Τα Lego electronics προσφέρουν απλό τρόπο για την συναρμολόγηση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Τα Lego electronics προσφέρουν απλό τρόπο για την συναρμολόγηση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον οδηγό για τη μικρογραφία ηλεκτρονικών συσκευών είναι η δυσκολία ευθυγράμμισης και συναρμολόγησης των ολοένα μικροσκοπικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων με την απαιτούμενη ακρίβεια, η οποία είναι δύσκολη ακόμη και για τα ρομπότ.

Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μέθοδο μετατροπής των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε “Lego-electronics”, του οποίου ο απλός σχεδιασμός lock-and-key θα μπορούσε να διευκολύνει τη διαδικασία παραγωγής, να αυξήσει το ρυθμό παραγωγής και να μειώσει το ποσοστό αποτυχίας της κλίμακας micro-scale.

Για να αποδειχθεί η απλότητα της συναρμολόγησης των ηλεκτρονικών Lego, οι ερευνητές έχουν δείξει ότι τα modules Lego δεν μπορούν να συναρμολογηθούν μόνο από ρομπότ, αλλά και από άτομο με κάποια ασθένεια της όρασης, γεγονός που υποδηλώνει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να ανοίξει ευκαιρίες εργασίας στον κλάδο της ηλεκτρονικής για τα άτομα τα οποίοι έχουν προβλήματα όρασης.

Οι ερευνητές, υπό την ηγεσία του Muhammad M. Hussain στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του King Abdullah (KAUST) στη Σαουδική Αραβία, επιδεικνύουν τα ηλεκτρονικά Lego σε ένα επερχόμενο τεύχος των Advanced Materials Technologies.

“Η επίδειξη αυξάνει αποφασιστικά τη διακίνηση και την απόδοση σε συστήματα παραγωγής CMOS, ειδικά στην αναδυόμενη περιοχή παραγωγής ευέλικτου ηλεκτρονικού συστήματος”, ανέφερε ο Hussain. “Με την παροχή γεωμετρικών ταυτοτήτων στις ενότητες, έχουμε αποδείξει ότι ένας τυφλός μπορεί επίσης να το συναρμολογήσει, πράγμα που μπορεί να οδηγήσει σε διακοπή της απασχόλησης τυφλού προσωπικού στη βιομηχανία κατασκευής – που παραδοσιακά πιστεύεται ότι δεν θα είχαν κανένα περιθώριο ευκαιρίας αυτή η ευαίσθητη κοινωνική ομάδα”.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές, τα περισσότερα συμβατικά ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν όλα την ίδια γεωμετρία και συνδέονται με μεγάλο αριθμό μικροσκοπικών pins στις πλευρές των συσκευών, οι οποίες απαιτούν πολύ ακριβή ευθυγράμμιση για να ταιριάζουν σωστά μαζί. Ωστόσο, αυτή η ευθυγράμμιση είναι μια σύνθετη διαδικασία, και ακόμη και μια ενιαία αποτυχία διασύνδεσης μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία του συνολικού συστήματος.

Συγκριτικά, τα νέα ηλεκτρονικά Lego έχουν αναγνώριση γεωμετρικής μορφής δύο επιπέδων: τα ίδια τα ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν ένα μοναδικό σχήμα που επιτρέπει γρήγορη ταυτοποίηση και οι συσκευές έχουν διαφορετικά σχέδια δοντιών έτσι ώστε να συνδέονται μόνο με συμπληρωματικές θέσεις υποδοχής. Εδώ οι ερευνητές κατέδειξαν την έννοια του lock-and-key με καρδιές, κύκλους και τετράγωνα για συσκευές με διαστάσεις 3 mm x 3 mm x 0,25 mm, που είναι το μέγεθος περίπου ενός τυπικού ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Σε πειράματα με πρώιμα πρωτότυπα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ήταν απαραίτητο να εφαρμοστεί ελαφριά πίεση στις μονάδες Lego προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η σύνδεση ήταν αρκετά σφιχτή ώστε να ανάβει μια λυχνία LED ή αλλιώς να εφαρμόζει ένα μικροκύκλωμα εποξειδικής στο σημείο σύνδεσης εξασφαλίστε τη σύνδεση.

Οι ερευνητές έδειξαν επίσης ότι τα ηλεκτρονικά Lego μπορούν να συναρμολογηθούν είτε με το χέρι είτε με ρομποτικό εργαλείο pick-and-place. Για να επιδείξουν τη ρομποτική συναρμολόγηση, οι ερευνητές προγραμματίστηκαν το ρομπότ για να αναγνωρίσουν τις γεωμετρίες συστατικών και τα σχήματα δοντιών των μονάδων Lego. Το ρομπότ πέτυχε στη συνέχεια 100% ποσοστό επιτυχίας της τοποθέτησης της μονάδας Lego.

Επιπλέον, οι ερευνητές έδειξαν ότι οι μονάδες Lego έχουν επίσης τη δυνατότητα ευελιξίας όταν κατασκευάζονται σε εύκαμπτα υποστρώματα. Οι ερευνητές έδειξαν ότι οι συσκευές μπορούν να υποστούν ακραίες κάμψεις και να διατηρήσουν τη λειτουργικότητά τους όταν χρησιμοποιήθηκε η εποξική ρητίνη.

Ενώ οι μονάδες Lego μπορούν να κατασκευαστούν ως αρχικά εξαρτήματα, οι ερευνητές κατέδειξαν επίσης μια μέθοδο μετατροπής των υφιστάμενων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε μονάδες Lego. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη χάραξη με λέιζερ ενός συγκεκριμένου σχεδίου στο πίσω μέρος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, δημιουργώντας δόντια Lego.

Οι ερευνητές αναμένουν ότι η ιδέα της μονάδας Lego θα έχει τη δυνατότητα ευρείας υιοθέτησης και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να συγκεντρωθούν τα πάντα από φορητά ηλεκτρονικά, ευέλικτες οθόνες, συστήματα παρακολούθησης της υγείας, ηλεκτρονικό χαρτί και μια ατέλειωτη ποικιλία αισθητήρων που αναμένεται να παίξουν έναν εξέχοντα ρόλο στο “internet of things”.

Στο μέλλον, οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν πώς οι μονάδες Lego μπορούν να αυτο-συναρμολογηθούν.

“Το επόμενο στάδιο μπορεί να είναι η επίδειξη της διαδικασίας αυτόματης συναρμολόγησης αυτών των αρθρωτών εξαρτημάτων”, δήλωσε ο Hussain. “Η καθοδήγηση των δομοστοιχείων στις θέσεις σύνδεσης τους με τη χρήση ρευστοποιητικής ανάδευσης ή την αυτόματη συναρμολόγηση με επιφανειακή τάση μπορεί να εξαλείψει την ανάγκη για χειροκίνητο χειρισμό μεμονωμένων μονάδων καθώς επίσης να αυξήσει την απόδοση”.

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Παρακαλώ εισάγετε το σχόλιο σας!
Παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας