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導電性インクの誕生後, 通常のインクジェットプリンタはまた、の製造を完了することができます フレキシブル回路基板 数分以内に, フレキシブルウェアラブルデバイスの開発速度とコストを2倍にする.
ほぼすべての家族がタブレットコンピュータを持っているこの時代に、インクジェットプリンタを購入することは何ですか？印刷作業書類、子供たちが材料を準備するのを手伝って、時折2つの写真を入力して、塵で終わるかもしれません。または、いくつかの大学研究者の考えによると、それはまた、パーソナライズされた生産の重要な部分になることができます。
ジョージア工科大学からの多くの研究者, 東大院総合, and Microsoft (37.4, 0.32, 0.86%) Research Institute recently found a technology for rapid development of electronic equipment, これは直接 回路基板を作る ホームインクジェットプリンタ.
低コストの3 Dプリンターとレーザー切断技術によって作られたシェルでは、この技術は、ハードウェアの起業家精神のためのR＆Dのしきい値をさらに削減するために期待され、起業家はすぐにアイデアを実装し、設計を改善し、最終的に革新的なスマート玩具やウェアラブルデバイスをもたらすことができます。
コンピュータまたは携帯電話を分解するとき, 一つ以上見る PCB回路基板. PCB回路基板 一般に緑色である, しかし、彼らはしばしば赤に加工される, ブルー, ブラック, またはデザイナーが望む他の色. プロセッサの電源にかかわらず, またはコンポーネント間の信号送信, これらの小板に印刷された金属線を通して完成する. 彼らは、しばしば巨大なワークショップでプロの器材によって大量生産されます.
大量生産が始まる前に、開発者は設計をテストするためにいくつかの回路基板を作り、それからテスト結果に基づいて設計を変更する必要がある。このプロセスは証明やプロトタイピングと呼ばれます。
ブレーボードプルーフは、大学の実験コースと製品開発の初期段階で使用されることが多い. ユーザーは、ワイヤなどのコンポーネントを挿入する, センサー, 抵抗器, etc. 最終的な電子製品の性能をシミュレートするための高密度インタフェイスを持つホワイトボード. ブレッドボードのデザインを変えるのはとても便利です, しかし、サイズは巨大です, そして、信頼性とパフォーマンスは、完成品に沿っていません. 遅かれ早かれ, 開発者はまだ プリント基板.
起業家や研究者がすぐに回路基板を生産するのを助けるために、一部の会社は、生産が完了した後にユーザーにオンライン設計服従と急行を提供します。しかし、このような生産モードでは、基板の回路基板を得るために、少なくとも1日はかかる。
3 Dプリンタとレーザー切断機のコストが低下するにつれて、ハードウェアの起業家は1日で多くの異なる住宅設計を試してみることができました。PCB回路基板の長い処理サイクルは、企業家ハードウェア製品設計の初めに、欠点になりました。
我々は迅速に証明する方法をもたらすべきだと思う カスタマイズPCBボード,「グレゴリーAbowdは言いました, ジョージア工科大学のインタラクティブコンピュータの学校の教授, 誰がこの技術は、より速くする必要があります安く信じて. 練習したい人は余裕がある."
材料科学の最新のブレークスルーは、Abodeの考えを可能にしました。三菱研究者呉xuanfangshuは、高温処理を必要としない乾燥した後に導電性を生成するために化学反応を経る導電性インクを発明しました。高分子ラテックスを含む特別な溶媒中で直径0.1μm未満の銀ナノ粒子を溶解し、乾燥後数秒以内にインクが導電性になる。
導電性インクをプリンタのノズルからスムーズに排出できるようにするために，インク粘度，表面張力，揮発性，粒径を最適化した。大量生産されたバージョンは100ミリメートルあたり20000円で価格付けされます。プリント回路板として使われるとき、1 mmの広い回路はメーターあたり5セントを平均します、そして、コストは高くありません。
研究者は、様々な家庭用インクジェットプリンタ上でこの導電性インクをテストし、より大きなインク出力を持つインクジェットプリンタを通常使用することができ、最も安いものは100ドル未満であることを見出した。研究者は、きれいな、空のインクカートリッジに伝導性インクを注入するために針チューブを使用しました。浮遊物がインクに混入して導電性に影響を与えないようにするためには、注入プロセス中に使い捨てフィルタチューブが必要である。
導電性インクは、紙に電気抵抗を低くする必要があり、同時に、導電性を確保するためにインクが広がるのを防止する必要がある。表面処理が必要です。実験は光沢がある写真印刷紙と透明なPETプラスチックフィルムが回路印刷のニーズを満たすことができることを発見しました。これらの材料は、柔軟で装着可能な電子デバイスの開発に適しており、柔軟で曲げやすい。これはPCBボードカスタマイズサービスが提供できないものです。
回路印刷自体は特別なソフトウェアを必要としない。開発者は、設計された回路図をドットマトリックス画像に変換するだけで使用することができます。しかし、プリント回路は、導電性を確保するにはあまりにも薄く、薄くてはならない。したがって、印刷時にフォトモードを選択する必要がある。このとき、プリンタは、シアン、赤、黄の3つの領域に導電性インクを混合してブラックを形成し、ブラックインクカートリッジのみを用いたテキストモードよりもインク出力を高くする。
研究者は、インクジェットプリント回路基板の抵抗が時間とともに変化し、7ヶ月後に15 %増加することを見出した。これは、銀ナノ粒子の酸化の結果であり、回路基板の長期使用に影響を及ぼす。解決策は非常に簡単ですが、直接家庭用フォトラミネーターを使用して、回路基板上の膜を押して効果的に酸化を防ぐことができます。
回路基板は基本である。印刷後の次のステップは、プロセッサ、抵抗器、センサーなどのコンポーネントをインストールすることです。伝統的なPCBボードのコンポーネントはすべて、非常にしっかりした溶接によって固定されています。しかし、はんだ付けは、少なくとも180℃°Cの高温を必要とし、これは回路基板の底部において紙を損傷し、固化回路に影響を及ぼす。
研究者によって発見されたソリューションは、最も強力なインストール方法である導電性の銀接着剤でコンポーネントを貼り付けることです。65℃°のオーブンでは、導電性銀接着剤は、10分以内に成分を固定することができる。また、3 Mで作製した導電性両面接着剤を使用して部品を固定することもできる。
PCB回路基板そのものに加えて、開発者はまた、単純なインクジェットプリントの単純なアンテナも、センサーに触れることができます。たとえば、子供のおもちゃにタッチボタンを追加し、タッチを感じた後、音楽を再生します。そのようなアンテナおよびセンサーを印刷するコストは、しばしば数十セントである。
電子生産 回路基板 巨大市場, with an output value of US$9.昨年40億. Xerox Laboratories (PARC) has also made a similar attempt. 今年は銀弾という導電性のインクを発射した, プラスチックシートに直接回路を印刷できる. 印刷されたプラスチック回路基板は、部品がインストールされることができる前に、150. 加えて, ゼロックスの新材料は富士通のような企業から工業グレードのプリンターを使用することを必要とする, and the cost is usually more than US$50,000.
ゼロックス社は、インクジェット印刷装置専用のインクジェット印刷機と比較して、ジョージア工科大学のラ・ラウンスの解決策は300ドルで印刷速度も速い。
1988年に、Xeelx研究所の主任科学者であるマーク・ワイザーは、多彩なウェアラブルなデバイスの誕生、タブレット・デバイスと大画面のインタラクティブ・デバイスの誕生が普及したコンピューティングの概念を提案しました。魏zeの予測は徐々に現実になっている。
プロジェクトに参加した東京大学の川原宏助教授は、彼の研究は浸透型コンピューティングに向けた重要なステップだと信じている. 今年のユビキタスコンピューティング会議で, 川原宏著『インクジェット印刷回路技術の詳細と展望』. 研究で使用されるすべての材料は直接市場で入手可能である. あなたは自宅で直接実験することができます. このメソッドは PCB回路基板, 非常に低コストのセンサとアンテナ., 多くの新しい機会をもたらします."
