Будь то смартфон за $2000 чи $100, ноутбук за $6000 чи $300, телевізор за $100 000 чи $200 – всі вони мають один спільний елемент конструкції, який неможливо відремонтувати. Це місце з’єднання шлейфу з матрицею екрана. Причиною є мікрокульки, які мають направлену електропровідність.
Екрани приєднуються до гаджета за допомогою гнучкого шлейфу. Але екран – це скляна або пластикова основа. І це породжує величезну технологічну складність. Адже звичайна основа для розміщення електронних компонентів – текстоліт (скловолокно з епоксидною смолою). Традиційні технології припаювання, які використовуються для текстоліту, не працюють для скляних екранів.
Просто взяти паяльник та припаяти мідний дріт до скла не вийде. Адже на дроти на склі є надтонкими з товщиною у кілька десятків нанометрів. Завдяки цьому вони залишаються візуально прозорими. Будь-яка спроба припаятися до них миттєво їх зруйнує. До того ж, ці дроти зазвичай алюмінієві – будь-хто з досвідом пайки знає, що до алюмінію настільки складно щось припаяти, що простіше сказати, що він не паяється.
Хтось одразу подумає, що чому б не взяти електропровідний клей. Клей і шлейф зафіксує на склі, і електричний контакт забезпечить. Але використати таке рішення можливо лише на екрані цифрового годинника чи метеостанції, бо вони мають великий «крок» контактів.
У смартфонів, планшетів, телевізорів, ноутбуків є проблема високої щільності доріжок на шлейфі. Адже екран Full HD чи UHD – це мільйони пікселів, дроти керування якими потрібно умістити на смужці у 4-5 см довжиною, залежно від розміру екрану. Внаслідок цього відстань від одного дроту до іншого настільки мала, що вона сягає 50 мкм – менше товщини людського волосся.
При такій мікроскопічній відстані між двома сусідніми дротами на шлейфі електропровідний клей просто склеїть між собою сусідні контакти, зробивши увесь екран непрацездатним.
Технологічним дивом, яке вирішило дві описані вище проблеми, стали спеціальні мікрокульки. Вони не лише забезпечують надійний електричний контакт в потрібному місці, але також гарантують відсутність електричного контакту там, де цього не треба.
Адже якщо олов’яний припій чи електропровідний клей проводять електричний струм в усіх напрямках однаково, ці мікрокульки мають направлену електропровідність.
Ці мікрокульки чудово проводять електричний струм від шлефу до екрану, але не проводять електрику між сусідніми контактами.
Така незвична електрична провідність є результатом конструкції мікрокульок. Вони мають металеве ядро, оточене електроізолюючим клеєм.
Контакти на склі екрану та його шлейфі певну товщину, тому під мікроскопом ці ділянки виглядають як пральна дошка: _–__–__–_.
Намазавши пасту з мікрокульками на контактну ділянку екрану та шлейфу достатньо їх потім лише міцно притиснути один до одного. Деякі кульки опиняться затиснутими між виступами, утворивши контакт. При цьому кульки у впадиніх між сусідніми виступами не матимуть щільного притиснення і тому між ними буде відсутній електричний контакт.
Власне, це і є увесь секрет анізотропної електропровідної пасти. І ось, як вона виглядає під мікроскопом на реальному екрані, який ви бачили вище:
В поперечному перерізі це місце виглядає наступним чином (зроблено електронним мікроскопом):
Чітко видно кульки, які вільно плавають на великій відстані одна від одної, не лишаючи жодного шансу для випадкового утворення небажаного електричного контакту. А ось кулька між мідним контактом шлейфа та контактом на склі дисплею виявляється міцно затиснутою, утворивши надійне електричне з’єднання.
Саме тому якщо пошкоджується шлейф екрану, наприклад, його відірвали від скла чи “з’їла” корозія від потрапляння води, його неможливо замінити на новий. Адже “активація” мікрокульок виконується в спеціальних умовах: при температурі 180 градусів Цельсію скло екрану та шлейф стискають із тиском 20 атмосфер протягом 10-15 секунд, одночасно надточно позиціонуючи контакти шлейфу напроти відповідних контактів матриці екрану. Жодна сервісна майстерня не має такої установки і тому шлейф з екраном можна з’єднати лише в умовах заводського виробництва.
За матеріалами: Breaking Taps
