Um Microcomputador Completo Com Apenas Um Milímetro de Espessura

Marketeiros adoram escrever "do tamanho de um cartão de crédito" em qualquer dispositivo cujo comprimento e largura se aproximam do plástico na sua carteira. Enquanto isso, a espessura do dispositivo pode facilmente chegar a um centímetro. O verdadeiro padrão ISO 7810 exige apenas 0,76 mm de espessura. Tente encaixar um microcontrolador, bateria, tela e interfaces sem fio nessa folga sem transformar a placa em vidro frágil.

O desenvolvedor com o handle krauseler criou o projeto muxcard. É um microcomputador funcional baseado no ESP32-C3 com display E-Paper e NFC que cabe em aproximadamente 1 mm de espessura. A construção inteira pode facilmente caber em um slot de cartão padrão.

O Que Tem Dentro do Cartão

Como base, o autor usou um compartimento padrão de cartão NFC, recortando pontos de montagem para os componentes no plástico.

O protótipo abriga quatro componentes principais:

1. Microcontrolador ESP32-C3. O chip com suporte a Wi-Fi e Bluetooth LE tem altura nominal de 0,85 mm. No modo sleep com timer RTC ativo, consome cerca de 8 μA. O autor também testou o nRF52832 em package BGA de 0,4 mm de espessura, que consome ainda menos energia, mas o ESP32 é mais fácil de programar via Arduino e ESP-IDF.
2. Display E-Paper de 1,54 polegadas. A matriz com resolução de 200×200 pixels suporta atualização parcial de imagem. É usada uma versão flexível do display, que tolera leves deformações em uma carteira e não trinca sob pressão leve.
3. Módulo NFC baseado no RC522. Diferentemente de tags passivas, o chip pode tanto ler quanto emular cartões dos padrões ISO/IEC 14443 Type A e MIFARE.
4. Acelerômetro LIS2DW12. A altura do package é 0,7 mm. O sensor de movimento funciona continuamente e acorda o microcontrolador do sono ao detectar sacudida ou rotação.

O dispositivo é alimentado por uma bateria LiPo ultrafina de 30 mAh medindo 23×23×1 mm. O carregamento é feito através de contatos magnéticos planos na parte de trás, embora o autor esteja tentando encaixar uma porta USB-C de корпусный também.

Litografia em Impressora 3D e Placas Flexíveis Caseiras

Quando você solicita circuitos flexíveis impressos (Flex PCB) de fábricas, precisa esperar semanas, pagar pelo frete e esperar que não haja pequenos erros no layout. O criador do Muxcard seguiu o caminho difícil do DIY e fez a placa em casa.

A base foi fita Kapton com folha de cobre anexada e uma camada de fotorresiste seco. Os traços foram expostos usando uma impressora 3D SLA padrão de fotopolímero com o utilitário UVTools. Após a corrosão, os traços ficaram com clareza próxima de placas feitas em fábrica. O stencil de pasta de solda foi montado a partir de várias camadas de filme fotorresiste exposto.

O cabo flexível do display E-Paper se mostrou um problema separado. Conectores padrão não cabem fisicamente aqui—eles imediatamente excedem o limite de espessura. A solução foi soldar à mão traços finos com passo de 0,5 mm usando fios individuais diretamente na placa.

Mecânica e Combate à Flexão

Um cartão no bolso de trás da calça inevitavelmente flexiona. Material de PCB regular ou montagem rígida de componentes farão as juntas de solda quebrarem após algumas vezes sentado.

O autor usou o método de ilhas. Chips grandes de silício são colocados em zonas rígidas, e o estresse mecânico contorna eles através de linhas de traço flexíveis especialmente calculadas na placa. Os componentes têm uma pequena quantidade de jogo entre as camadas protetoras externas do cartão, então a carga mecânica não é transferida diretamente para os leads frágeis do chip.

A situação da bateria é mais complicada. A bateria de 1 mm de espessura atualmente toca as paredes externas do cartão. Para protegê-la de perfurações e pressão pontual, revisões futuras planejam mudar para células de 0,5 mm com placas finas de aço inoxidável em ambos os lados.

Para Que Isso Vai Servir

O fator de forma dita casos de uso interessantes onde gadgets volumosos não cabem:

• Carteira minimalista para códigos e bilhetes. Passes de embarque, cartões de desconto ou bilhetes de transporte podem ser exibidos na tela E-Paper. A imagem não desaparece quando a energia desliga, e você não precisa tirar o celular.
• Gerador offline de 2FA e cofre de senhas. O dispositivo é isolado da rede, gera códigos TOTP por timer e os exibe na tela ao toque de um botão capacitivo.
• Ferramenta de auditoria de segurança de bolso. Como um Flipper Zero, mas em um formato que não chama atenção de sistemas de segurança.
• Cartão de visita interativo. Mostra contatos atuais, muda códigos QR de links e transfere perfil via NFC ao tocar o smartphone.

Vale a Pena Acompanhar o Projeto

O Muxcard está no estágio de protótipo funcional V0.1. Esquemáticos e trabalho básico de layout já foram publicados no repositório. O autor está coletando feedback da comunidade, testando durabilidade e preparando um protótipo de fábrica.

Se você trabalha com eletrônica vestível, microcontroladores ESP32 ou quer apenas inspiração para layout denso de PCB, salve o repositório nos favoritos. Estudar como alguém tentou encaixar um sistema completo na espessura de um cartão bancário realmente expande seus horizontes em design de circuitos.