Circuito de papel:un circuito eléctrico flexible y estético para proyectos artísticos

El método tradicional de hacer circuitos compactos utiliza placas de circuito impreso, pero estas piezas rígidas de fibra de vidrio no siempre son prácticas. Cuando trabaja en proyectos artísticos como tarjetas de felicitación, pinturas o dibujos, necesita una estructura flexible para sostener los circuitos. Es posible que esté pensando en usar un PCB flexible, pero estos son más complejos de construir en comparación con los circuitos de papel, lo que los hace más costosos. Por lo tanto, este último es más ventajoso y lo analizamos en detalle a continuación.

¿Qué es un circuito de papel?

Como sugiere el nombre, un circuito de papel es un circuito electrónico en funcionamiento construido sobre una hoja de papel. El artículo es único porque combina estética y funcionalidad para crear un proyecto de circuito de papel utilizando técnicas tradicionales de bellas artes.

Un circuito de papel con una batería de moneda

Fuente:Wikimedia Commons

¿Cómo hacer un circuito de papel?

La creación de un circuito de papel requiere estos cuatro pasos.

Creando Trazas

Las huellas son las vías o líneas que consisten en cobre para conectar componentes electrónicos para formar el circuito eléctrico. Los proyectos de circuitos de papel usan cinta adhesiva, pintura o tinta para crear los trazos.

Trazas de cinta conductora de cobre

La cinta conductora es una de las opciones más accesibles al desarrollar un circuito de papel. También permite soldar, lo que es imposible con tinta o pintura.

Cobre conductor utilizado en un circuito de papel

Fuente:Wikimedia Commons

La cinta de lámina de cobre es el tipo más utilizado debido a su bajo costo. Puede obtenerlo en diferentes tamaños que van desde un grosor de 5 mm hasta un grosor de 2 pulgadas.

Por otro lado, la cinta de tela se compone de cobre, cobalto y níquel, y su principal ventaja es la capacidad de resistir la flexión/flexión sin romperse.

Cinta conductora textil

• Pela y pega la cinta presionándola sobre el papel donde quieras que vaya
• Deje espacios en la cinta para que se asienten los componentes (evite usar cinta continua entre los componentes del circuito)
• Use técnicas de plegado ordenadas alrededor de las esquinas o corte y suelde la cinta
• Cuando use cinta de lámina de cobre, suelde o aplique cinta transparente en los cables doblados para sujetarlos a la pista
• Para la cinta de tela, aplique adhesivo conductor o cosa la junta con un material de hilo conductor

Huellas de pintura conductora

Al igual que la pintura regular, las pinturas conductoras ayudan a construir proyectos artísticos de circuitos de papel. La mayoría de las personas usan una botella exprimible o un cepillo para dibujar los trazos mientras los curvan y giran para unir los componentes eléctricos. Independientemente de la cinta, debe aplicarla siguiendo estos pasos:

Pintura conductora utilizada en una pared

Fuente:Flickr

Otra ventaja de usar pintura es que el material conductor puede pegar los componentes eléctricos a la pista. Sin embargo, la pintura puede ensuciarse y necesita mucho tiempo de secado. La aplicación de la pintura requiere las siguientes instrucciones:

• Dibuje primero las líneas de trazo con un marcador o lápiz
• Utilice adhesivo para pegar los componentes al papel
• Para piezas pequeñas, use pinzas para una colocación precisa
• Aplica pintura a lo largo de los trazos y sobre las almohadillas/los cables
• Deje que la pintura se seque antes de probarla

Trazas de tinta conductora

Los rastros de tinta conductiva generalmente vienen como bolígrafos de pintura eléctricos precargados para simplificar el dibujo. Aunque la tinta tarda menos en secarse, la fijación de componentes es más complicada.

Circuito de papel de tinta conductora

Los bolígrafos más comunes son el trazador de circuitos y el fabricante de circuitos AgIC. Para la aplicación, utilice estas instrucciones:

• Use un lápiz/plantilla para dibujar el circuito.
• Si usa una computadora para diseñar el circuito, deje contornos de relleno en lugar de líneas porque la tinta no se adhiere bien al tóner de la impresora.
• Traza las líneas cuidadosamente con el rotulador eléctrico.
• Cree almohadillas/círculos grandes para los componentes y líneas continuas entre los componentes electrónicos.
• Use adhesivo conductivo, pegatinas de circuito o cinta adhesiva para fijar los componentes electrónicos a los rastros de tinta.

Elección de componentes

Después de crear las trazas, el siguiente paso es elegir los componentes necesarios en su circuito, y esta selección depende del tipo de traza.

Agujero pasante-componentes

Los componentes con cables largos como luces LED, resistencias, diodos, etc., entran en esta categoría.

Varios componentes de orificio pasante en una placa de circuito

Fuente:Wikimedia Commons

Puede doblar los cables para crear más área de superficie para adjuntar a los trazos cuando use:

• Cinta de tela
• Cinta de cobre
• Pintura eléctrica

Componentes montados en superficie

Trabajar con componentes SMD es complicado, pero su estructura de bajo perfil los hace ideales para sentarse sobre una superficie de papel en lindas tarjetas y otros proyectos de circuitos de papel.

Componentes de montaje superficial en una PCB

Fuente:Wikimedia Commons

Puedes usar estas piezas en:

• Pintura conductora
• Cinta de cobre
• Tinta conductora

Componentes LilyPad

Los componentes de Lilypad son perfectos para circuitos de papel debido a su diseño de bajo perfil con almohadillas grandes.

Un componente de nenúfar

Fuente:Wikimedia Commons

Puedes usarlos con:

• Cinta de tela
• Cinta de cobre

Pegatinas de circuito Chibitronics

Estas pegatinas cuentan con pegamento conductor, lo que las hace perfectas para pegarlas en una hoja de papel.

Pegatinas del circuito Chibitronics

Fuente:Flickr

Aunque son bastante caros, puedes usar pintura conductora, cinta de cobre o cinta adhesiva de tela.

Módulos de trazado de circuitos

Los módulos de escritura de circuitos son magnéticos y necesitan una hoja de metal detrás de la superficie del papel para conectar las pistas y los módulos temporalmente.

Haciendo Conexiones

Después de crear las trazas y seleccionar los componentes, el siguiente paso es conectarlos. Hay cinco maneras de hacer esto. Puedes:

Soldar

Solo funciona con cinta de cobre en la que se pueden soldar adhesivos de circuitos, componentes THT, SMD y LilyPad.

Cinta transparente

Puede usar cinta transparente para conectar componentes THT o SMD a la cinta de cobre.

Cinta eje Z

La cinta del eje Z es una cinta de doble cara sensible a la presión que es ideal para usar con componentes que tienen grandes áreas de superficie para conexión, cinta de cobre y tinta conductora en áreas amplias.

Pintura conductora

Las pinturas conductoras crean uniones de soldadura fría que se secan para unir componentes. Puede usarlos con componentes THT y SMD en superficies no flexibles.

Adhesivo conductivo/epoxi

Esta opción es costosa, necesita un tiempo de secado prolongado y algunos adhesivos requieren termofijado. Pero funciona con casi todos los componentes y rastros. Estos incluyen:

• Tinta conductora
• Cinta de cobre
• Componentes THT, SMD y LilyPad

Potenciando tu proyecto

El último paso es alimentar su proyecto con una batería de tipo botón. La parte complicada es conectar la batería al circuito, creando un soporte de batería. Alternativamente, puede usar un módulo de soporte de batería o una batería con pestañas.

Un portapilas tipo moneda

Fuente:Wikimedia Commons

Avances en la investigación de placas de circuitos de papel

El campo de las placas de circuitos de papel no se ha quedado estancado. A lo largo de los años, la investigación ha llevado a la aparición de nanopapel de celulosa transparente y funciona de manera similar a un sustrato de PCB flexible.

El papel nano surgió después de la creación del proceso de metalización por plasma. Este proceso convierte el documento en placas de circuito soldables y permite la impresión de la memoria en papel mediante la fijación de componentes en el sustrato de celulosa.

Características del papel de las placas de circuito de papel

El papel es poroso y puede causar problemas cuando la tinta conductora se filtra y se segmenta. También está el tema de los procesos de sinterización, que desestabilizan el papel.

Sin embargo, todo esto dejó de ser un problema después de que un equipo de investigación aplicó la deposición física de vapor en todos los pasos de fabricación.

Deposición física de vapor (PVD)

PVD convierte los materiales de una fase condensada a vapor y viceversa, creando una película fina y condensada a nivel atómico.

El proceso utiliza plasma gaseoso o un vacío de alta temperatura para la conversión. Luego utiliza las diferencias de presión para mover el vapor desde la fuente de baja presión hasta el papel. El último paso es dejar que el vapor se condense en el papel para formar una película delgada.

El proceso de deposición física de vapor

Fuente:Wikimedia Commons

La capa de película delgada suele ser un material conductor sólido, como el óxido de aluminio, para crear dispositivos de memoria estables y reproducibles con excelentes propiedades eléctricas.

Metalización por plasma

La metalización por plasma también ofrece resultados prometedores porque permite que el papel funcione como una placa de circuito impreso. Utiliza un cabezal rociador de plasma para proporcionar un rociado de alta presión que contiene metal conductor en polvo sobre un material base recubierto de pasta de plata.

Después de que el metal recubre el material base, un chorro de plasma caliente lo funde para combinar las dos capas y crear un sustrato altamente conductivo.

PCB de papel puede conducir a nuevas aplicaciones en el futuro

Incluso con estos avances en los circuitos de papel, aún se está investigando para mejorar esta tecnología y desarrollarla para la producción a gran escala.

Piensa en las posibilidades. Imagen con circuitos de papel 3D plegables y recortables para uso médico o militar. Lo mismo se aplica al uso industrial con PCB biodegradables.

Claramente, el campo de los PCB de papel muestra una gran promesa, y una mayor investigación solo lo mejorará. Si desea obtener más información sobre esta tecnología, comuníquese con nosotros para obtener información de nuestro equipo de expertos.