什么是印刷電(diàn)子设计？

2021-07-23

什么是印刷電(diàn)子设计？

什么是印刷電(diàn)子设计？答(dá)案很(hěn)简单：它是電(diàn)子设计。您利用(yòng)電(diàn)路理(lǐ)论、数學(xué)计算和基于计算机的模拟进行電(diàn)子设计。您使用(yòng)印刷電(diàn)子材料為(wèi)产品设计電(diàn)气功能(néng)和性能(néng)。材料是关键，因為(wèi)用(yòng)于印刷電(diàn)子产品的材料与用(yòng)于传统 PCB 的材料具有(yǒu)不同的電(diàn)气性能(néng)特性。此外，電(diàn)子产品是使用(yòng)印刷電(diàn)子材料以不同方式制造的。众所周知，PCB 走線(xiàn)是如何完成的。首先，電(diàn)子工程师设计它，根据電(diàn)气要求定义尺寸，设计准备好后，发布制造文(wén)件。 

在制造过程中，PCB 是根据设计文(wén)件通过在 PCB 的铜上复制電(diàn)路来制造的，例如，通过将掩蔽的紫外線(xiàn)敏感光刻胶膜暴露在紫外線(xiàn)下。然后，没有(yǒu)暴露在紫外線(xiàn)下的铜被蚀刻掉。结果是设计的痕迹。其尺寸正确且满足電(diàn)气要求。在印刷電(diàn)子产品中，我们需要实现相同的结果，但需要采用(yòng)新(xīn)的设计规则、材料和制造方法。

印刷電(diàn)子设计的输入和输出与PCB设计基本相同。输入和输出之间的技巧也是一样的：電(diàn)子设计。您需要将材料信息和设计规则纳入您的设计过程，并且输出是制造文(wén)件。相同的物(wù)理(lǐ)定律在 PCB 和印刷電(diàn)子产品的電(diàn)子设计中是有(yǒu)效的，它们设定了可(kě)以做什么的界限。两个電(diàn)路，一个由 PCB 制成，另一个由印刷電(diàn)子产品制成，可(kě)以具有(yǒu)完全相同的功能(néng)，但電(diàn)路设计看起来和实际上是不同的。这是因為(wèi)電(diàn)路中使用(yòng)的材料的物(wù)理(lǐ)能(néng)力和局限性。在这两个電(diàn)路中，您都需要在阻抗上施加電(diàn)压差才能(néng)使電(diàn)流流动。要在两个電(diàn)路中获得相同的電(diàn)流，需要将阻抗调整到相同的水平或设置特定于電(diàn)路的電(diàn)压水平。这些参数我们通常需要在印刷電(diàn)子设计中发挥作用(yòng)。我们正在通过微调阻抗和设置正确的電(diàn)压電(diàn)平来寻找最佳解决方案。

在電(diàn)子设计中，了解最终产品的材料特性至关重要。从 PCB 中，您可(kě)以了解铜厚度、薄层電(diàn)阻、其热性能(néng)、PCB 材料的介電(diàn)常数等。这与您需要从印刷電(diàn)子产品中了解的参数完全相同。什么是银墨导體(tǐ)的最终厚度，它的平方電(diàn)阻是多(duō)少，基板材料的介電(diàn)常数是多(duō)少？您為(wèi)这些新(xīn)材料执行電(diàn)子设计。欧姆定律、基尔霍夫電(diàn)路理(lǐ)论定律和麦克斯韦方程也适用(yòng)于印刷電(diàn)子产品。市场上有(yǒu)数百种不同的导電(diàn)油墨，每种都有(yǒu)独特的方形電(diàn)阻率。一些墨水具有(yǒu)高导電(diàn)性（通常仍遠(yuǎn)高于纯铜），但固化后这些墨水根本无法伸長(cháng)。其他(tā)油墨固化后可(kě)以拉伸，但导電(diàn)性更差。在電(diàn)子设计中，了解最终固化后所用(yòng)墨水的方形電(diàn)阻是什么至关重要。

另一个设计挑战是印刷電(diàn)子产品中使用(yòng)的材料参数取决于所使用(yòng)的产品。例如，如何印刷导電(diàn)油墨、如何固化这些油墨、导體(tǐ)下方的其他(tā)印刷油墨如何影响最终的方形電(diàn)阻。你改变你可(kě)能(néng)需要改变你的布局设计的生产。否则必须根据您设计的電(diàn)路要求设置生产。了解印刷電(diàn)子产品的制造方式非常重要。这在 PCB 中没有(yǒu)任何區(qū)别，您需要知道这些是如何构建的以及这种特定生产的限制是什么，但在 PCB 中，制造方法更加标准化，每种制造都基本相似，但能(néng)力略有(yǒu)不同。在印刷電(diàn)子领域，我们还没有(yǒu)达到这个水平。

导電(diàn)油墨可(kě)以通过多(duō)种方法印刷。最常用(yòng)的方法是丝网印刷和喷墨印刷，通过谷歌搜索，您还可(kě)以找到许多(duō)其他(tā)方法。与印刷过程相关的关键是了解制造能(néng)力及其局限性。走線(xiàn)之间需要的最小(xiǎo)间隙是多(duō)少？您可(kě)以使用(yòng)多(duō)少导電(diàn)层？走線(xiàn)的最小(xiǎo)和最大宽度是多(duō)少？熟悉您将要使用(yòng)的产品的设计规则，并根据这些设计规则检查设计。PCB 设计工具中可(kě)用(yòng)的许多(duō)设计规则都可(kě)以在具有(yǒu)正确规则定义的印刷電(diàn)子设计中使用(yòng)。如果制造包括電(diàn)子设计工具不支持的设计规则，则意味着您必须进行手动设计规则检查。例如，如果您可(kě)以使用(yòng)由印刷電(diàn)介质隔离的多(duō)个导電(diàn)层，这意味着您在第一和第二导電(diàn)层走線(xiàn)之间的设计规则与印刷在同一层上的走線(xiàn)完全相同。并且这是不支持的标准 PCB 设计工具。

此外，印刷電(diàn)子产品需要组件来获得功能(néng)，并且在印刷電(diàn)子電(diàn)路上组装组件不是标准的焊接工艺。印刷電(diàn)子产品中使用(yòng)的典型材料是塑料，这意味着与 PCB 或 FPC 相比，这些热特性是不同的。这意味着粘合剂材料也不同。低温焊料、导電(diàn)胶或其他(tā)粘合剂材料是印刷電(diàn)子 SMA 的典型材料，这些可(kě)能(néng)需要对组件进行特殊封装。你能(néng)把痕迹放在组件下面吗？您需要特殊的禁區(qū)吗？您可(kě)以在印刷電(diàn)子设备上安装哪些组件？与PCB的SMA相比，这些是需要从不同角度思考的问题。除此之外，表面贴装组件的制造文(wén)件可(kě)能(néng)会有(yǒu)所不同。您可(kě)以使用(yòng)粘贴模板文(wén)件还是应该提供点胶图来代替？事先检查 SMA 的要求。 

因為(wèi)印刷電(diàn)子是相当新(xīn)的技术领域，材料特性和制造方法的信息不像 PCB 那样可(kě)用(yòng)。除此之外，还有(yǒu)大量具有(yǒu)不同電(diàn)气特性的印刷导電(diàn)油墨，这取决于制造设备和方法在现成部件中的特性如何。设计取决于实现新(xīn)材料和制造方法的電(diàn)子學(xué)理(lǐ)论。对我来说，電(diàn)子设计意味着利用(yòng)理(lǐ)论、物(wù)理(lǐ)和数學(xué)来确保電(diàn)气功能(néng)和性能(néng)。这些方法需要材料知识作為(wèi)输入。我在印刷電(diàn)子产品中看到缺乏材料信息，有(yǒu)时决策是在没有(yǒu)计算的情况下完成的。那么它不是设计，而是猜测。