atas untuk lapisan sirkuit berikutnya, itu akan mengalir ke lubang ini dan terhubung secara elektrik.

Pertama-tama Anda harus mengkalibrasi (lihat: kalibrasi) laser untuk memotong secara tepat lapisan penutup silikon di atas lapisan sirkuit sebelumnya. Kemudian potong saja VIA sesuai dengan file yang disediakan bersama ini. Lepaskan setiap potongan lapisan penutup silikon dengan pinset dan lanjutkan ke langkah berikutnya: mencetak lapisan sirkuit logam cair baru di atasnya!

Membuat VIA, versi singkat:

•Dengan topeng stensil lapisan konduktif bawah siap

•Kalibrasi laser untuk memotong lapisan silikon dengan tepat untuk mengekspos lapisan konduktif atas (12-17W)

• Potong VIA di seluruh silikon di mana lapisan konduktif atas dan bawah harus saling berhubungan

• Lepaskan potongan silikon untuk mengekspos lapisan konduktif atas

Langkah 15: Lapisan Konduktif Bawah

Sekali lagi, pastikan ruang kerja Anda tertutup saat bekerja dengan logam cair. Ini akan membuat lebih mudah untuk menangani tumpahan.

Mencetak layer ini lagi-lagi merupakan pengulangan dari upaya sebelumnya. Pastikan stensil menempel dengan baik pada silikon di bagian tepinya. Kami tidak ingin ada logam cair yang mengalir di bawahnya. Gunakan tindakan mencelupkan lagi untuk menerapkan logam cair ke bukaan stensil dengan sikat halus. Ambil roller dan gulingkan kelebihan logam cair ke samping. Pulihkan gumpalan besar logam cair dengan pipet plastik.

Versi TL;DR lainnya:

•Gunakan kuas cat untuk secara kasar menutupi semua area yang terbuka dengan Galinstan

•Gunakan roller untuk mengubah galinstan yang diaplikasikan menjadi lapisan yang rata

• Lepaskan stensil stiker dengan hati-hati

•Jika selama pemindahan Galinstan mengalir ke area yang tidak seharusnya, lapisan Anda terlalu tebal. Bersihkan permukaan dan mulai ulang pada langkah 13.

•Gunakan kuas cat untuk menyentuh setiap VIA dan pastikan lapisan konduktif atas dan bawah terhubung

Langkah 16: Cast/blade Coat Silicone

Anda bisa mulai bersemangat sekarang! Ini adalah lapisan terakhir dari pengecoran silikon kami, yang berarti sirkuit lunak Anda hampir selesai! Ini sudah Anda lakukan dua kali sebelumnya. Jadi saya akan membuatnya singkat dan memberi tahu Anda berapa ketinggian yang harus Anda tuju untuk pelapisan pisau. Kami sudah memiliki lapisan komponen setebal 1mm dan lapisan sirkuit pertama setebal 0,5mm. Lapisan sirkuit ini juga harus setebal 0,5 mm. Oleh karena itu, lapisi blade dengan ketebalan total 2mm pada langkah ini!

Jalur cepat:

• Letakkan kit damar wangi akrilik di sekeliling perimeter lembaran silikon yang diperlukan

•Campur 2 komponen pantai 15 kekerasan platinum poli-tambahan silikon

• Tuang ke dalam 'kolam' damar wangi, mulai dari tengah dan ke semua komponen

•blade melapisi lapisan silikon dengan tinggi 500um > ketebalan tumpukan saat ini

•Tunggu silikon sembuh

Langkah 17: Bantalan Kontak

Meskipun Perangkat Silikon dapat menyematkan daya (baterai) dan pemrosesan (mikrokontroler), untuk kesederhanaan contoh ini, kami menambahkan konektor eksternal untuk memasok daya ke LED. Pada langkah ini kita akan memotong silikon hingga kontak yang telah kita sematkan di dalamnya. Sekali lagi Anda perlu mengkalibrasi laser (lihat: kalibrasi) agar tidak merusak lapisan di bawahnya. Setelah Anda membuat potongan, sobek potongan silikon dengan pinset. Kemudian gosok sisa silikon berlebih dari kontak Anda dan bersihkan dengan kapas dan oleskan solder ke kontak untuk menambah keandalan.

Bantalan kontak, cerita pendek:

•Kalibrasi laser untuk memotong lapisan silikon dan mengekspos kontak pita tembaga (20-30W)

• Potong kontak sirkuit dengan pemotong laser

•Lepaskan silikon di area potongan

•Bersihkan bantalan tembaga yang terbuka dengan pelarut yang cepat kering

• Oleskan solder ke bantalan yang terbuka sampai kontak sejajar dengan silikon. Terus solder ulang sambil mengikis silikon berlebih dari kontak Anda dan membersihkan kotoran sampai solder Anda menempel pada bantalan.

Langkah 18: Sampel Dipotong Gratis

Saatnya membebaskan sirkuit lunak Anda dari pelat pembawanya! Karena pelat transfer kami tidak dilapisi dengan primer di bawah sirkuit lunak kami, yang harus kami lakukan adalah memotong sisi-sisinya dan kami dapat melepasnya. Gunakan file potong terlampir untuk memotong sampel. Lanjutkan pemotongan berulang dengan daya yang meningkat hingga sampel bebas. Z-offset laser Anda harus -1 (setengah dari tinggi tumpukan). Ketika potongan sampel benar-benar dibuat, angkat sudut dari satu sisi dan kemudian potong sirkuit lunak Anda bebas dari semua lampiran di bawahnya yang terbentuk di lubang udara pelat pembawa. Perhatikan baik-baik: Perangkat Silikon pertama Anda! Sirkuit yang sesuai, dapat diregangkan, dan lembut!

Sampel dipotong gratis dalam poin-poin:

• Kalibrasi laser untuk memotong tumpukan silikon lengkap (40-60W)

• Potong garis sampel dengan pemotong laser

•Angkat sampel dari pelat sambil secara manual memotongnya bebas dari lampiran silikon yang terbentuk di lubang udara pelat transfer

Langkah 19: Kagumi

Sekarang hubungkan perangkat silikon Anda ke catu daya 5V. Setiap jalur konektor-resistor-led-konektor memiliki kebutuhan daya yang terpisah. Anda dapat menghubungkan keduanya secara paralel. Awasi saja polaritas led Anda dan sesuaikan koneksi daya Anda. Setelah sirkuit lunak Anda diberi daya, led biru akan menyala.

Berikan peregangan ke sirkuit Anda! Jika Anda melakukannya dengan benar, Anda akan dengan mudah mencapai regangan 50% tanpa merusak sirkuit. Titik utama kegagalan adalah bantalan kontak Anda karena ini terbuat dari foil kaku yang sobek dengan regangan tinggi.

Kata sifat berikut ini cocok dengan Perangkat Silikon Anda:

•Fleksibel

•Lembut/melar

•Penyembuhan diri sendiri

•Tembus cahaya

•Sepenuhnya dienkapsulasi

Domain aplikasi yang saya ramalkan: patch biomonitoring (pada kulit), perangkat yang dapat dikenakan, Perangkat Silikon yang disematkan ke dalam tekstil, sirkuit elektronik yang menjangkau sambungan mekanis, mengemudi atau merasakan elektronik untuk robot lunak, …

Aplikasi mana yang menurut Anda cocok untuk jenis sirkuit lunak yang unik ini? Beri tahu saya di komentar! Saya tidak sabar untuk melihat apa yang kalian buat. Beri tahu saya jika Anda membangun sesuatu yang unik. Siapa tahu saya bisa memberi Anda beberapa saran!

Selamat bereksperimen, Bersulang, Noagel