Будь то смартфон за $2000 или $100, ноутбук за $6000 или $300, телевизор за $100 000 или $200 – все они имеют один общий элемент конструкции, который невозможно отремонтировать. Это место соединения шлейфа с матрицей экрана. Причиной являются микрошарики, имеющие направленную электропроводность.
Экраны подсоединяются к гаджету с помощью гибкого шлейфа. Но экран – это стеклянная или пластиковая основа. И это рождает огромную технологическую сложность. Ведь обычная основа для размещения электронных компонентов – текстолит (стекловолокно с эпоксидной смолой). Традиционные технологии припайки, используемые для текстолита, не работают для стеклянных экранов.
Просто взять паяльник и припаять медную проволоку к стеклу не получится. Ведь на провода на стекле сверхтонкие с толщиной в несколько десятков нанометров. Благодаря этому они остаются зрительно прозрачными. Любая попытка припаяться к ним мгновенно их разрушит. К тому же, эти провода обычно алюминиевые – кто-либо с опытом пайки знает, что к алюминию настолько сложно что-нибудь припаять, что проще сказать, что он не пается.
Кто-то сразу подумает, почему бы не взять электропроводящий клей. Клей и шлейф зафиксирует на стекле и электрический контакт обеспечит. Но использовать такое решение можно только на экране цифровых часов или метеостанции, потому что они имеют большой шаг контактов.
У смартфонов, планшетов, телевизоров, ноутбуков есть проблема высокой плотности дорожек на шлейфе. Ведь экран Full HD или UHD – это миллионы пикселей, провода управления которыми нужно уместить на полоске в 4-5 см длиной, в зависимости от размера экрана. В результате расстояние от одной проволоки до другой настолько мало, что она достигает 50 мкм — меньше толщины человеческих волос.
При таком микроскопическом расстоянии между двумя соседними проводами на шлейфе электропроводящий клей просто склеит между собой соседние контакты, сделав весь экран неработоспособным.
Технологическим чудом, решившим две описанные выше проблемы, стали специальные микрошарики. Они не только обеспечивают надежный электрический контакт в нужном месте, но и гарантируют отсутствие электрического контакта там, где этого не нужно.
Ведь если оловянный припой или электропроводящий клей проводят электрический ток по всем направлениям одинаково, эти микрошарики имеют направленную электропроводность.
Эти микрошарики отлично проводят электрический ток от шлефа к экрану, но не проводят электричество между соседними контактами.
Такая необычная электрическая проводимость является результатом конструкции микрошариков. Они имеют металлическое ядро, окруженное электроизолирующим клеем.
Контакты на стекле экрана и их шлейфе определенную толщину, поэтому под микроскопом эти участки выглядят как стиральная доска: _—__—__—_.
Намазав пасту с микрошариками на контактный участок экрана и шлейфа достаточно их затем лишь крепко прижать друг к другу. Некоторые шарики окажутся зажатыми между выступами, образовав контакт. При этом шарики у впадин между соседними выступами без плотного прижатия и поэтому между ними будет отсутствовать электрический контакт.
Собственно, это и есть весь секрет анизотропной электропроводящей пасты. И вот, как она смотрится под микроскопом на реальном экране, который вы видели выше:
В поперечном сечении это место выглядит следующим образом (сделано электронным микроскопом):
Четко видны шарики, свободно плавающие на большом расстоянии друг от друга, не оставляя никакого шанса для случайного образования нежелательного электрического контакта. А вот шарик между медным контактом шлейфа и контактом на стекле дисплея оказывается крепко зажатым, образовав надежное электрическое соединение.
Именно поэтому если повреждается шлейф экрана, например, его оторвали от стекла или съела коррозия от попадания воды, его невозможно заменить новым. Ведь «активация» микрошариков выполняется в специальных условиях: при температуре 180 градусов Цельсия стекло экрана и шлейф сжимают с давлением 20 атмосфер в течение 10-15 секунд, одновременно сверхточно позиционируя контакты шлейфа напротив ответных контактов матрицы экрана. Ни одна сервисная мастерская не имеет такой установки, и поэтому шлейф с экраном можно соединить только в условиях заводского производства.
По материалам: Breaking Taps
