Как сделать гибкий шлейф
Автор: Игорь Попов aka P.E.co.
Для начала, хочу предупредить — я не рекомендую пока повторять мои эксперименты, так как еще не знаю, насколько это даст долговременный результат, и, не имея определенных навыков, инструментов и материалов, можно нанести непоправимый вред любимому 5МХ . Также, думаю, не стОит это делать тем, для кого имеет смысл приобрести готовый шлейф, или просто отремонтировать это в сервисе.
Началось все тривиально — один раз при включении, вместо читаемой книжки на экране 5МХ оказались горизонтальные полосы. :-((( Так как уже читал ранее о хронической ненадежности дисплейных шлейфов Psion—в, то сразу подумал на него. И правда, в каком-то положении закрываемой крышки картинка появлялась.
Разобрал аппарат, действительно, как специально, в самом сгибаемом месте граждане производители сделали отверстие посреди шлейфа, и как раз с него начинается трещина, которая рвет проводники.
Попытки спаять это даже гибкой ленточкой внахлест дали очень недолговременный разультат — на несколько открываний-закрываний. И жестко зафиксировать нельзя — должно гнуться.
Тут еще коллега прислал 5 машинок, чтобы я хотя бы один целый из них сделал, но оказалось, что они все исправны, за исключением тех же шлейфов. Появился смысл как-то решать вопрос.
Прикинул, что в домашних условиях сделать подобный шлейф почти нереально, для начала надо хотя бы иметь достаточно гибкий фольгированный материал для него.
Поиски готовых шлейфов для замены дали результат, но цены там были несоразмерные — 25-35 евро , не считая пересылки из-за бугра (при том, что сам девайс обошелся мне по нынешним временам в $100).
Начал искать производителя, кто бы мог такое сделать, да, нашлись, но заказ должен был быть не менее сотен штук, и за одну только подготовку производства нужно было выложить несколько сотен баксов, я уж не говорю о стоимости самого заказа.
Появилась мыслЯ попробовать подобрать что-то похожее, и переделать.
Снял размеры, шаг контактов оказался метрический — на одном конце 1мм, на другом — 0.5мм.
Выбрал подходящий гибкий шлейф с шагом 1мм, я не знаю, с какого это устройства, он продавался отдельно, новый, выглядит вот так:
Развел платку-переходник, сгенерил фотошаблон (Если напечатать эту картинку на лазерке 1:1 на 600DPI, то получается точный размер):
Купил о-о-о-о-очень тонкий односторонний фольгированный стеклотекстолит, примерно равный толщине «хвостовика» шлейфа. Попытки перенести такую мелочь по ЛУТ ( лазерно-ютюжной технологии ) у меня оказались недостаточно удовлетворительными, поэтому пришлось освоить фоторезист в баллончиках «Позитив-2», он действительно дает отличный результат.
В идеале, конечно, надо было бы покрыть контактные поверхности че-то типа золота/серебра, но пришлось ограничиться лужением.
Далее запаивается один конец шлейфа, его изоляция имеет свойство прилипать к платке во время разогрева, но не повредит зафиксировать это бандажом из 2-3-слоев скотча шириной 5мм. Заодно изолируются места пайки.
Рекоментую здесь и дальше использовать маломощный паяльник с острым жалом, не допускать его перегрева, и не мешало бы иметь какой-нибудь увеличительный прибор типа хорошей лупы, или промышленного микроскопа, потому что с такой мелочью работать просто некомфортно, и можно допустить досадные микрозалепухи, невидимые невооруженным глазом.
Предварительно снимается задняя металлическая крышка дисплея, и аккуратно выпаивается старый шлейф. После всего этого новый шлейф обрезается по размеру оригинального, и запаивается в дисплей К плате снизу подклеивается хорошим клеем, где надо, прокладывается изоляция тем же скотчем в 2-3 слоя. Четыре крайние проводника удлиняются кусочками самого тонкого провода типа МГТФ, и распаиваются на хвостовик согласно картинке ( они не по очереди, как в шлейфе ! ). Опять же, сверху-снизу изоляция — скотч, он же и фиксатор. Все равно это потОм дополнительно фиксируется металлической крышкой.
Получился вот такой дисплей со шлейфом, (до установки задней крышки):
Как ни хотелось бы, но придется немного и корпус попилить. ;-)))
Во-первых, в самом дисплейном модуле немного расширить щель, где проходит шлейф, он ведь теперь шире.
Далее, в самом корпусе выбрать «лишнюю» пластмассу, чтобы получилась «кроватка» для более широкого шлейфа. Это требует аккуратности, чтобы не поломать крепление платы 5МХ. На картинке , конечно, крививато, но «первый блин комом». ;-))) Придется еще подрезать фиксатор пружины батареи и IRDA, чтобы шлейф не мялся о него.
Как ни странно, с первого раза заработало, и даже после полной сборки еще живо. 😉
Насколько это долговременно, не знаю, вылезет в процессе тестирования. Могу только сказать, что этот шлейф даже более гибкий, чем родной, а будет ли надежным все сооружение — покажет время.
Источник
Делаем гибкую печатную плату
Материал по мотивам методики создания магнитопланарных излучателей для наушников и колонок. Подход имеет широкий спектр применения, не только для создания электроакустических систем. Например, для гибких шлейфов взамен порванных, антенн и прочего, на что хватит воображения и терпения. Один из вариантов использования фоторезистивного метода вместо популярного ЛУТ.
Введение
Все началось с поиска если не идеального, то хорошего звука. В моей предыдущей статье я сделал ссылку на эту разработку и пообещал выпустить эту статью. Сразу хочу поблагодарить сообщество энтузиастов, создающих магнитопланарные излучатели, вдохновивших меня на создание очередного велосипеда. А также запоздалая благодарность к предыдущей статье, вновь за вдохновение, сообществу, занимающемуся созданием ленточных драйверов. Но, однако, вернусь к теме.
Необходимость в тонкой гибкой печатной плате (PCB), коей и является, по сути, магнитопланарная катушка, может возникнуть много где и много у кого. В случае большой серии изделий самым разумным шагом является заказ у крупного производителя, но на более ранних стадиях работы весьма разумно выглядит создание этой платы самостоятельно.
Однако, данное занятие требует весьма значительных вложений сил, денег и времени, так что насчет оптимальности ещё есть о чем поговорить. Мой подход совместим для работы с весьма и весьма тонкими пленками и слоем металла, к тому же имеет весьма большую точность. Правда эта точность по факту ограничивается огромной кучей факторов, с которыми, тем не менее, можно бороться. Теоретически неустранимое ограничение — разрешение фоторезиста, обычные листы которого имеют показатель что-то порядка 50 мкм. Конечно, в гаражных условиях это недостижимая утопия, для показателя хотя бы в 100 мкм нужны условия, приближающиеся к т.н. чистой комнате. По итогу обычно можно получать платы с шириной дорожек порядка 0.3-0.2 мм в условиях достаточно подготовленного места, относительно чистого (никаких котов!) и при наличии всех инструментов.
А в данной методике используется большой набор инструментов. Понадобится.
ЧПУ станок с лазером 405 нм. Я использовал 450 нм, это неверно, но тоже работает (об этом позже). Обязательно использование защитных очков! Мощность — 50 мВт. Важно наличие качественной оптики.
Пленочный фоторезист. Аэрозольный не подходит. Не наткнитесь на просрочку, фоторезист хранится относительно недолго.
Раствор для травления. В случае алюминия — медный купорос достаточной степени очистки, это важно, тот что продается в дачных магазинах, как правило, с большой примесью железного купороса, его можно отличить по более зеленому цвету, он травит сильно хуже. В случае меди всё, что и обычно.
Гидроксид натрия. Щелочь для смывания фоторезиста. Лучше брать чистый, а не в смеси а.к.а. крот. Едкая субстанция, работайте в перчатках.
Ровная, чистая, термостойкая поверхность для работы.
Техпроцесс
Фоторезист
Для начала нужно составить топологию и создать программу для ЧПУ. Это весьма важный этап и не стоит его недооценивать. Дело все в том, как лазер индуцирует фоторезист.
Пятно лазера может иметь совершенно разную форму и интенсивность, далекую от идеальной. Здесь важно учитывать особенности вашего лазера. Например, мой китайский лазер имеет отвратительную оптику с огромным пятном фокуса и кривым распределением пучка, так что пришлось импровизировать. Чтобы частично исправить недостаток этой оптики, я сделал следующее — взял лист фольги, сделал в нем аккуратную маленькую дырочку и поставил после выхода лазера. Таким образом удалось получить очень маленькое пятно лазера с относительно равномерным световым потоком. Мой лазер также не подходил по длине волны (450 нм) и мощности (1 Вт), но это я исправил, частично перекрыв поток лазера и снизив мощность на самый минимум.
Чтобы получить максимальное качество засвета, необходимо минимизировать тепловую активацию фоторезиста и паразитный засвет. Тепловая активация фоторезиста снижается путем кратного уменьшения мощности и добавления пары дополнительных проходов.
Паразитную засветку я уменьшил так. Вместо нанесения фоторезиста непосредственно на печатную плату, я взял нужный кусок фоторезиста, под него подложил материал, поглощающий световое излучение (лист бумаги с тремя слоями тонера на нем) и, придавив сверху стеклом, отправил под лазер. Темный материал удаляет большую часть энергии, не позволяя отраженному свету засветить то, что не нужно. Чем лучше этот поглощающий материал, тем точнее и тоньше получается дорожка. Мой вариант с листом бумаги и тонером не идеален, под лазером углерод начинает сам излучать свет, хоть и не в том диапазоне, в котором активируется фоторезист, но частично все-таки пересвечивает. Что же касательно длины волны, как вообще 450 нм могут засветить фоторезист? На самом деле в моем случае активация происходила тепловой, а не световой энергией. Здесь свои особенности и так лучше не делать, а брать лазер точно под фоторезист. Иначе снижается качество границы дорожки и сложнее сделать тонкие промежутки между ними.
И так, на выходе получаем простой лист засвеченного фоторезиста. Строго говоря, он так может храниться в подходящих условиях до истечения срока годности, что оказалось довольно удобно — заготовить засвеченный фоторезист, а потом по мере необходимости использовать.
Подготовка основы
В моем случае использовался алюминий по причине лучшей доступности и простоты и скорости травления. Я брал обычную пленку для запекания, она выдерживает нагрев до 200 градусов, что при последующей пайке играло мне на руку. Кроме того, она достаточно тонкая и неплохо подходила под мои задачи. В вашем случае это может быть что угодно, хоть кусок скотча, хотя пайку он переживает плохо. Можно использовать фольгированные материалы, но иногда это ввиду каких-то требований невозможно или нецелесообразно, и иногда можно делать металлизацию самостоятельно.
В моем случае наносился слой фольги на пленку. Я нашел весьма хороший вариант для себя — УФ клей для модулей смартфонов. Также может подойти клей марки БФ-6.
Удобство УФ клея в том, что он не затвердеет раньше времени и идеально подошел по механическим характеристикам, легко смывается ацетоном. Какой бы вы клей не выбрали, склеиваем по инструкции, делая как можно меньший равномерный слой между диэлектриком и металлом.
Нанесение фоторезиста
Важный и ответственный этап. Он заключается в правильной склейке готового фоторезиста на подготовленную основу. На самом деле это такой же важный этап и для традиционного способа, который подразумевает предварительное нанесение фоторезиста на основу. Крайне важно не допустить мелких пузырей. Это сложно, так что достаем утюг. Он выполняет сразу две задачи — надежную склейку фоторезиста с металлом и, при должной сноровке, поможет выгнать пузыри из слоя между металлом и фоторезистом в слой между фоторезистом и внешней защитной пленкой, где этот пузырек безвреден. Важно не перегревать фоторезист, он может активироваться там, где не надо. Действуем аккуратно и короткими подходами для остывания, разглаживая фоторезист, из центра на края. Лучше всего это делать через слой бумаги, так как фоторезист обязательно проступит из-за краев защитной пленки и начнет клеиться ко всему, что достанет.
Промывание
На самом деле тут всё делается по инструкции к фоторезисту. Просто мешаем щелочь в нужных пропорциях, и ждем растворения не активированного фоторезиста. Это происходит быстро и важно не прозевать. Иначе вообще весь фоторезист отойдет от металла. Если все-таки немного упустили момент и пара дорожек начала отходить, не страшно, не всё потеряно.
Берём фен (можно обычный бытовой) и тщательно просушиваем фоторезист. Просушили, теперь снова тщательно пройдитесь утюгом через ту же бумагу. Здесь уже можно прижимать утюг более тщательно. Это обеспечит хорошее прилипание даже отошедшего фоторезиста. На крайний случай можно заделать пропуски маркером. Обязательно проконтролируйте качество смывания не активированного фоторезиста. После просушки можно повторить смывание.
Травление
Травление производится в соответствии с металлом, нанесенным на подложку. В моем случае травился алюминий с помощью раствора медного купороса. Происходит реакция восстановления меди из раствора с замещением его в сульфате алюминием. Так как алюминий очень хороший восстановитель, травится он очень быстро с выделением большого количества медного порошка, который я рекомендую счищать мягкой щеткой с мелкой щетиной. Температура раствора максимальная, в которой сможете комфортно держать пальцы, порядка 40 градусов. Концентрация раствора медного купороса подбирается по правилу: чем больше, тем лучше, лишь бы полностью растворился. Я размешивал в пропорциях 15 грамм купороса на 150 грамм воды, но можно разводить в пропорциях до 30 грамм на 100 грамм воды, чтобы при остывании раствор не становился перенасыщенным.
На гибкой подложке медь я не травил, однако, имею опыт работы с обычным фольгированным стеклотекстолитом и думаю советы здесь будут излишни, так как весь интернет полон рецептами растворов и методиками и все они вполне рабочие, я лично пользовался раствором лимонной кислоты, перекиси водорода и поваренной соли.
На этом этапе важно выдержать время, чтобы не слишком истончить дорожки. Если передержать, то раствор въестся под фоторезист. Я определял готовность визуально, на пленке у меня осталось небольшое количество частичек алюминия. Научился определять это на глаз. Кроме того, скорость зависит от раствора, время травления вам придется подбирать самостоятельно исходя из качества медного купороса, температуры и толщины материала. Ничего страшного в этих частицах нет — они прекрасно смываются с ацетоном вместе с клеем. Особо стойкие перемычки между дорожками я удалял механически ваткой, или же щеткой с тонкими щетинками. При таких размерах полезно иметь увеличительное стекло, иначе можно просто пропустить перемычку или ещё как-то мусор.
Собственно, после промывки растворителем получается готовая гибкая печатная плата. При желании можно паять (но очень аккуратно и быстро, чтобы не расплавить подложку). Как вариант, не лучший, но всё же можно использовать сплав Розе. Или паять обычным припоем, но очень быстро и точечно.
Послесловие
Почему же я не использовал здесь ЛУТ. Главным образом из-за того, что этот метод очень плохо работает с алюминием. Кроме того, добиться высокой точности с ним тяжелее.
Я получил ширину промежутка между дорожками в среднем порядка 0.27 мм, что для домашних условий весьма неплохо. Особенно если учесть перспективы с более конкретным подходом: с точным замером времени на травление, использованием хороших материалов и подходящего оборудования. В общем, фоторезист подходит для гибких материалов так же хорошо, как и для стеклотекстолита.
Источник