來源｜上大工訓(xùn)

柔性電子制作

萬物互聯(lián)的時(shí)代，什么東西可以同時(shí)踩中5G、新能源汽車、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)口？給出的答案或許是FPC（撓性印制電路板）。隨著這些產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，催生出對(duì)于高層數(shù)、高密度、高速PCB產(chǎn)品的龐大需求。加之近年來，全球FPC逐步朝著線寬細(xì)、布線密、工藝精的超精化方向發(fā)展，F(xiàn)PC在PCB市場(chǎng)的占比呈上升趨勢(shì)。

01 · 發(fā)光服制作

工訓(xùn)中心電子信息部緊緊跟隨PCB發(fā)展的時(shí)代潮流，將柔性電路FPC制造引進(jìn)課程，拓展了課程的邊界，開闊了同學(xué)的視野。

課程展示了液態(tài)金屬這一新興材料，同學(xué)對(duì)它的各種神奇屬性以及在電子制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用有了初步認(rèn)知。發(fā)光服的制作過程包含了電路印刷、電路制板、發(fā)光LED元件焊接以及電路熱壓等環(huán)節(jié)。

02 · 柔性電路應(yīng)用

柔性電路板（Flexible Printed Circuit ）又稱“軟板”，是用柔性的絕緣基材制成的印刷電路，具有許多硬性印刷電路板不具備的優(yōu)點(diǎn)。例如它可以自由彎曲、卷繞、折疊，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動(dòng)和伸縮，從而達(dá)到元器件裝配和導(dǎo)線連接的一體化。利用FPC可大大縮小電子產(chǎn)品的體積，適用電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需要。因此，F(xiàn)PC在航天、軍事、移動(dòng)通訊、手提電腦、計(jì)算機(jī)外設(shè)、PDA、數(shù)字相機(jī)等領(lǐng)域或產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用。

如超柔性RFID電子標(biāo)簽，借助液態(tài)金屬電子線路易彎折的特性實(shí)現(xiàn)天線的表面共形貼附，通過系統(tǒng)閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。最大的亮點(diǎn)是RFID電子標(biāo)簽的柔軟性，便于粘貼物品表面，測(cè)試方便。此外，利用柔性電路可制作穿戴傳感器，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量人體體溫、手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及報(bào)警功能。同時(shí)，充分利用液態(tài)金屬導(dǎo)電線路具備柔軟、可拉伸的特點(diǎn)，便于直接穿戴于身體表面，方便隨時(shí)監(jiān)測(cè)。

03 · 電路制作工藝

傳統(tǒng)的電子制造模式工序繁瑣、大型設(shè)備較多，因而生產(chǎn)場(chǎng)地建設(shè)周期長(zhǎng)、人工需求量大及動(dòng)輒幾億、幾十億的資金投入，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能具備本土承接能力。實(shí)驗(yàn)室小批量的PCB需求更難以保證，很難找到代工的廠家。以往實(shí)驗(yàn)室制板方法主要是雕刻和化學(xué)腐蝕，但存在不安全的因素，且需消耗大量原料、水、氣及能源。

我們電子信息部曾經(jīng)長(zhǎng)期面對(duì)在電子實(shí)習(xí)過程中，無法滿足同學(xué)對(duì)PCB電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)和制備的尷尬窘境。為改變這一現(xiàn)狀，2022年我們引進(jìn)了一款全新的桌面級(jí)電路印刷神器——SMART800 PCB高速印刷系統(tǒng)。使用獨(dú)家的液態(tài)金屬材料，結(jié)合可控附著（CAP）印刷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電材料的滾動(dòng)涂覆，可快速完成原型電路的制作，是電子設(shè)計(jì)過程中的必備工具。

工藝流程

04 · 電子增材制造

液態(tài)金屬電路制作為增材制造，是快速成型技術(shù)的一種，通過材料逐步堆積累加的方法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，是近些年在高速發(fā)展的新興技術(shù)，屬于高端制造行業(yè)。但目前市場(chǎng)中多以結(jié)構(gòu)型增材制造為主，專注于電子增材制造產(chǎn)業(yè)的企業(yè)寥寥無幾。事實(shí)上，電子制造由于其周期長(zhǎng)、鏈條長(zhǎng)、分工細(xì)且復(fù)雜等特點(diǎn)，在當(dāng)前時(shí)局下更易受影響，易斷易掉。作為信息時(shí)代的核心組成部分，保障電子制造產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的安全性和彈性已成為各國重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。

將增材制造引入電子制造領(lǐng)域，即運(yùn)用優(yōu)化的圖形印刷作為增材制造工藝，使功能性導(dǎo)電材料在襯底上一次成形，無需后續(xù)減材制程。相較于傳統(tǒng)的電子制造方法如蝕刻法等后期去除材料的方式，增材制造生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化、生產(chǎn)設(shè)備及所需材料大幅減少且生產(chǎn)過程近于零污染排放，具有輕量化、靈活化、綠色環(huán)保等天然優(yōu)勢(shì)，可快速實(shí)現(xiàn)去中心化的本地生產(chǎn)模式。

總結(jié)

《電子實(shí)習(xí)》課程通過教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的方式還原專業(yè)課程中的各項(xiàng)基本技能，讓學(xué)生充分掌握電路設(shè)計(jì)、電子制作、電子焊接、編程、系統(tǒng)裝配調(diào)試等內(nèi)容，同時(shí)還融合了柔性電子、增材制造新技術(shù)和液態(tài)金屬新材料等知識(shí)，以項(xiàng)目制綜合實(shí)踐方式，將專業(yè)技能應(yīng)用于訓(xùn)練，構(gòu)建出思政素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)雙融合的課程體系，從而提升學(xué)生的融創(chuàng)思維和學(xué)習(xí)興趣，拓展知識(shí)面，激發(fā)創(chuàng)造力。

課程結(jié)合新工科教育改革的需求，在提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，讓學(xué)生在學(xué)校就可以體驗(yàn)到電子產(chǎn)品制作的全工藝流程，與企業(yè)接軌，為后續(xù)職業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

撰稿｜周昕

編輯｜饒珺

審核｜郭帥