Circuito de papel:um circuito elétrico flexível e estético para projetos artísticos

O método tradicional de fazer circuitos compactos utiliza placas de circuito impresso, mas essas peças rígidas de fibra de vidro nem sempre são práticas. Ao trabalhar em projetos artísticos como cartões comemorativos, pinturas ou desenhos, você precisa de uma estrutura flexível para segurar os circuitos. Você pode estar pensando em usar um PCB flexível, mas eles são mais complexos de construir em comparação com os circuitos de papel, tornando-os mais caros. Assim, o último é mais vantajoso, e analisamos em detalhes abaixo.

O que é um circuito de papel?

Como o nome sugere, um circuito de papel é um circuito eletrônico funcional construído em um pedaço de papel. O item é único porque combina estética e funcionalidade para criar um projeto de circuito de papel usando técnicas tradicionais de arte.

Um circuito de papel com uma bateria de moedas

Fonte:Wikimedia Commons

Como fazer um circuito de papel?

Criar um circuito de papel requer essas quatro etapas.

Criando Traços

Traços são os caminhos ou linhas que consistem em cobre para conectar componentes eletrônicos para formar o circuito elétrico. Projetos de circuito de papel usam fita, tinta ou tinta para criar os traços.

Traços de fita de cobre condutora

A fita condutora é uma das opções mais acessíveis ao desenvolver um circuito de papel. Também permite soldar, o que é impossível com tinta ou tinta.

Cobre condutor usado em um circuito de papel

Fonte:Wikimedia Commons

A fita de folha de cobre é o tipo mais comumente usado devido ao seu baixo custo. Você pode obtê-lo em diferentes tamanhos que variam de tão fino quanto 5 mm a tão grosso quanto 2 polegadas.

Por outro lado, a fita de tecido é composta de cobre, cobalto e níquel, e sua principal vantagem é a capacidade de resistir à flexão/dobra sem quebrar.

Fita têxtil condutora

• Retire e cole a fita pressionando-a no papel onde você quer que ela vá
• Deixe espaços na fita para os componentes ficarem (evite usar fita contínua entre os componentes do circuito)
• Use técnicas de dobragem elegantes em torno dos cantos ou corte e solde a fita
• Ao usar fita de folha de cobre, solde ou aplique fita transparente nos fios dobrados para prender o traço
• Para fita de tecido, aplique adesivo condutor ou costure a junta usando um material de linha condutora

Traços de pintura condutiva

Assim como a pintura comum, as tintas condutoras ajudam a construir projetos artísticos de circuitos de papel. A maioria das pessoas usa uma garrafa ou pincel para desenhar os traços enquanto os curva e gira para conectar os componentes elétricos. Independentemente da fita, você deve aplicá-la seguindo estas etapas:

Tinta condutora usada em uma parede

Fonte:Flickr

Outra vantagem do uso de tinta é que o material condutor pode colar os componentes elétricos ao traço. No entanto, a pintura pode ficar bagunçada e precisa de muito tempo de secagem. A aplicação da tinta requer as seguintes instruções:

• Esboce as linhas de rastreamento primeiro usando um marcador ou lápis
• Use adesivo para colar os componentes no papel
• Para peças pequenas, use pinças para posicionamento preciso
• Aplique tinta ao longo dos traços e sobre as almofadas/fios
• Deixe a tinta secar antes de testar

Traços de tinta condutora

Traços de tinta condutora geralmente vêm como canetas de tinta elétrica pré-preenchidas para simplificar o desenho. Embora a tinta demore menos para secar, a fixação dos componentes é mais complicada.

Circuito de papel de tinta condutora

As canetas mais comuns são o escriba de circuito e o fabricante de circuito AgIC. Para aplicação, siga estas instruções:

• Use um lápis/estêncil para esboçar o circuito.
• Se estiver usando um computador para projetar o circuito, deixe contornos de preenchimento em vez de linhas porque a tinta não adere bem ao toner da impressora.
• Trace as linhas cuidadosamente usando a caneta elétrica.
• Crie blocos/círculos grandes para componentes e linhas contínuas entre os componentes eletrônicos.
• Use adesivo condutor, adesivos de circuito ou fita adesiva para fixar os componentes eletrônicos nos traços de tinta.

Escolhendo componentes

Depois de criar os traços, o próximo passo é escolher os componentes necessários em seu circuito, e essa seleção depende do tipo de traço.

Componentes através do furo

Componentes com cabos longos, como luzes LED, resistores, diodos, etc., se enquadram nesta categoria.

Vários componentes de passagem em uma placa de circuito

Fonte:Wikimedia Commons

Você pode dobrar os fios para criar mais área de superfície para anexar aos traços ao usar:

• Fita de tecido
• Fita de cobre
• Pintura elétrica

Componentes montados em superfície

Trabalhar com componentes SMD é complicado, mas sua estrutura de baixo perfil os torna ideais para sentar em uma superfície de papel em cartões fofos e outros projetos de circuito de papel.

Componentes de montagem em superfície em um PCB

Fonte:Wikimedia Commons

Você pode usar essas peças em:

• Pintura condutora
• Fita de cobre
• Tinta condutora

Componentes do LilyPad

Os componentes Lilypad são perfeitos para circuitos de papel devido ao seu design de baixo perfil com almofadas grandes.

Um componente de lírios

Fonte:Wikimedia Commons

Você pode usá-los com:

• Fita de tecido
• Fita de cobre

Adesivos de circuito Chibitronics

Esses adesivos possuem cola condutora, tornando-os perfeitos para colar em um pedaço de papel.

Adesivos de circuito de Chibitronics

Fonte:Flickr

Embora sejam bastante caros, você pode usar adesivos de tinta condutora, fita de cobre ou fita de tecido.

Módulos de escrita de circuito

Os módulos de escrita de circuito são magnéticos e precisam de uma folha de metal atrás da superfície do papel para conectar os traços e os módulos temporariamente.

Fazendo conexões

Depois de criar os traços e os componentes de picking, o próximo passo é conectá-los. Existem cinco maneiras de fazer isso. Você pode:

Soldagem

Funciona apenas em fita de cobre na qual você pode soldar adesivos de circuito, componentes THT, SMD e LilyPad.

Fita transparente

Você pode usar fita transparente para prender componentes THT ou SMD à fita de cobre.

Fita Z-Axis

A fita do eixo Z é uma fita dupla face sensível à pressão, ideal para uso com componentes com grandes áreas de superfície para conexão, fita de cobre e tinta condutora em áreas amplas.

Pintura condutora

As tintas condutoras criam juntas de solda fria que secam para prender os componentes. Você pode usá-los com componentes THT e SMD em superfícies não flexíveis.

Adesivo condutor/Epóxi

Esta opção é cara, precisa de um tempo de secagem prolongado e alguns adesivos requerem ajuste de calor. Mas funciona com quase todos os componentes e traços. Esses incluem:

• Tinta condutora
• Fita de cobre
• Componentes THT, SMD e LilyPad

Fortalecendo seu projeto

A última etapa é alimentar seu projeto usando uma bateria de célula tipo moeda. A parte complicada é conectar a bateria ao circuito, criando um suporte de bateria. Alternativamente, você pode usar um módulo de suporte de bateria ou uma bateria com abas.

Um suporte de bateria de célula tipo moeda

Fonte:Wikimedia Commons

Avanços na pesquisa de placas de circuito em papel

O campo das placas de circuito de papel não permaneceu estagnado. Ao longo dos anos, a pesquisa levou ao surgimento de nanopapel de celulose transparente e funciona de forma semelhante a um substrato de PCB flexível.

O nanopapel surgiu após a criação do processo de metalização a plasma. Este processo converte o documento em placas de circuito soldáveis ​​e possibilita a impressão de memória em papel, fixando componentes no substrato de celulose.

Características do papel das placas de circuito de papel

O papel é poroso e pode causar problemas quando a tinta condutora escorre e fica segmentada. Há também a questão dos processos de sinterização, que desestabilizam o papel.

No entanto, tudo isso se tornou um problema depois que uma equipe de pesquisa aplicou a deposição física de vapor em todas as etapas de fabricação.

Deposição de Vapor Físico (PVD)

O PVD converte os materiais de uma fase condensada para vapor e vice-versa, criando um filme fino e condensado no nível atômico.

O processo usa plasma gasoso ou vácuo de alta temperatura para a conversão. Em seguida, utiliza as diferenças de pressão para mover o vapor da fonte de baixa pressão para o papel. O último passo é deixar o vapor condensar no papel para formar o revestimento de filme fino.

O processo de deposição física de vapor

Fonte:Wikimedia Commons

O revestimento de filme fino geralmente é um material condutor sólido, como óxido de alumínio, para criar dispositivos de memória estáveis ​​e reprodutíveis com excelentes propriedades elétricas.

Metalização Plasma

A metalização por plasma também oferece resultados promissores porque permite que o papel funcione como um PCB. Ele usa um cabeçote de pulverização de plasma para fornecer um spray de alta pressão contendo metal condutor em pó a um material de base revestido com pasta de prata.

Depois que o metal reveste o material de base, um jato de plasma quente o derrete para combinar as duas camadas para criar um substrato altamente condutor.

Papel PCB pode levar a novos aplicativos no futuro

Mesmo com esses avanços nos circuitos de papel, pesquisas ainda estão em andamento para aprimorar essa tecnologia e desenvolvê-la para produção em larga escala.

Pense nas possibilidades. Imagine ter circuitos de papel 3D dobráveis, aparáveis ​​para uso médico ou militar. O mesmo se aplica ao uso industrial com PCBs biodegradáveis.

Claramente, o campo de PCBs de papel mostra uma grande promessa, e mais pesquisas só irão torná-lo melhor. Se você quiser saber mais sobre essa tecnologia, entre em contato conosco para obter insights de nossa equipe de especialistas.