նորություններ

Շնորհակալություն Nature այցելելու համար: Բրաուզերի տարբերակը, որը դուք օգտագործում եք, ունի CSS-ի սահմանափակ աջակցություն: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել բրաուզերի ավելի նոր տարբերակը (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Միևնույն ժամանակ , շարունակական աջակցություն ապահովելու համար մենք կցուցադրենք կայքեր առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Հավելումները և ցածր ջերմաստիճանի տպագրական գործընթացները կարող են ցածր գնով ինտեգրել տարբեր էներգիա սպառող և էներգատար էլեկտրոնային սարքեր ճկուն ենթաշերտերի վրա: Այնուամենայնիվ, այս սարքերից ամբողջական էլեկտրոնային համակարգերի արտադրությունը սովորաբար պահանջում է էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնային սարքեր, որոնք փոխարկվում են տարբեր գործառնական լարումների միջև: սարքերը: Պասիվ բաղադրիչները` ինդուկտորները, կոնդենսատորները և ռեզիստորները, կատարում են այնպիսի գործառույթներ, ինչպիսիք են զտումը, էներգիայի կարճաժամկետ պահեստավորումը և լարման չափումը, որոնք էական են ուժային էլեկտրոնիկայի և շատ այլ ծրագրերում: Այս հոդվածում մենք ներկայացնում ենք ինդուկտորներ, կոնդենսատորներ, ռեզիստորները և RLC սխեմաները էկրանով տպագրվում են ճկուն պլաստիկ ենթաշերտերի վրա և զեկուցում են նախագծման գործընթացը՝ նվազագույնի հասցնելու ինդուկտորների շարքի դիմադրությունը, որպեսզի դրանք կարողանան օգտագործվել էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնային սարքերում: Տպագիր ինդուկտորը և ռեզիստորն այնուհետև ներառվում են խթանման կարգավորիչի միացումում: Արտադրություն օրգանական լուսարձակող դիոդներից և ճկուն լիթիում-իոնային մարտկոցներից: Լարման կարգավորիչները օգտագործվում են մարտկոցից դիոդները սնուցելու համար՝ ցույց տալով տպված պասիվ բաղադրիչների ներուժը՝ փոխարինելու մակերևութային ամրացման ավանդական բաղադրիչները DC-DC փոխարկիչների հավելվածներում:
Վերջին տարիներին մշակվել է տարբեր ճկուն սարքերի կիրառումը կրելի և մեծ տարածքի էլեկտրոնային արտադրանքներում և իրերի ինտերնետում1,2: Դրանք ներառում են էներգիա հավաքող սարքեր, ինչպիսիք են ֆոտոգալվանային 3, պիեզոէլեկտրական 4 և ջերմաէլեկտրական 5; էներգիայի պահպանման սարքեր, ինչպիսիք են մարտկոցները 6, 7; և էներգիա սպառող սարքեր, ինչպիսիք են սենսորները 8, 9, 10, 11, 12 և լույսի աղբյուրները: 13: Թեև մեծ առաջընթաց է գրանցվել էներգիայի առանձին աղբյուրների և բեռների մեջ, այս բաղադրիչները ամբողջական էլեկտրոնային համակարգի մեջ միավորելը սովորաբար պահանջում է ուժային էլեկտրոնիկա հաղթահարել էլեկտրամատակարարման պահվածքի և բեռի պահանջների միջև ցանկացած անհամապատասխանություն: Օրինակ, մարտկոցը արտադրում է փոփոխական լարում` ըստ իր լիցքավորման վիճակի: Եթե բեռը պահանջում է մշտական ​​լարում կամ ավելի բարձր, քան այն լարումը, որը կարող է առաջացնել մարտկոցը, պահանջվում է հոսանքի էլեկտրոնիկա: Էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնիկան օգտագործում է ակտիվ բաղադրիչներ (տրանզիստորներ) միացման և կառավարման գործառույթները կատարելու համար, ինչպես նաև պասիվ բաղադրիչներ (ինդուկտորներ, կոնդենսատորներ և ռեզիստորներ): Օրինակ, անջատիչ կարգավորիչի միացումում ինդուկտորն օգտագործվում է էներգիա պահելու համար յուրաքանչյուր անջատման ցիկլի ընթացքում: , կոնդենսատորն օգտագործվում է լարման ծածանքը նվազեցնելու համար, իսկ հետադարձ հսկողության համար պահանջվող լարման չափումը կատարվում է դիմադրության բաժանարարի միջոցով։
Հզոր էլեկտրոնային սարքերը, որոնք հարմար են կրելի սարքերի համար (օրինակ՝ իմպուլսօքսիմետր 9), պահանջում են մի քանի վոլտ և մի քանի միլիամպեր, սովորաբար գործում են հարյուրավոր կՀց-ից մինչև մի քանի ՄՀց հաճախականության միջակայքում, և պահանջում են մի քանի μH և մի քանի μH ինդուկտիվություն, իսկ հզորությունը μF է։ 14 համապատասխանաբար: Այս սխեմաների արտադրության ավանդական մեթոդը դիսկրետ բաղադրիչների զոդումն է կոշտ տպագիր տպատախտակին (PCB): Չնայած ուժային էլեկտրոնային սխեմաների ակտիվ բաղադրիչները սովորաբար միավորվում են մեկ սիլիկոնային ինտեգրալ սխեմայի (IC), պասիվ բաղադրիչները սովորաբար լինում են: արտաքին, կա՛մ թույլ է տալիս հատուկ սխեմաներ, կա՛մ այն ​​պատճառով, որ պահանջվող ինդուկտիվությունը և հզորությունը չափազանց մեծ են սիլիցիումի մեջ ներդնվելու համար:
Համեմատած ավանդական PCB-ի վրա հիմնված արտադրության տեխնոլոգիայի հետ, հավելումային տպագրության միջոցով էլեկտրոնային սարքերի և սխեմաների արտադրությունը շատ առավելություններ ունի պարզության և գնի առումով: Նախ, քանի որ շղթայի շատ բաղադրիչներ պահանջում են նույն նյութերը, ինչպիսիք են կոնտակտների համար նախատեսված մետաղները: և փոխկապակցվածությունը, տպագրությունը թույլ է տալիս միաժամանակ արտադրել մի քանի բաղադրիչներ՝ համեմատաբար քիչ մշակման քայլերով և նյութերի ավելի քիչ աղբյուրներով15: Ավելացման պրոցեսների օգտագործումը փոխարինելու հանող պրոցեսները, ինչպիսիք են ֆոտոլիտոգրաֆիան և փորագրությունը, ավելի է նվազեցնում գործընթացի բարդությունը և նյութական թափոնները16, 17, 18 և 19. Բացի այդ, տպագրության մեջ օգտագործվող ցածր ջերմաստիճանները համատեղելի են ճկուն և էժան պլաստիկ հիմքերի հետ, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել բարձր արագությամբ պտտվող գլանափաթեթ արտադրական գործընթացներ՝ ծածկելու էլեկտրոնային սարքերը 16, 20 մեծ տարածքներում: Կիրառումների համար որը չի կարող ամբողջությամբ իրականացվել տպագիր բաղադրիչներով, մշակվել են հիբրիդային մեթոդներ, որոնցում մակերևույթի տեղադրման տեխնոլոգիայի (SMT) բաղադրիչները միացված են ցածր ջերմաստիճանի դեպքում տպված բաղադրիչների կողքին գտնվող ճկուն ենթաշերտերին 21, 22, 23: Այս հիբրիդային մոտեցման դեպքում այն ​​դեռևս անհրաժեշտ է հնարավորինս շատ SMT բաղադրիչներ փոխարինել տպագիր գործընկերներով՝ լրացուցիչ պրոցեսների առավելությունները ստանալու և շղթայի ընդհանուր ճկունությունը բարձրացնելու համար: Ճկուն ուժային էլեկտրոնիկան իրականացնելու համար մենք առաջարկել ենք SMT ակտիվ բաղադրիչների և էկրանով տպագրվող պասիվների համադրություն: բաղադրամասեր, հատուկ շեշտադրումով մեծածավալ SMT ինդուկտորները հարթ պարուրաձև ինդուկտորներով փոխարինելու վրա: Տպագիր էլեկտրոնիկայի արտադրության տարբեր տեխնոլոգիաների շարքում էկրան տպագրությունը հատկապես հարմար է պասիվ բաղադրիչների համար՝ իր մեծ թաղանթի հաստության պատճառով (որն անհրաժեշտ է մետաղական առանձնահատկությունների շարքի դիմադրությունը նվազագույնի հասցնելու համար։ ) և տպման բարձր արագություն, նույնիսկ սանտիմետր մակարդակով տարածքներ ծածկելիս Նույնը տեղի է ունենում երբեմն: Նյութ 24.
Հզոր էլեկտրոնային սարքավորումների պասիվ բաղադրիչների կորուստը պետք է նվազագույնի հասցվի, քանի որ շղթայի արդյունավետությունն ուղղակիորեն ազդում է համակարգի սնուցման համար պահանջվող էներգիայի քանակի վրա: Սա հատկապես դժվար է երկար պարույրներից կազմված տպագիր ինդուկտորների համար, որոնք, հետևաբար, ենթակա են բարձր շարքերի: դիմադրություն: Հետևաբար, թեև որոշ ջանքեր են գործադրվել տպագիր կծիկների 25, 26, 27, 28 դիմադրությունը նվազագույնի հասցնելու համար, դեռևս առկա է բարձր արդյունավետությամբ տպագիր պասիվ բաղադրիչների պակաս ուժային էլեկտրոնային սարքերի համար: Մինչ օրս շատերը հաղորդում են տպագիր պասիվ: Ճկուն ենթաշերտերի բաղադրիչները նախագծված են աշխատելու ռեզոնանսային սխեմաներում՝ ռադիոհաճախականության նույնականացման (RFID) կամ էներգիա հավաքելու նպատակով: 26, 32, 33, 34, որոնք օպտիմիզացված չեն հատուկ ծրագրերի համար: Ի հակադրություն, ուժային էլեկտրոնային սխեմաները, ինչպիսիք են լարման կարգավորիչները, հաճախ օգտագործում են ավելի մեծ բաղադրիչներ, քան սովորական տպագիր պասիվ սարքերը և չեն պահանջում ռեզոնանս, ուստի պահանջվում են տարբեր բաղադրիչների դիզայն:
Այստեղ մենք ներկայացնում ենք էկրանով տպագրված ինդուկտորների նախագծումը և օպտիմիզացումը μH միջակայքում՝ հզորության էլեկտրոնիկայի հետ կապված հաճախականությունների ամենափոքր շարքի դիմադրության և բարձր կատարողականության հասնելու համար: Արտադրվում են էկրանով տպված ինդուկտորներ, կոնդենսատորներ և տարբեր բաղադրիչների արժեքներով դիմադրիչներ։ ճկուն պլաստիկ ենթաշերտերի վրա: Այս բաղադրիչների համապատասխանությունը ճկուն էլեկտրոնային արտադրանքի համար առաջին անգամ ցուցադրվեց պարզ RLC միացումով: Տպագիր ինդուկտորը և դիմադրիչը այնուհետև ինտեգրվում են IC-ի հետ՝ ձևավորելով խթանման կարգավորիչ: Վերջապես, օրգանական լուսարձակող դիոդ (OLED): ) և արտադրվում է ճկուն լիթիում-իոնային մարտկոց, և օգտագործվում է լարման կարգավորիչ՝ մարտկոցից OLED-ը սնուցելու համար:
Էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնիկայի համար տպագիր ինդուկտորներ նախագծելու համար մենք նախ կանխատեսեցինք մի շարք ինդուկտորների երկրաչափությունների ինդուկտիվությունը և DC դիմադրությունը՝ հիմնվելով Մոհան և այլոց կողմից առաջարկված ընթացիկ թերթիկի մոդելի վրա: 35, և տարբեր երկրաչափությունների ինդուկտորներ՝ մոդելի ճշգրտությունը հաստատելու համար: Այս աշխատանքում ինդուկտորի համար ընտրվել է շրջանաձև, քանի որ ավելի բարձր ինդուկտիվություն 36 կարելի է ձեռք բերել ավելի ցածր դիմադրությամբ՝ համեմատած բազմանկյուն երկրաչափության հետ: Թանաքի ազդեցությունը Որոշվում է դիմադրության վրա տպագրական ցիկլերի տեսակը և քանակը: Այս արդյունքներն այնուհետև օգտագործվեցին ամպաչափի մոդելի հետ՝ 4,7 μH և 7,8 μH ինդուկտորներ նախագծելու համար, որոնք օպտիմիզացված են DC-ի նվազագույն դիմադրության համար:
Պարուրաձև ինդուկտորների ինդուկտիվությունը և հաստատուն հոսանքի դիմադրությունը կարող են նկարագրվել մի քանի պարամետրով. արտաքին տրամագիծը do, շրջադարձի լայնությունը w և հեռավորությունը s, պտույտների քանակը n և հաղորդիչ թերթիկի դիմադրությունը Rsheet: Նկար 1ա-ում ներկայացված է մետաքսե էկրանով տպված շրջանաձև ինդուկտորի լուսանկարը: հետ n = 12, ցույց տալով երկրաչափական պարամետրերը, որոնք որոշում են դրա ինդուկտիվությունը: Ըստ Mohan et al. 35, ինդուկտիվությունը հաշվարկվում է ինդուկտորների մի շարք երկրաչափությունների համար, որտեղ
ա) Էկրանով տպված ինդուկտորի լուսանկարը, որը ցույց է տալիս երկրաչափական պարամետրերը: Տրամագիծը 3 սմ է: Ինդուկտիվությունը (b) և DC դիմադրությունը (c) տարբեր ինդուկտորների երկրաչափությունների: Գծերը և նշանները համապատասխանաբար համապատասխանում են հաշվարկված և չափված արժեքներին: (դ, ե) L1 և L2 ինդուկտորների DC դիմադրությունները տպագրվում են համապատասխանաբար Dupont 5028 և 5064H արծաթե թանաքներով։
Բարձր հաճախականություններում մաշկի էֆեկտը և մակաբուծական հզորությունը կփոխեն ինդուկտորի դիմադրությունը և ինդուկտիվությունը՝ ըստ նրա DC արժեքի: Ակնկալվում է, որ ինդուկտորը կաշխատի բավական ցածր հաճախականությամբ, որպեսզի այդ ազդեցությունները չնչին լինեն, և սարքը իրեն պահի որպես մշտական ​​ինդուկտիվություն: անընդհատ դիմադրությամբ: Հետևաբար, այս աշխատանքում մենք վերլուծեցինք կապը երկրաչափական պարամետրերի, ինդուկտիվության և DC դիմադրության միջև և օգտագործեցինք արդյունքները՝ ստանալով տվյալ ինդուկտիվություն ամենափոքր DC դիմադրությամբ:
Ինդուկտիվությունը և դիմադրությունը հաշվարկվում են մի շարք երկրաչափական պարամետրերի համար, որոնք կարող են իրականացվել էկրանի տպագրության միջոցով, և ակնկալվում է, որ ինդուկտիվությունը կստեղծվի μH միջակայքում: Արտաքին տրամագծերը 3 և 5 սմ են, գծերի լայնությունը՝ 500 և 1000 միկրոն , և համեմատվում են տարբեր պտույտներ: Հաշվարկի ժամանակ ենթադրվում է, որ թերթիկի դիմադրությունը 47 mΩ/□ է, որը համապատասխանում է 7 մկմ հաստությամբ Dupont 5028 արծաթե միկրոփաթիլային հաղորդիչ շերտին, որը տպված է 400 ցանց էկրանով և սահմանում է w = s: հաշվարկված ինդուկտիվության և դիմադրության արժեքները ցույց են տրված համապատասխանաբար Նկար 1b-ում և c-ում: Մոդելը կանխատեսում է, որ և՛ ինդուկտիվությունը, և՛ դիմադրությունը մեծանում են արտաքին տրամագծի և պտույտների քանակի աճի հետ, կամ երբ գծի լայնությունը նվազում է:
Մոդելի կանխատեսումների ճշգրտությունը գնահատելու համար տարբեր երկրաչափությունների և ինդուկտիվությունների ինդուկտորներ են արտադրվել պոլիէթիլենային տերեֆտալատի (PET) սուբստրատի վրա: Չափված ինդուկտիվության և դիմադրության արժեքները ներկայացված են Նկար 1b և c: Չնայած դիմադրությունը ցույց է տվել որոշակի շեղում ակնկալվող արժեքը, հիմնականում կուտակված թանաքի հաստության և միատեսակության փոփոխությունների պատճառով, ինդուկտիվությունը ցույց տվեց շատ լավ համաձայնություն մոդելի հետ:
Այս արդյունքները կարող են օգտագործվել պահանջվող ինդուկտիվությամբ և նվազագույն DC դիմադրությամբ ինդուկտոր նախագծելու համար: Օրինակ, ենթադրենք, որ պահանջվում է 2 μH ինդուկտիվություն: Նկար 1b-ը ցույց է տալիս, որ այս ինդուկտիվությունը կարող է իրականացվել 3 սմ արտաքին տրամագծով, գծի լայնությամբ: 500 մկմ և 10 պտույտ: Նույն ինդուկտիվությունը կարող է առաջանալ նաև 5 սմ արտաքին տրամագծով, 500 մկմ գծի լայնությամբ և 5 պտույտով կամ 1000 մկմ գծի լայնությամբ և 7 պտույտով (ինչպես ցույց է տրված նկարում): Համեմատելով այս երեքի դիմադրությունները Գծապատկեր 1c-ում հնարավոր երկրաչափությունները, կարելի է պարզել, որ 1000 մկմ գծի լայնությամբ 5 սմ ինդուկտորի ամենացածր դիմադրությունը 34 Ω է, որը մոտ 40%-ով ցածր է մյուս երկուսից: Ընդհանուր նախագծման գործընթացը տվյալ ինդուկտիվության հասնելու համար: նվազագույն դիմադրությամբ ամփոփվում է հետևյալը. Նախ՝ ընտրեք առավելագույն թույլատրելի արտաքին տրամագիծը՝ համաձայն հավելվածի կողմից սահմանված տարածության սահմանափակման: Այնուհետև, գծի լայնությունը պետք է լինի հնարավորինս մեծ՝ միաժամանակ հասնելով պահանջվող ինդուկտիվության՝ բարձր լցման արագություն ստանալու համար: (Հավասարում (3)):
Բարձրացնելով հաստությունը կամ օգտագործելով ավելի բարձր հաղորդունակությամբ նյութ՝ մետաղական թաղանթի դիմադրությունը նվազեցնելու համար, DC դիմադրությունը կարող է հետագայում կրճատվել՝ չազդելով ինդուկտիվության վրա: Երկու ինդուկտոր, որոնց երկրաչափական պարամետրերը տրված են Աղյուսակ 1-ում, որոնք կոչվում են L1 և L2, արտադրվում են տարբեր թվով ծածկույթներով՝ դիմադրության փոփոխությունը գնահատելու համար: Քանի որ թանաքի ծածկույթների քանակը մեծանում է, դիմադրությունը համաչափ նվազում է, ինչպես և սպասվում էր, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1d և e-ում, որոնք համապատասխանաբար L1 և L2 ինդուկտորներ են: Նկարներ 1d և e ցույց տվեք, որ կիրառելով ծածկույթի 6 շերտ, դիմադրությունը կարող է կրճատվել մինչև 6 անգամ, իսկ դիմադրության առավելագույն նվազումը (50-65%) տեղի է ունենում 1-ին և 2-րդ շերտի միջև: Քանի որ թանաքի յուրաքանչյուր շերտ համեմատաբար բարակ է, Համեմատաբար փոքր ցանցի չափսով էկրան (400 տող մեկ դյույմում) օգտագործվում է այս ինդուկտորները տպելու համար, ինչը թույլ է տալիս մեզ ուսումնասիրել հաղորդիչի հաստության ազդեցությունը դիմադրության վրա: Քանի դեռ օրինաչափության առանձնահատկությունները ավելի մեծ են, քան ցանցի նվազագույն լուծաչափը, համանման հաստությունը (և դիմադրությունը) կարելի է ձեռք բերել ավելի արագ՝ ավելի փոքր թվով ծածկույթներ տպելով ավելի մեծ ցանցի չափսով: Այս մեթոդը կարող է օգտագործվել նույն DC դիմադրության հասնելու համար, ինչ 6 ծածկված ինդուկտորը, որը քննարկվում է այստեղ, բայց արտադրության ավելի բարձր արագությամբ:
Նկարները 1d և e ցույց են տալիս նաև, որ օգտագործելով ավելի հաղորդիչ արծաթե շերտավոր թանաքը DuPont 5064H, դիմադրությունը կրճատվում է երկու անգամ: Երկու թանաքներով տպված ֆիլմերի SEM միկրոգրաֆիկներից (Նկար 1f, g) կարելի է. երևում է, որ 5028 թանաքի ավելի ցածր հաղորդունակությունը պայմանավորված է դրա փոքր մասնիկների չափսերով և տպագիր ֆիլմի մասնիկների միջև բազմաթիվ դատարկությունների առկայությամբ: Մյուս կողմից, 5064H-ն ունի ավելի մեծ, ավելի մոտ դասավորված փաթիլներ, ինչը ստիպում է այն ավելի մոտ պահել զանգվածին: արծաթ: Թեև այս թանաքով արտադրվող թաղանթը ավելի բարակ է, քան 5028 թանաքը, 4 մկմ մեկ շերտով և 22 մկմ 6 շերտով, հաղորդունակության աճը բավարար է ընդհանուր դիմադրությունը նվազեցնելու համար:
Ի վերջո, թեև ինդուկտիվությունը (հավասարում (1)) կախված է պտույտների քանակից (w + s), դիմադրությունը (հավասարում (5)) կախված է միայն w գծի լայնությունից: Հետևաբար, w-ն մեծացնելով s-ի նկատմամբ, դիմադրությունը Երկու լրացուցիչ ինդուկտորները L3 և L4 նախագծված են w = 2s և մեծ արտաքին տրամագծով, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 1-ում: Այս ինդուկտորները արտադրվում են DuPont 5064H ծածկույթի 6 շերտով, ինչպես ցույց է տրված ավելի վաղ, ապահովելու համար L3-ի ինդուկտիվությունը 4,720 ± 0,002 μH է, իսկ դիմադրությունը՝ 4,9 ± 0,1 Ω, մինչդեռ L4-ի ինդուկտիվությունը 7,839 ± 0,005 μH է և 6,9 ± 0,1 Ω, որոնք լավ համընկնում են մոդելի կանխատեսման հետ։ հաստության, հաղորդունակության և w/s-ի ավելացում, սա նշանակում է, որ L/R հարաբերակցությունն աճել է ավելի քան մեծության կարգով՝ համեմատած Նկար 1-ի արժեքի հետ:
Թեև DC-ի ցածր դիմադրությունը խոստումնալից է, կՀց-ՄՀց տիրույթում գործող ուժային էլեկտրոնային սարքավորումների համար ինդուկտորների համապատասխանությունը գնահատելը պահանջում է բնութագրում AC հաճախականություններում: Նկար 2ա-ում ներկայացված է L3 և L4 դիմադրության և ռեակտիվության հաճախականության կախվածությունը: 10 ՄՀց-ից ցածր հաճախականությունների համար: , դիմադրությունը մնում է մոտավորապես հաստատուն իր DC արժեքում, մինչդեռ ռեակտիվությունը հաճախականության հետ գծային աճում է, ինչը նշանակում է, որ ինդուկտիվությունը հաստատուն է, ինչպես և սպասվում էր: Ինքնառեզոնանսային հաճախականությունը սահմանվում է որպես այն հաճախականությունը, որով դիմադրությունը փոխվում է ինդուկտիվից դեպի կոնդենսիվ, L3-ը 35,6 ± 0,3 ՄՀց է, իսկ L4-ը՝ 24,3 ± 0,6 ՄՀց: Որակի գործոնի Q հաճախականության կախվածությունը (հավասար ωL/R) ներկայացված է Նկար 2բ-ում: համապատասխանաբար 11 և 16 ՄՀց հաճախականություններում: Մի քանի μH-ի ինդուկտիվությունը և համեմատաբար բարձր Q-ն ՄՀց հաճախականություններում այս ինդուկտորները բավարար են դարձնում ցածր էներգիայի DC-DC փոխարկիչներում մակերևութային ամրացման ավանդական ինդուկտորներին փոխարինելու համար:
L3 և L4 ինդուկտորների չափված դիմադրությունը R-ը և ռեակտանսը X (ա) և որակի գործոնը Q (b) կապված են հաճախականության հետ:
Տվյալ հզորության համար պահանջվող ոտնահետքը նվազագույնի հասցնելու համար լավագույնն է օգտագործել կոնդենսատորի տեխնոլոգիան մեծ հատուկ հզորությամբ, որը հավասար է ε դիէլեկտրական հաստատունին, որը բաժանված է դիէլեկտրիկի հաստության վրա: Այս աշխատանքում մենք ընտրեցինք բարիումի տիտանատի կոմպոզիտը: որպես դիէլեկտրիկ, քանի որ այն ունի ավելի բարձր էպսիլոն, քան մյուս լուծույթով մշակված օրգանական դիէլեկտրիկները: Դիէլեկտրիկ շերտը տպվում է երկու արծաթե հաղորդիչների միջև՝ ձևավորելով մետաղ-դիէլեկտրիկ-մետաղական կառուցվածք: Տարբեր չափերի սանտիմետրերով կոնդենսատորներ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3ա-ում: , արտադրվում են դիէլեկտրական թանաքի երկու կամ երեք շերտերի միջոցով՝ լավ բերքատվությունը պահպանելու համար: Նկար 3b-ը ցույց է տալիս ներկայացուցչական կոնդենսատորի խաչմերուկ SEM միկրոգրաֆը, որը պատրաստված է դիէլեկտրիկի երկու շերտերով, 21 մկմ ընդհանուր դիէլեկտրիկի հաստությամբ: Վերին և ստորին էլեկտրոդները համապատասխանաբար միաշերտ և վեցաշերտ են 5064H: Բարիումի տիտանատի միկրո չափերի մասնիկները տեսանելի են SEM պատկերում, քանի որ ավելի պայծառ տարածքները շրջապատված են ավելի մուգ օրգանական կապակցիչով: Դիէլեկտրիկ թանաքը լավ թրջում է ներքևի էլեկտրոդը և պարզ միջերես է ստեղծում էլեկտրոդի հետ: տպագիր մետաղական ֆիլմ, ինչպես ցույց է տրված նկարում ավելի մեծ խոշորացմամբ:
ա) հինգ տարբեր տարածքներով կոնդենսատորի լուսանկար: բ) դիէլեկտրիկի երկու շերտով կոնդենսատորի խաչաձև SEM միկրոգրաֆիա, որը ցույց է տալիս բարիումի տիտանատի դիէլեկտրիկ և արծաթե էլեկտրոդներ: գ) 2 և 3 բարիումի տիտանատով կոնդենսատորների հզորությունները դիէլեկտրական շերտեր և տարբեր տարածքներ՝ չափված 1 ՄՀց հաճախականությամբ: (դ) 2,25 սմ2 դիէլեկտրական ծածկույթով կոնդենսատորի հզորության, ESR-ի և կորստի գործակցի միջև կապը և հաճախականությունը:
Հզորությունը համաչափ է սպասվող տարածքին: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3c-ում, երկշերտ դիէլեկտրիկի հատուկ հզորությունը 0,53 nF/cm2 է, իսկ եռաշերտ դիէլեկտրիկի հատուկ հզորությունը 0,33 nF/cm2 է: Այս արժեքները համապատասխանում են 13 դիէլեկտրական հաստատունին: տարողունակությունը և ցրման գործակիցը (DF) նույնպես չափվել են տարբեր հաճախականություններում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3d-ում, 2,25 սմ2 կոնդենսատորի համար երկու շերտ դիէլեկտրիկով: Մենք գտանք, որ տարողությունը համեմատաբար հարթ է հետաքրքրության հաճախականության միջակայքում՝ աճելով 20%-ով: 1-ից մինչև 10 ՄՀց, մինչդեռ նույն տիրույթում DF-ն ավելացել է 0,013-ից մինչև 0,023: Քանի որ ցրման գործակիցը էներգիայի կորստի հարաբերակցությունն է յուրաքանչյուր AC ցիկլում պահվող էներգիայի նկատմամբ, 0,02 DF-ն նշանակում է, որ կառավարվող էներգիայի 2%-ը Կոնդենսատորի կողմից սպառվում է: Այս կորուստը սովորաբար արտահայտվում է որպես հաճախականությունից կախված համարժեք շարքի դիմադրություն (ESR), որը միացված է կոնդենսատորին հաջորդաբար, որը հավասար է DF/ωC-ի: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3d-ում, 1 ՄՀց-ից ավելի հաճախականությունների համար, ESR-ը 1,5 Ω-ից ցածր է, իսկ 4 ՄՀց-ից ավելի հաճախականությունների դեպքում, ESR-ը ցածր է 0,5 Ω-ից: Չնայած այս կոնդենսատորի տեխնոլոգիան օգտագործելով, DC-DC փոխարկիչների համար պահանջվող μF դասի կոնդենսատորները պահանջում են շատ մեծ տարածք, սակայն 100 pF- nF հզորությունների միջակայքը և այս կոնդենսատորների ցածր կորուստը դրանք դարձնում են հարմար այլ կիրառությունների համար, ինչպիսիք են ֆիլտրերը և ռեզոնանսային սխեմաները: Տարբեր մեթոդներ կարող են օգտագործվել հզորությունը մեծացնելու համար: Ավելի բարձր դիէլեկտրական հաստատունը մեծացնում է հատուկ հզորությունը 37; Օրինակ, դրան կարելի է հասնել թանաքի մեջ բարիումի տիտանատի մասնիկների կոնցենտրացիան ավելացնելու միջոցով: Կարող է օգտագործվել ավելի փոքր դիէլեկտրիկ հաստություն, թեև դրա համար անհրաժեշտ է ստորին էլեկտրոդ ավելի ցածր կոպտությամբ, քան էկրանով տպված արծաթե փաթիլը: Ավելի բարակ, ավելի ցածր կոպտության կոնդենսատոր: Շերտերը կարող են տեղադրվել թանաքային տպագրության 31 կամ գրավուրային տպագրության միջոցով 10, որը կարող է զուգակցվել էկրանի տպագրության գործընթացի հետ: Վերջապես, մետաղի և դիէլեկտրիկի բազմաթիվ փոխարինող շերտերը կարող են շարվել և տպվել և միացվել զուգահեռաբար՝ դրանով իսկ ավելացնելով հզորությունը 34 մեկ միավորի համար: .
Լարման բաժանարարը, որը կազմված է զույգ դիմադրություններից, սովորաբար օգտագործվում է լարման կարգավորիչի հետադարձ հսկողության համար պահանջվող լարման չափումը կատարելու համար: Այս տեսակի կիրառման համար տպված դիմադրության դիմադրությունը պետք է լինի kΩ-MΩ միջակայքում, և տարբերությունը. սարքերը փոքր են: Այստեղ պարզվել է, որ միաշերտ էկրանով տպված ածխածնային թանաքի դիմադրությունը 900 Ω/□ է: Այս տեղեկատվությունը օգտագործվում է երկու գծային դիմադրության (R1 և R2) և օձային դիմադրության (R3) նախագծման համար: 10 kΩ, 100 kΩ և 1,5 MΩ անվանական դիմադրություններով: Անվանական արժեքների միջև դիմադրությունը ձեռք է բերվում թանաքի երկու կամ երեք շերտերի տպագրմամբ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում և երեք դիմադրության լուսանկարներով: Կատարեք 8- Յուրաքանչյուր տեսակի 12 նմուշ; Բոլոր դեպքերում դիմադրության ստանդարտ շեղումը կազմում է 10% կամ ավելի քիչ: Երկու կամ երեք շերտ ծածկույթով նմուշների դիմադրության փոփոխությունը հակված է մի փոքր ավելի փոքր լինել, քան մեկ շերտով նմուշները: Չափված դիմադրության փոքր փոփոխությունը: և անվանական արժեքի հետ սերտ համաձայնությունը ցույց է տալիս, որ այս տիրույթի այլ դիմադրություններ կարելի է ուղղակիորեն ստանալ՝ փոփոխելով ռեզիստորի երկրաչափությունը:
Երեք տարբեր դիմադրության երկրաչափություններ՝ տարբեր թվով ածխածնային դիմադրողական թանաքով ծածկույթներով: Երեք դիմադրիչների լուսանկարները ներկայացված են աջ կողմում:
RLC սխեմաները ռեզիստորների, ինդուկտորների և կոնդենսատորների համակցությունների դասական օրինակներ են, որոնք օգտագործվում են իրական տպագիր սխեմաներում ինտեգրված պասիվ բաղադրիչների վարքը ցուցադրելու և ստուգելու համար: Դրանց զուգահեռ միացված է 25 կՕմ ռեզիստորը: Ճկուն շղթայի լուսանկարը ներկայացված է Նկար 5ա-ում: Այս հատուկ շարք-զուգահեռ համակցության ընտրության պատճառն այն է, որ դրա վարքագիծը որոշվում է հաճախականության երեք տարբեր բաղադրիչներից յուրաքանչյուրով, այնպես որ Յուրաքանչյուր բաղադրիչի կատարումը կարելի է ընդգծել և գնահատել: Հաշվի առնելով ինդուկտորի 7 Ω շարքի դիմադրությունը և կոնդենսատորի 1,3 Ω ESR-ը, հաշվարկվել է շղթայի ակնկալվող հաճախականության արձագանքը: Շղթայի դիագրամը ներկայացված է Նկար 5b-ում և հաշվարկված դիմադրության ամպլիտուդը և փուլը և չափված արժեքները ցույց են տրված նկարներում 5c և d: Ցածր հաճախականությունների դեպքում կոնդենսատորի բարձր դիմադրությունը նշանակում է, որ շղթայի վարքագիծը որոշվում է 25 կՕմ ռեզիստորով: Երբ հաճախականությունը մեծանում է, դիմադրողականությունը LC ուղին նվազում է. ամբողջ շղթայի վարքագիծը հզոր է մինչև ռեզոնանսային հաճախականությունը 2,0 ՄՀց: Ռեզոնանսային հաճախականությունից վեր գերակշռում է ինդուկտիվ դիմադրությունը: Նկար 5-ը հստակ ցույց է տալիս գերազանց համաձայնությունը հաշվարկված և չափված արժեքների միջև ամբողջ հաճախականության տիրույթում: Սա նշանակում է, որ օգտագործված մոդելը այստեղ (որտեղ ինդուկտորներն ու կոնդենսատորները սերիական դիմադրությամբ իդեալական բաղադրիչներ են) ճշգրիտ է այս հաճախականություններում սխեմայի վարքագիծը կանխատեսելու համար:
ա) Էկրանով տպված RLC շղթայի լուսանկար, որն օգտագործում է 8 μH ինդուկտորի և 0,8 nF կոնդենսատորի մի շարք համադրություն 25 կՕմ դիմադրության հետ: բ) Շղթայի մոդելը, ներառյալ ինդուկտորների և կոնդենսատորների սերիական դիմադրությունը: (գ. դ) շղթայի դիմադրության ամպլիտուդը (գ) և փուլը (դ):
Վերջապես, տպված ինդուկտորներն ու դիմադրիչները ներդրվում են խթանման կարգավորիչում: Այս ցուցադրման մեջ օգտագործված IC-ն Microchip MCP1640B14-ն է, որը PWM-ի վրա հիմնված համաժամանակյա ուժեղացման կարգավորիչ է՝ 500 կՀց աշխատանքային հաճախականությամբ: Շղթայի դիագրամը ներկայացված է Նկար 6a.A-ում: 4,7 μH ինդուկտորը և երկու կոնդենսատորը (4,7 μF և 10 μF) օգտագործվում են որպես էներգիայի պահպանման տարրեր, և մի զույգ դիմադրություն օգտագործվում է հետադարձ հսկողության ելքային լարումը չափելու համար: Ընտրեք դիմադրության արժեքը՝ ելքային լարումը 5 Վ-ի կարգավորելու համար: Շղթան արտադրվում է PCB-ի վրա, և դրա կատարումը չափվում է բեռի դիմադրության և մուտքային լարման միջակայքում 3-ից 4 Վ՝ լիցքավորման տարբեր վիճակներում լիթիում-իոնային մարտկոցը մոդելավորելու համար: Տպագիր ինդուկտորների և ռեզիստորների արդյունավետությունը համեմատվում է SMT ինդուկտորների և ռեզիստորների արդյունավետությունը: SMT կոնդենսատորներն օգտագործվում են բոլոր դեպքերում, քանի որ այս հավելվածի համար պահանջվող հզորությունը չափազանց մեծ է տպագիր կոնդենսատորներով լրացվելու համար:
ա) Լարման կայունացնող շղթայի դիագրամ. (b–d) (բ) Vout, (c) Vsw և (դ) ինդուկտոր հոսող հոսանքի ալիքի ձևերը, մուտքային լարումը 4.0 Վ է, բեռնվածքի դիմադրությունը՝ 1 կՕմ, և տպագիր ինդուկտորն օգտագործվում է չափելու համար: Այս չափման համար օգտագործվում են մակերևութային ամրացման դիմադրություններ և կոնդենսատորներ: (ե) Բեռի տարբեր դիմադրությունների և մուտքային լարումների դեպքում լարման կարգավորիչի սխեմաների արդյունավետությունը՝ օգտագործելով մակերևութային ամրացման բոլոր բաղադրիչները և տպագիր ինդուկտորներն ու դիմադրությունները: (f) ) Մակերեւույթի ամրացման և տպագիր շղթայի արդյունավետության հարաբերակցությունը ցույց է տրված (e):
4.0 V մուտքային լարման և 1000 Ω բեռնվածության դիմադրության դեպքում տպագիր ինդուկտորների միջոցով չափված ալիքային ձևերը ներկայացված են Նկար 6b-d-ում: Նկար 6c-ում ներկայացված է լարումը IC-ի Vsw տերմինալում; ինդուկտորային լարումը Vin-Vsw է: Նկար 6d-ը ցույց է տալիս ինդուկտոր հոսող հոսանքը: SMT-ով և տպված բաղադրիչներով շղթայի արդյունավետությունը ներկայացված է Նկար 6e-ում՝ որպես մուտքային լարման և բեռի դիմադրության ֆունկցիա, իսկ Նկար 6f-ը ցույց է տալիս արդյունավետության հարաբերակցությունը: SMT բաղադրիչների տպագիր բաղադրիչները: SMT բաղադրիչների օգտագործմամբ չափվող արդյունավետությունը նման է արտադրողի տվյալների թերթիկում տրված ակնկալվող արժեքին: SMT ինդուկտորների ավելի բարձր սերիայի դիմադրության պատճառով: Այնուամենայնիվ, ավելի բարձր մուտքային լարման և ավելի բարձր ելքային հոսանքի դեպքում դիմադրության կորուստը դառնում է պակաս կարևոր, և տպագիր ինդուկտորների աշխատանքը սկսում է մոտենալ SMT ինդուկտորներին: Բեռի դիմադրության համար >500 Ω և Vin = 4.0 V կամ >750 Ω և Vin = 3.5 V, տպագիր ինդուկտորների արդյունավետությունը SMT ինդուկտորների 85%-ից մեծ է:
Նկար 6d-ի ընթացիկ ալիքի ձևը համեմատելով էներգիայի չափված կորստի հետ, ցույց է տալիս, որ ինդուկտորում դիմադրության կորուստը տպագիր շղթայի և SMT սխեմայի միջև արդյունավետության տարբերության հիմնական պատճառն է, ինչպես և սպասվում էր: Մուտքային և ելքային հզորությունը չափվում է 4.0 Վ-ով: մուտքային լարումը և 1000 Ω բեռի դիմադրությունը 30,4 մՎտ և 25,8 մՎտ են SMT բաղադրիչներով սխեմաների համար, և 33,1 մՎտ և 25,2 մՎտ՝ տպագիր բաղադրիչներով սխեմաների համար: Հետևաբար, տպագիր շղթայի կորուստը 7,9 մՎտ է, ինչը 3,4 մՎտ-ով ավելի է, քան միացում SMT բաղադրիչներով: Նկար 6d-ի ալիքի ձևից հաշվարկված RMS ինդուկտորային հոսանքը 25,6 մԱ է: Քանի որ դրա սերիայի դիմադրությունը 4,9 Օմ է, էներգիայի ակնկալվող կորուստը կազմում է 3,2 մՎտ: Սա չափված 3,4 մՎտ մշտական ​​հոսանքի տարբերության 96%-ն է: Բացի այդ, շղթան արտադրվում է տպագիր ինդուկտորներով և տպագիր դիմադրիչներով և տպված ինդուկտորներով և SMT դիմադրիչներով, և դրանց միջև արդյունավետության էական տարբերություն չի նկատվում։
Այնուհետև լարման կարգավորիչը պատրաստվում է ճկուն PCB-ի վրա (շղթայի տպագրությունը և SMT բաղադրիչի կատարումը ներկայացված են լրացուցիչ Նկար S1-ում) և միացված է ճկուն լիթիում-իոնային մարտկոցի միջև՝ որպես էներգիայի աղբյուր և OLED զանգվածի միջև՝ որպես բեռ: Ըստ Lochner et al. 9 OLED-ներ արտադրելու համար յուրաքանչյուր OLED պիքսել սպառում է 0,6 մԱ 5 Վ-ում: Մարտկոցը օգտագործում է լիթիումի կոբալտի օքսիդ և գրաֆիտ՝ որպես կաթոդ և անոդ, համապատասխանաբար, և արտադրվում է բժիշկ շեղբերով ծածկույթով, որը մարտկոցի տպման ամենատարածված մեթոդն է: մարտկոցի հզորությունը 16 մԱժ է, իսկ փորձարկման ընթացքում լարումը 4,0 Վ է: Նկար 7-ում ներկայացված է ճկուն PCB-ի միացման լուսանկարը, որը սնուցում է երեք OLED պիքսելները, որոնք զուգահեռաբար միացված են: Ցուցադրումը ցույց տվեց տպագիր էներգիայի բաղադրիչների ներուժը ինտեգրվելու այլ տարրերի հետ: ճկուն և օրգանական սարքեր ավելի բարդ էլեկտրոնային համակարգեր ձևավորելու համար:
Լարման կարգավորիչի սխեմայի լուսանկարը ճկուն PCB-ի վրա՝ օգտագործելով տպագիր ինդուկտորներ և ռեզիստորներ, օգտագործելով ճկուն լիթիում-իոնային մարտկոցներ՝ երեք օրգանական LED-ների սնուցման համար:
Մենք ցուցադրել ենք էկրանով տպված ինդուկտորներ, կոնդենսատորներ և ռեզիստորներ մի շարք արժեքներով ճկուն PET սուբստրատների վրա՝ նպատակ ունենալով փոխարինել մակերևութային ամրացման բաղադրիչները ուժային էլեկտրոնային սարքավորումներում: Մենք ցույց ենք տվել, որ նախագծելով մեծ տրամագծով պարույր, լցման արագություն: , և տողերի լայնություն-տարածության լայնության հարաբերակցությունը և օգտագործելով ցածր դիմադրողականության թանաքի հաստ շերտ: Այս բաղադրիչները ինտեգրված են ամբողջությամբ տպված և ճկուն RLC սխեմայի մեջ և ցուցադրում են կանխատեսելի էլեկտրական վարքագիծ կՀց-ՄՀց հաճախականության տիրույթում, որն ամենաբարձրն է: հետաքրքրություն ուժային էլեկտրոնիկայի նկատմամբ:
Տպագիր էներգիայի էլեկտրոնային սարքերի համար սովորական օգտագործման դեպքերն են կրելի կամ արտադրանքի մեջ ինտեգրված ճկուն էլեկտրոնային համակարգերը, որոնք սնվում են ճկուն վերալիցքավորվող մարտկոցներով (օրինակ՝ լիթիում-իոն), որոնք կարող են փոփոխական լարումներ առաջացնել՝ ըստ լիցքավորման վիճակի: Եթե ծանրաբեռնվածությունը (ներառյալ տպագրությունը և օրգանական էլեկտրոնային սարքավորում) պահանջում է մշտական ​​լարում կամ ավելի բարձր, քան մարտկոցի ելքային լարումը, պահանջվում է լարման կարգավորիչ: Այդ իսկ պատճառով, տպագիր ինդուկտորները և դիմադրիչները ինտեգրված են ավանդական սիլիկոնային IC-ների հետ ուժեղացման կարգավորիչի մեջ՝ OLED-ը հաստատուն լարման սնուցման համար: 5 Վ փոփոխական լարման մարտկոցի սնուցման աղբյուրից: Բեռի հոսանքի և մուտքային լարման որոշակի տիրույթում այս շղթայի արդյունավետությունը գերազանցում է մակերևութային ամրացման ինդուկտորների և ռեզիստորների օգտագործմամբ հսկիչ շղթայի արդյունավետության 85%-ը: Չնայած նյութական և երկրաչափական օպտիմալացումներին, ինդուկտորում դիմադրողական կորուստները դեռևս սահմանափակող գործոն են շղթայի աշխատանքի համար բարձր հոսանքի մակարդակներում (մուտքային հոսանք ավելի քան 10 մԱ): Այնուամենայնիվ, ավելի ցածր հոսանքների դեպքում ինդուկտորում կորուստները նվազում են, և ընդհանուր կատարումը սահմանափակվում է արդյունավետությամբ: Քանի որ շատ տպագիր և օրգանական սարքեր պահանջում են համեմատաբար ցածր հոսանքներ, ինչպիսիք են մեր ցուցադրության մեջ օգտագործվող փոքր OLED-ները, տպագիր էներգիայի ինդուկտորները կարող են հարմար համարվել նման կիրառությունների համար: կարող է ձեռք բերել փոխարկիչի ընդհանուր ավելի բարձր արդյունավետություն:
Այս աշխատանքում լարման կարգավորիչը կառուցված է ավանդական PCB-ի, ճկուն PCB-ի և մակերեսային ամրացման բաղադրիչների զոդման տեխնոլոգիայի վրա, մինչդեռ տպագիր բաղադրիչն արտադրվում է առանձին հիմքի վրա: Այնուամենայնիվ, ցածր ջերմաստիճանի և բարձր մածուցիկության թանաքները, որոնք օգտագործվում են էկրանի արտադրության համար: Տպված ֆիլմերը պետք է թույլ տան, որ պասիվ բաղադրիչները, ինչպես նաև սարքի և մակերևութային ամրացման բաղադրիչի կոնտակտային բարձիկների միջև փոխկապակցվածությունը տպագրվեն ցանկացած ենթաշերտի վրա: Սա, զուգորդված մակերևութային ամրացման բաղադրիչների համար գոյություն ունեցող ցածր ջերմաստիճանի հաղորդիչ սոսինձների օգտագործման հետ, թույլ կտա: ամբողջ սխեման պետք է կառուցվի էժան ենթաշերտերի վրա (օրինակ՝ PET)՝ առանց նվազեցման գործընթացների, ինչպիսին է PCB փորագրումը: Հետևաբար, այս աշխատանքում մշակված էկրանով տպագրված պասիվ բաղադրիչները օգնում են ճանապարհ հարթել ճկուն էլեկտրոնային համակարգերի համար, որոնք միավորում են էներգիան և բեռները: բարձր արդյունավետության հզորության էլեկտրոնիկայի հետ, օգտագործելով էժան ենթաշերտեր, հիմնականում հավելանյութերի պրոցեսներ և մակերևութային ամրացման բաղադրիչների նվազագույն քանակ:
Օգտագործելով Asys ASP01M էկրանային տպիչը և Dynamesh Inc.-ի կողմից տրամադրված չժանգոտվող պողպատից էկրանը, պասիվ բաղադրիչների բոլոր շերտերը տպվել են ճկուն PET ենթաշերտի վրա 76 մկմ հաստությամբ: Մետաղական շերտի ցանցի չափը 400 տող է մեկ դյույմում և 250 տող: գծեր մեկ դյույմի համար դիէլեկտրական շերտի և դիմադրության շերտի համար: Օգտագործեք 55 Ն քամիչ ուժ, տպագրության արագություն 60 մմ/վ, ճեղքման հեռավորությունը 1,5 մմ և Serilor 65 կարծրությամբ (մետաղների և դիմադրողականության համար) շերտեր) կամ 75 (դիէլեկտրական շերտերի համար) էկրան տպագրության համար։
Հաղորդող շերտերը` ինդուկտորները և կոնդենսատորների և ռեզիստորների կոնտակտները, տպված են DuPont 5082 կամ DuPont 5064H արծաթե միկրոփաթիլային թանաքով: Ռեզիստորը տպված է DuPont 7082 ածխածնային հաղորդիչով: Կոնդենսատորի դիէլեկտրական B-T-101 հաղորդիչ դիէլեկտրական միացությունը օգտագործվում է: Դիէլեկտրիկի յուրաքանչյուր շերտ արտադրվում է երկու անցուղի (խոնավ-խոնավ) տպագրության ցիկլով` թաղանթի միատեսակությունը բարելավելու համար: Յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար ուսումնասիրվել է բազմակի տպագրական ցիկլերի ազդեցությունը բաղադրիչի աշխատանքի և փոփոխականության վրա: Նմուշները պատրաստված են Միևնույն նյութի մի քանի ծածկույթները չորացվել են 70 °C ջերմաստիճանում 2 րոպե երեսպատման միջև: Յուրաքանչյուր նյութի վերջին շերտը կիրառելուց հետո նմուշները թխվել են 140 °C ջերմաստիճանում 10 րոպե՝ ամբողջական չորացում ապահովելու համար: Էկրանի ավտոմատ հավասարեցման գործառույթը: տպիչն օգտագործվում է հաջորդ շերտերը հարթեցնելու համար: Ինդուկտորի կենտրոնի հետ կապը ձեռք է բերվում կենտրոնական բարձիկի վրա անցք կտրելով և հիմքի հետևի մասում տրաֆարետային տպագրության հետքեր DuPont 5064H թանաքով: Տպագրական սարքավորումների միջև փոխկապակցումը նաև օգտագործում է Dupont: 5064H տրաֆարետային տպագրություն: Նկար 7-ում ցուցադրված ճկուն PCB-ի վրա տպված բաղադրիչները և SMT բաղադրիչները ցուցադրելու համար տպագրված բաղադրիչները միացված են Circuit Works CW2400 հաղորդիչ էպոքսիի միջոցով, իսկ SMT բաղադրիչները միացված են ավանդական զոդման միջոցով:
Լիթիումի կոբալտի օքսիդը (LCO) և գրաֆիտի վրա հիմնված էլեկտրոդները օգտագործվում են համապատասխանաբար որպես մարտկոցի կաթոդ և անոդ: Կաթոդի ցեխը 80% LCO (MTI Corp.), 7.5% գրաֆիտ (KS6, Timcal), 2.5 խառնուրդ է: % ածխածնի սև (Super P, Timcal) և 10% պոլիվինիլիդեն ֆտորիդ (PVDF, Kureha Corp.): Անոդը 84 wt% գրաֆիտի, 4 wt% ածխածնի և 13 wt% PVDF-ի խառնուրդ է: N-մեթիլ-2-պիրոլիդոն (NMP, Sigma Aldrich) օգտագործվում է PVDF կապակցիչը լուծարելու և ցրելու համար: 0,0005 դյույմ հաստությամբ չժանգոտվող պողպատից փայլաթիթեղը և 10 մկմ նիկելային փայլաթիթեղը օգտագործվում են որպես համապատասխանաբար կաթոդի և անոդի ընթացիկ կոլեկտորներ: Թանաքը տպագրվում է ընթացիկ կոլեկցիոների վրա 20 քսիչով տպագրության արագությամբ: մմ/վրկ: Էլեկտրոդը տաքացրեք ջեռոցում 80 °C-ում 2 ժամ՝ լուծիչը հեռացնելու համար: Չորացնելուց հետո էլեկտրոդի բարձրությունը մոտ 60 մկմ է, իսկ ակտիվ նյութի քաշից ելնելով, տեսական հզորությունը 1,65 մԱժ է: /սմ2: Էլեկտրոդները կտրվեցին 1,3 × 1,3 սմ2 չափերով և գիշերը տաքացրին վակուումային ջեռոցում 140°C ջերմաստիճանում, այնուհետև դրանք փակվեցին ալյումինե լամինատե պարկերով ազոտով լցված ձեռնոցների տուփի մեջ: Պոլիպրոպիլենային հիմքի թաղանթի լուծույթ անոդ և կաթոդ և 1M LiPF6 EC/DEC-ում (1:1) օգտագործվում է որպես մարտկոցի էլեկտրոլիտ:
Կանաչ OLED-ը բաղկացած է պոլի(9,9-դիոկտիլֆտորեն-կո-n-(4-բութիլֆենիլ)-դիֆենիլամինից) (TFB) և պոլի(9,9-դիոկտիլֆտորեն-2,7- (2,1,3-բենզոթիադիազոլ-ից): 4, 8-diyl)) (F8BT) ըստ Lochner et al 9-ում նշված ընթացակարգի:
Թաղանթի հաստությունը չափելու համար օգտագործեք Dektak ստիլուսի պրոֆիլավորիչը: Ֆիլմը կտրվել է՝ սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM) հետազոտության համար լայնական հատվածի նմուշ պատրաստելու համար: FEI Quanta 3D դաշտային արտանետման ատրճանակը (FEG) SEM օգտագործվում է տպագիր նյութի կառուցվածքը բնութագրելու համար: ֆիլմը և հաստատեք հաստության չափումը: SEM ուսումնասիրությունն իրականացվել է 20 կՎ արագացնող լարման և 10 մմ տիպիկ աշխատանքային հեռավորության վրա:
DC դիմադրությունը, լարումը և հոսանքը չափելու համար օգտագործեք թվային մուլտիմետր: Ինդուկտորների, կոնդենսատորների և սխեմաների AC դիմադրությունը չափվում է Agilent E4980 LCR հաշվիչի միջոցով 1 ՄՀց-ից ցածր հաճախականությունների համար, իսկ Agilent E5061A ցանցային անալիզատորը օգտագործվում է 500 կՀ-ից բարձր հաճախականությունները չափելու համար: Tektronix TDS 5034 օսցիլոսկոպ՝ լարման կարգավորիչի ալիքի ձևը չափելու համար:
Ինչպես մեջբերել այս հոդվածը. Ostfeld, AE և այլն: Էկրան տպագրություն պասիվ բաղադրիչներ ճկուն էներգիայի էլեկտրոնային սարքավորումների համար.science.Rep. 5, 15959; doi՝ 10.1038/srep15959 (2015):
Նաթան, Ա. և այլք: Ճկուն էլեկտրոնիկա. հաջորդ ամենուր տարածված հարթակը: Գործընթաց IEEE 100, 1486-1517 (2012):
Rabaey, JM Human Intranet. Մի վայր, որտեղ խմբերը հանդիպում են մարդկանց: Թուղթ հրապարակվել է 2015 թվականի դիզայնի, ավտոմատացման և փորձարկման եվրոպական կոնֆերանսում և ցուցահանդեսում, Գրենոբլ, Ֆրանսիա: Սան Խոսե, Կալիֆորնիա. EDA Alliance.637-640 (2015, մարտի 9- 13):
Krebs, FC etc.OE-A OPV demonstrator anno domini 2011. Energy environment.science.4, 4116–4123 (2011):
Ali, M., Prakash, D., Zillger, T., Singh, PK & Hübler, AC printed piezoelectric energy harvesting devices.Advanced Energy Materials.4. 1300427 (2014).
Chen, A., Madan, D., Wright, PK & Evans, JW Dispenser-printed flat thick film thermoelectric Energy Generator.J. Micromechanics Microengineering 21, 104006 (2011):
Gaikwad, AM, Steingart, DA, Ng, TN, Schwartz, DE & Whiting, GL Բարձր պոտենցիալով ճկուն տպագիր մարտկոց, որն օգտագործվում է տպագիր էլեկտրոնային սարքերը սնուցելու համար: App Physics Wright.102, 233302 (2013):
Gaikwad, AM, Arias, AC & Steingart, DA Տպագիր ճկուն մարտկոցների վերջին զարգացումները. մեխանիկական մարտահրավերներ, տպագրական տեխնոլոգիա և ապագա հեռանկարներ: Էներգետիկ տեխնոլոգիա.3, 305–328 (2015):
Hu, Y. և այլն: Լայնածավալ զգայական համակարգ, որը միավորում է մեծ տարածքի էլեկտրոնային սարքերը և CMOS IC-ները կառուցվածքային առողջության մոնիտորինգի համար: IEEE J. Solid State Circuit 49, 513–523 (2014):