কুয়াশা-ভিত্তিক প্রিন্টিং সরাসরি বাঁকা ৩ডি পৃষ্ঠে সার্কিট স্থাপন করে

একটি প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড সমতল কারণ সমতল হওয়া সুবিধাজনক। এটি স্ক্রিন-প্রিন্ট করা সহজ, কম্পোনেন্ট দিয়ে সাজানো সহজ এবং হাউজিংয়ে বসানো সহজ। বাস্তব বস্তু খুব কমই এত সহযোগী হয়। ডিভাইসের খোলস বাঁকা হয়, হেলমেট সরু হয়, বিমানের গায়ের চামড়া বেঁকে যায়, এবং চিকিৎসা ডিভাইসগুলোকে এমন অ্যানাটমি অনুসরণ করতে হয় যা কোনো আয়তাকার সাবস্ট্রেট মেলাতে পারে না। একটি নতুন কুয়াশা-ভিত্তিক প্রিন্টিং পদ্ধতি, যা সরাসরি বাঁকা ও ত্রিমাত্রিক পৃষ্ঠে ইলেকট্রনিক সার্কিট তৈরির উপায় হিসেবে বর্ণিত, ঠিক সেই অমিলটির দিকেই লক্ষ্য করে।

আকর্ষণটি অভিনব আকারে আলংকারিক সার্কিট্রি নয়। এটি হলো একটি বস্তুর পৃষ্ঠকে সার্কিটে পরিণত করার সম্ভাবনা — ওয়্যারিং, সেন্সর এবং অ্যান্টেনা এমন জ্যামিতির উপর স্থাপন করা যা ইতিমধ্যেই বিদ্যমান, বরং ভিতরে ফিট করতে হবে এমন সমতল বোর্ডকে ঘিরে একটি পণ্য ডিজাইন করার বদলে।

কুয়াশা-ভিত্তিক ডিপোজিশন কীভাবে কাজ করে

স্ক্রিনের মধ্য দিয়ে কালি চাপা বা একটানা ফোঁটার মতো বের করার বদলে, কুয়াশা-ভিত্তিক পদ্ধতিগুলো একটি তরল কালি দিয়ে শুরু হয় যা অত্যন্ত সূক্ষ্ম অ্যারোসল-এ ভেঙে ফেলা হয়। ফলাফলটি তরল পদার্থের জেটের চেয়ে নিয়ন্ত্রিত কুয়াশার কাছাকাছি: ক্যারিয়ার গ্যাসে ঝুলে থাকা অণুবীক্ষণিক ফোঁটার একটি মেঘ।

এরপর সেই অ্যারোসল একটি ডিপোজিশন হেডের মধ্য দিয়ে পরিচালিত হয়, যেখানে প্রবাহকে আকার দেওয়া ও ত্বরান্বিত করা হয়। যেহেতু ফোঁটাগুলো এত ছোট এবং প্রবাহকে অ্যারোডাইনামিকভাবে ফোকাস করা যায়, উপাদানটি পৃষ্ঠের বিরুদ্ধে চাপার বদলে একটি দূরত্ব থেকে পৃষ্ঠের দিকে লক্ষ্য করা যায়। সেই দূরত্বই বাঁকা ও ধাপযুক্ত জ্যামিতির চাবিকাঠি। প্রিন্ট হেড স্পর্শ না করেই একটি কনট্যুর অনুসরণ করতে পারে, এবং নিচের পৃষ্ঠটি সমতল হতে হয় না।

ফোঁটা থেকে কঠিন ট্রেস পর্যন্ত

কুয়াশা একবার পৌঁছালে, ফোঁটাগুলো একটি পাতলা ভেজা রেখায় মিলিত হয়। এরপর একটি কিউরিং বা সিন্টারিং ধাপ — সাধারণত তাপ, কখনও আলো — দ্রাবক বের করে দেয় এবং উপাদানকে একটি পরিবাহী পথে গলিয়ে দেয়। যেহেতু ডিপোজিশন এবং সংহতকরণ আলাদা ধাপ, প্রক্রিয়াটি টিউন করা যায়। অতিরিক্ত পাস মোটা, কম-রোধের রেখা তৈরি করে; কম পাস সূক্ষ্ম বৈশিষ্ট্য উৎপন্ন করে। একই নমনীয়তা একটি প্যাটার্নকে এমন পৃষ্ঠ জুড়ে বসানোর অনুমতি দেয় যা পাসের মাঝখানে কোণ পরিবর্তন করে।

বহু-উপাদানের সুযোগ

যেহেতু উপাদানটি একটি নির্দিষ্ট ফিলামেন্ট বা স্ক্রিন-নির্ধারিত স্টেনসিলের বদলে অ্যারোসল হিসেবে আসে, একটি একক টুল নীতিগতভাবে কালির মধ্যে পরিবর্তন করতে পারে। একটি পরিবাহী ধাতু ওয়্যারিং তৈরি করে, একটি ডাইইলেকট্রিক স্তরগুলোর মধ্যে অন্তরণ প্রদান করে, এবং একটি রেজিস্টিভ বা পাইজোরেজিস্টিভ পেস্ট একটি সংবেদনশীল উপাদান হয়ে ওঠে। সেই স্তরগুলো স্ট্যাক করলে বাঁকা পৃষ্ঠে ওয়্যারিংয়ের চেয়ে বেশি কিছু পাওয়া যায়: এটি অ্যান্টেনা, ক্যাপাসিটর, স্ট্রেইন গেজ এবং ইলেকট্রোড তৈরি করে যা পৃষ্ঠ থেকেই গড়ে ওঠে।

যে জ্যামিতি সমস্যার সমাধান করে

প্রচলিত প্রিন্টিং বক্রতার সাথে লড়াই করে এমন কারণে যা রাসায়নিক হওয়ার আগেই জ্যামিতিক। স্ক্রিন প্রিন্টিং একটি সমতল, টানটান জালের উপর নির্ভর করে যা সাবস্ট্রেটের বিরুদ্ধে চাপা হয়; সেই জাল একটি সিলিন্ডারের চারপাশে জড়িয়ে দিলে রেজিস্ট্রেশন এবং টান উভয়ই খারাপ হয়। ইঙ্কজেট এবং এক্সট্রুশন পদ্ধতিতে নোজল ও পৃষ্ঠের মধ্যে একটি নিয়ন্ত্রিত ফাঁক প্রয়োজন, এবং বাঁকা অংশে সেই ফাঁক ক্রমাগত পরিবর্তিত হয় — যা একই ট্রেস বরাবর রেখার প্রস্থ, বেধ এবং বৈদ্যুতিক রোধ পরিবর্তন করে। ধাপ, খাঁজ বা যৌগিক বক্রতা যোগ করলে, একটি ধ্রুবক কার্যকরী দূরত্ব বজায় রাখা উপাদানের মতোই একটি মোশন-কন্ট্রোল চ্যালেঞ্জ হয়ে ওঠে।

একটি অ-স্পর্শক কুয়াশা প্রক্রিয়া সেই সীমাবদ্ধতা শিথিল করে, যদিও এটি দূর করে না। ডিপোজিটের গুণমান এখনও হেড ও পৃষ্ঠের মধ্যে দূরত্ব ও কোণের উপর নির্ভর করে, এবং গভীরভাবে খাঁজকাটা বা ছায়াযুক্ত অঞ্চলে নির্ভরযোগ্যভাবে পৌঁছানো কঠিন থেকে যায়।

পদ্ধতিটি কোথায় প্রয়োগ করা যেতে পারে

• অ্যারোস্পেস ও প্রতিরক্ষা: বাঁকা প্যানেল, রেডোম এবং অভ্যন্তরীণ কাঠামোর উপর প্রিন্ট করা অ্যান্টেনা, সেন্সর এবং হিটিং এলিমেন্ট, যা আলাদা বোর্ড বসানোর সাথে আসা ওজন ও ফাস্টেনার সংখ্যা এড়ায়।
• পরিধানযোগ্য: টেক্সটাইল বা নমনীয় ব্যান্ডের উপর স্থাপিত ইলেকট্রোড ও ইন্টারকানেক্ট যা শরীরের সাথে বাঁকে, প্রতিরোধ করে না।
• চিকিৎসা ডিভাইস: ক্যাথেটার, প্রস্থেটিক্স এবং সার্জিক্যাল যন্ত্রের উপর সেন্সর অ্যারে, যেখানে আকার উৎপাদন সুবিধার বদলে অ্যানাটমি দ্বারা নির্ধারিত হয়।
• অটোমোটিভ ও শিল্প: বাঁকা কাঠামোগত কম্পোনেন্টে স্থাপিত স্ট্রেইন ও তাপমাত্রা সেন্সর, বা একটি আকারযুক্ত পৃষ্ঠ জুড়ে ছড়ানো হিটিং এলিমেন্ট।
• ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স: বাঁকা কেসিং ও ডিসপ্লেতে সমন্বিত অ্যান্টেনা এবং টাচ-সেন্সিং স্তর।

যা এখনও সমাধান করতে হবে

একটি প্রতিশ্রুতিশীল ডিপোজিশন পদ্ধতি এবং ভলিউম উৎপাদনের মধ্যে বাধাগুলো ব্যবহারিক এবং অসংখ্য। আসক্তি是第一: একটি ট্রেসকে নমন, তাপীয় চক্র এবং হ্যান্ডলিং সহ্য করতে হবে এমন একটি সাবস্ট্রেটে যা ধাতু, কম্পোজিট, পলিমার বা সিরামিক হতে পারে।

তাপীয় বাজেট দ্বিতীয়। ধাতব কালি সিন্টার করতে প্রায়ই এমন তাপমাত্রা প্রয়োজন যা অনেক প্লাস্টিক, কম্পোজিট এবং সমাপ্ত অ্যাসেম্বলি সহ্য করতে পারে না, তাই কিউরিং ধাপটি স্থানীয়করণ, সংক্ষিপ্ত বা পুনর্গঠন করার প্রয়োজন হতে পারে যাতে অন্তর্নিহিত অংশ রক্ষা পায়।

তারপর রয়েছে রেজোলিউশন এবং থ্রুপুটের মধ্যে চিরাচরিত টান। সূক্ষ্ম বৈশিষ্ট্য এবং মোটা পরিবাহী স্তর বিপরীত দিকে টানে, এবং বহু-পাস ডিপোজিশন সময় নেয়। অ-সমতল পৃষ্ঠে ইল্ড এবং ইন্সপেকশন আরও কঠিন: অপটিক্যাল ইন্সপেকশন সিস্টেম সমতল ভিউ ফিল্ডের চারপাশে তৈরি, এবং একটি বক্ররেখার চারপাশে জড়ানো ট্রেস পরিমাপ করা একটি সমাধানকৃত সমস্যা নয়।

অবশেষে, প্রিন্ট করা পরিবাহী খুব কমই প্রতিটি কম্পোনেন্ট প্রতিস্থাপন করে। চিপ, কানেক্টর এবং পাওয়ার কম্পোনেন্ট এখনও সংযুক্ত করতে হয়, যার মানে শিল্পের বাঁকা, জনবহুল পৃষ্ঠে কাজ করে এমন পিক-অ্যান্ড-প্লেস এবং জয়েনিং কৌশলও প্রয়োজন।

কাঠামো ও সার্কিটের মধ্যে একটি ছোট সীমানা

সমতল বোর্ড অদৃশ্য হবে না। তারা সস্তা, সুপরিচিত এবং একটি বিশাল উৎপাদন ইকোসিস্টেম দ্বারা সমর্থিত। কিন্তু বস্তু এবং তার ইলেকট্রনিক্সের মধ্যে রেখা নরম হচ্ছে। যদি সার্কিট ইঞ্জিনিয়ারিং এবং অ্যানাটমি ইতিমধ্যেই যে আকার দাবি করে সেগুলোর উপর স্থাপন করা যায়, ডিজাইনাররা একটি নতুন স্বাধীনতা অর্জন করেন: একটি পণ্যে বোর্ড কীভাবে ফিট করা যায় তা জিজ্ঞাসা করার বদলে, তারা জিজ্ঞাসা করতে পারেন পণ্যের কোন অংশগুলো কেবল বোর্ড হয়ে যাওয়া উচিত।

কুয়াশা-ভিত্তিক পদ্ধতি সেই ফলাফলের দিকে একটি পথ, এবং এর সবচেয়ে আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য হয়তো সবচেয়ে কম জমকালো — এটির পৃষ্ঠটি সমতল হওয়ার প্রয়োজন নেই।

এই নিবন্ধটি Interesting Engineering-এর রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন।