인쇄 전자 설계란 무엇인가요?

인쇄 전자 설계란 무엇인가요? 답은 간단합니다: 그것은 전자 설계입니다. 회로 이론, 수학적 계산 및 컴퓨터 기반 시뮬레이션을 사용하여 전자 설계를 수행합니다. 인쇄 전자 재료를 사용하여 제품의 전기적 기능과 성능을 설계합니다. 재료가 핵심 포인트인데, 인쇄 전자에 사용되는 재료는 전통적인 PCB에 사용되는 재료와 다른 전기적 성능 특성을 가지고 있습니다. 또한, 인쇄 전자 재료를 사용하여 전자 제품을 다른 방식으로 구축합니다. PCB 트레이스가 어떻게 이루어지는지는 잘 알려져 있습니다. 먼저, 전자 엔지니어가 설계를 하고, 전기적 요구 사항에 기반하여 치수를 정의한 후, 설계가 완료되면 제조 파일이 출시됩니다.

제조 과정에서는 예를 들어, 마스크된 UV 민감성 포토레지스트 필름에 UV 광을 노출시켜 PCB의 구리 위에 전기 회로를 복사함으로써 설계 파일에 따라 PCB가 제조됩니다. 그런 다음, UV 광에 노출되지 않은 구리는 식각됩니다. 결과는 설계된 대로의 트레이스입니다. 그 치수는 정확하며 전기적 요구 사항을 충족합니다. 인쇄 전자에서는 새로운 설계 규칙, 재료 및 제조 방법을 사용하여 동일한 결과를 달성해야 합니다.

인쇄 전자 설계의 입력과 출력은 기본적으로 PCB 설계에서와 같습니다. 입력과 출력 사이의 요령도 마찬가지로 전자 설계입니다. 재료 정보와 설계 규칙을 설계 과정에 반영해야 하며 출력은 제조 파일입니다. PCB와 인쇄 전자의 전자 설계에서 동일한 물리 법칙이 적용되며 이것이 할 수 있는 것의 경계를 설정합니다. PCB로 만든 회로와 인쇄 전자로 만든 회로는 정확히 동일한 기능을 가질 수 있지만, 회로 설계는 보이는 것과 실제로 다릅니다. 이는 전기 회로에 사용된 재료의 물리적 능력과 한계 때문입니다. 두 회로 모두에서 전류가 흐르게 하려면 임피던스에 전압 차이를 적용해야 합니다. 두 회로에서 동일한 전류가 흐르게 하려면 임피던스를 동일한 수준으로 조정하거나 회로별 전압 수준을 설정해야 합니다. 이러한 매개변수는 우리가 인쇄 전자 설계에서 일반적으로 조정해야 하는 것들입니다. 우리는 임피던스를 미세 조정하고 올바른 전압 수준을 설정함으로써 최적의 해결책을 찾고 있습니다.

전자 설계에서는 최종 제품의 재료 특성을 알아야 합니다. PCB에서는 구리 두께, 시트 저항, 열적 특성, PCB 재료의 유전 상수 등을 알 수 있습니다. 인쇄 전자에서도 정확히 같은 매개변수를 알아야 합니다. 은 잉크 도체의 최종 두께는 얼마이며, 그것의 제곱 저항은 얼마이며, 기판 재료의 유전 상수는 얼마입니까? 이 새로운 재료들을 위해 전자 설계를 수행합니다. 옴의 법칙, 키르히호프 회로 이론 법칙, 맥스웰 방정식도 인쇄 전자에서도 적용됩니다. 시장에는 수백 가지의 다른 전도성 잉크가 있으며, 각각 고유의 제곱 저항성을 가지고 있습니다. 일부 잉크는 높은 전도성을 가지고 있지만(일반적으로 순수 구리보다 훨씬 더 높음), 경화 후에는 전혀 늘어나지 않습니다. 다른 잉크는 경화 후에 늘어날 수 있지만 전도성은 더욱 나빠집니다. 전자 설계에서는 최종 경화 후 사용된 잉크의 제곱 저항이 얼마인지 이해하는 것이 필수적입니다.

또 다른 설계 도전 과제는 인쇄 전자에 사용되는 재료 매개변수가 사용된 생산에 따라 달라진다는 것입니다. 전도성 잉크를 인쇄하는 방법, 이를 어떻게 경화시키는지, 전도체 아래에 다른 인쇄된 잉크가 어떻게 있는지 등은 최종 제곱 저항에 영향을 미칩니다. 생산을 변경하면 레이아웃 디자인을 변경해야 할 수도 있습니다. 또는 그런 다음 생산이 디자인의 전기 회로 요구 사항에 따라 설정되어야 합니다. 인쇄 전자의 제조 방법을 알고 있는 것이 매우 중요합니다. PCB에서는 이러한 차이가 없습니다. 이들이 어떻게 구축되어 있는지, 이 특정 생산의 제한 사항이 무엇인지 알아야 하지만, PCB에서는 제조 방법이 더 표준화되어 있고 각 제조는 약간의 능력 차이를 가지고 있지만 기본적으로 유사합니다. 인쇄 전자에서는 아직 이 수준에 도달하지 않았습니다.

전도성 잉크는 여러 가지 방법으로 인쇄할 수 있습니다. 가장 많이 사용되는 방법은 스크린 인쇄와 잉크젯 인쇄이며, 구글링을 통해 다른 많은 방법들도 찾을 수 있습니다. 인쇄 과정과 관련된 핵심 사항은 제조 능력과 그 한계를 이해하는 것입니다. 트레이스 사이에 필요한 최소 간격은 얼마인가요? 사용할 수 있는 전도성 층은 몇 개인가요? 트레이스의 최소 및 최대 너비는 얼마인가요? 사용할 생산의 설계 규칙을 숙지하고 이러한 설계 규칙에 따라 설계를 확인하세요. PCB 설계 도구에서 사용 가능한 많은 설계 규칙들은 올바른 규칙 정의를 통해 인쇄 전자 설계에 그대로 사용할 수 있습니다. 제조 과정에 전자 설계 도구에서 지원하지 않는 설계 규칙이 포함되어 있다면 수동 설계 규칙 검사를 해야 합니다. 예를 들어, 인쇄된 유전체로 격리된 여러 전도성 층을 사용할 수 있다면, 1차 및 2차 전도성 층 트레이스 사이에 있는 설계 규칙이 동일한 층에 인쇄된 트레이스 사이의 설계 규칙과 정확히 같다는 의미입니다. 그리고 이는 표준 PCB 설계 도구에서 지원되지 않습니다.

또한, 인쇄 전자는 기능을 얻기 위해 구성 요소가 필요하며 인쇄 전자 회로에 구성 요소를 조립하는 것은 표준 납땜 공정이 아닙니다. 인쇄 전자에 사용되는 전형적인 재료는 플라스틱이므로 이러한 열적 특성은 PCB나 FPC와 비교했을 때 다릅니다. 이는 접착 재료도 다르다는 것을 의미합니다. 저온 납땜, 전도성 접착제 또는 기타 접착 재료는 인쇄 전자 SMA에 전형적이며, 이러한 재료는 구성 요소에 특별한 풋프린트를 요구할 수 있습니다. 구성 요소 아래에 트레이스를 둘 수 있나요? 특별한 유지 구역이 필요한가요? 인쇄 전자에 어떤 종류의 구성 요소를 부착할 수 있나요? 이러한 질문들은 PCB의 SMA와 비교할 때 다른 관점에서 생각해야 할 문제입니다. 이와 더불어, 표면 실장 조립을 위한 제조 파일은 다를 수 있습니다. 페이스트 스텐실 파일을 사용할 수 있나요, 아니면 대신 분배 접착제 맵을 제공해야 하나요? SMA가 요구하는 사항을 미리 확인하세요.

인쇄 전자는 상대적으로 새로운 기술 분야이기 때문에, PCB에 비해 재료 특성과 제조 방법에 대한 정보가 같은 규모로 제공되지 않습니다. 이에 더해, 다양한 전기적 특성을 가진 수많은 인쇄 전도성 잉크가 있으며, 제조 장비와 방법에 따라 완성품의 특성이 달라집니다. 디자인은 새로운 재료와 제조 방법에 대한 전자공학의 이론을 적용하는 것에 달려 있습니다. 저에게 전자 디자인은 이론, 물리학, 수학을 활용하여 전기적 기능성과 성능을 보장하는 것을 의미합니다. 이러한 방법들은 재료에 대한 지식을 입력으로 필요로 합니다. 인쇄 전자에서는 재료 정보가 부족하고 때로는 계산 없이 결정이 이루어지는 경우를 보았습니다. 그러면 그것은 디자인이 아니라 추측입니다. 그리고 이것은 전자 디자인이 아닙니다.

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