ახალი ამბები

გმადლობთ, რომ ეწვიეთ ბუნებას. ბრაუზერის ვერსიას, რომელსაც იყენებთ, აქვს CSS-ის შეზღუდული მხარდაჭერა. საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ ბრაუზერის უფრო ახალი ვერსია (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში). ამავდროულად. , მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ გამოვაჩენთ საიტებს სტილისა და JavaScript-ის გარეშე.
დანამატებს და დაბალტემპერატურულ ბეჭდვის პროცესს შეუძლია მოახდინოს სხვადასხვა ენერგომოხმარებადი და ენერგომოხმარებადი ელექტრონული მოწყობილობების ინტეგრირება მოქნილ სუბსტრატებზე დაბალ ფასად. თუმცა, ამ მოწყობილობებისგან სრული ელექტრონული სისტემების წარმოება ჩვეულებრივ მოითხოვს ელექტროენერგიის ელექტრო მოწყობილობების გადაქცევას სხვადასხვა საოპერაციო ძაბვებს შორის. მოწყობილობები.პასიური კომპონენტები - ინდუქტორები, კონდენსატორები და რეზისტორები - ასრულებენ ისეთ ფუნქციებს, როგორიცაა ფილტრაცია, ენერგიის მოკლევადიანი შენახვა და ძაბვის გაზომვა, რაც აუცილებელია დენის ელექტრონიკაში და ბევრ სხვა პროგრამებში. ამ სტატიაში წარმოგიდგენთ ინდუქტორებს, კონდენსატორებს, რეზისტორები და RLC სქემები ეკრანზე იბეჭდება მოქნილ პლასტმასის სუბსტრატებზე და აცნობებს დიზაინის პროცესს ინდუქტორების სერიული წინააღმდეგობის შესამცირებლად, რათა მათი გამოყენება შესაძლებელი იყოს ელექტროენერგიის ელექტრო მოწყობილობებში. დაბეჭდილი ინდუქტორი და რეზისტორი ჩართულია გამაძლიერებლის რეგულატორის წრეში. წარმოება. ორგანული სინათლის დიოდები და მოქნილი ლითიუმ-იონური ბატარეები. ძაბვის რეგულატორები გამოიყენება დიოდების კვებისათვის ბატარეიდან, რაც აჩვენებს დაბეჭდილი პასიური კომპონენტების პოტენციალს DC-DC გადამყვანის პროგრამებში ტრადიციული ზედაპირის დამაგრების კომპონენტების ჩანაცვლებისთვის.
ბოლო წლებში განვითარდა სხვადასხვა მოქნილი მოწყობილობების გამოყენება აცვიათ და დიდი ფართის ელექტრონულ პროდუქტებში და ნივთების ინტერნეტში1,2. ეს მოიცავს ენერგიის აღების მოწყობილობებს, როგორიცაა photovoltaic 3, piezoelectric 4 და thermoelectric 5; ენერგიის შესანახი მოწყობილობები, როგორიცაა ბატარეები 6, 7; და ენერგომოხმარებადი მოწყობილობები, როგორიცაა სენსორები 8, 9, 10, 11, 12 და სინათლის წყაროები 13. მიუხედავად იმისა, რომ დიდი პროგრესი იქნა მიღწეული ენერგიის ცალკეულ წყაროებსა და დატვირთვებში, ამ კომპონენტების სრულ ელექტრონულ სისტემაში გაერთიანება, როგორც წესი, მოითხოვს ელექტროენერგიის ელექტრონიკას. დაძლიეთ ნებისმიერი შეუსაბამობა ელექტრომომარაგების ქცევასა და დატვირთვის მოთხოვნებს შორის. მაგალითად, ბატარეა წარმოქმნის ცვლად ძაბვას მისი დამუხტვის მდგომარეობის მიხედვით. თუ დატვირთვა მოითხოვს მუდმივ ძაბვას ან უფრო მაღალ ძაბვას, რომელიც ბატარეას შეუძლია გამოიმუშაოს, საჭიროა დენის ელექტრონიკა. .ენერგეტიკული ელექტრონიკა იყენებს აქტიურ კომპონენტებს (ტრანზისტორებს) გადართვის და მართვის ფუნქციების შესასრულებლად, ასევე პასიურ კომპონენტებს (ინდუქტორები, კონდენსატორები და რეზისტორები). მაგალითად, გადართვის რეგულატორის წრეში, ინდუქტორი გამოიყენება ენერგიის შესანახად ყოველი გადართვის ციკლის განმავლობაში. , კონდენსატორი გამოიყენება ძაბვის ტალღის შესამცირებლად, ხოლო ძაბვის გაზომვა, რომელიც საჭიროა უკუკავშირის კონტროლისთვის, ხდება რეზისტორის გამყოფის გამოყენებით.
ენერგეტიკული ელექტრო მოწყობილობები, რომლებიც შესაფერისია ტარებადი მოწყობილობებისთვის (როგორიცაა პულსოქსიმეტრი 9) საჭიროებს რამდენიმე ვოლტს და რამდენიმე მილიამპერს, ჩვეულებრივ ფუნქციონირებს სიხშირის დიაპაზონში ასობით kHz-დან რამდენიმე MHz-მდე და მოითხოვს რამდენიმე μH და რამდენიმე μH ინდუქციურობას და ტევადობა μF არის 14 შესაბამისად. ამ სქემების წარმოების ტრადიციული მეთოდია დისკრეტული კომპონენტების შედუღება ხისტ ბეჭდურ მიკროსქემზე (PCB). მიუხედავად იმისა, რომ ელექტროენერგიის ელექტრო სქემების აქტიური კომპონენტები ჩვეულებრივ გაერთიანებულია ერთ სილიკონის ინტეგრირებულ წრედ (IC), პასიური კომპონენტები ჩვეულებრივ არის გარე, ან საშუალებას აძლევს მორგებულ სქემებს, ან იმის გამო, რომ საჭირო ინდუქციურობა და ტევადობა ძალიან დიდია სილიკონში დასანერგად.
ტრადიციულ PCB-ზე დაფუძნებული წარმოების ტექნოლოგიასთან შედარებით, ელექტრონული მოწყობილობებისა და სქემების დამზადებას დანამატის ბეჭდვის პროცესის მეშვეობით ბევრი უპირატესობა აქვს სიმარტივისა და ღირებულების თვალსაზრისით. ჯერ ერთი, რადგან მიკროსქემის მრავალი კომპონენტი მოითხოვს იგივე მასალებს, როგორიცაა ლითონები კონტაქტებისთვის. და ურთიერთდაკავშირება, ბეჭდვა იძლევა მრავალი კომპონენტის წარმოებას ერთდროულად, შედარებით მცირე დამუშავების საფეხურებითა და მასალების ნაკლები წყაროებით15. დანამატის პროცესების გამოყენება სუბტრაქციული პროცესების ჩასანაცვლებლად, როგორიცაა ფოტოლითოგრაფია და გრავირება, კიდევ უფრო ამცირებს პროცესის სირთულეს და მასალის ნარჩენებს16, 17, 18, და 19. გარდა ამისა, ბეჭდვაში გამოყენებული დაბალი ტემპერატურა თავსებადია მოქნილ და იაფ პლასტმასის სუბსტრატებთან, რაც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს მაღალი სიჩქარით რგოლ-გორვაში წარმოების პროცესები ელექტრონული მოწყობილობების დასაფარად 16, 20 დიდ ფართობზე. აპლიკაციებისთვის რომელიც სრულად ვერ განხორციელდება დაბეჭდილი კომპონენტებით, შემუშავებულია ჰიბრიდული მეთოდები, რომლებშიც ზედაპირზე დამაგრების ტექნოლოგიის (SMT) კომპონენტები დაკავშირებულია მოქნილ სუბსტრატებთან 21, 22, 23 დაბეჭდილი კომპონენტების გვერდით დაბალ ტემპერატურაზე. ამ ჰიბრიდულ მიდგომაში ის ჯერ კიდევ საჭიროა რაც შეიძლება მეტი SMT კომპონენტის ჩანაცვლება ნაბეჭდი ანალოგით, რათა მიიღოთ დამატებითი პროცესების უპირატესობები და გაიზარდოს მიკროსქემის საერთო მოქნილობა. მოქნილი სიმძლავრის ელექტრონიკის რეალიზაციის მიზნით, ჩვენ შევთავაზეთ SMT აქტიური კომპონენტებისა და ეკრანზე დაბეჭდილი პასიურის კომბინაცია. კომპონენტები, განსაკუთრებული აქცენტით მოცულობითი SMT ინდუქტორების გეგმიური სპირალური ინდუქტორებით ჩანაცვლებაზე. ბეჭდური ელექტრონიკის წარმოების სხვადასხვა ტექნოლოგიებს შორის, ტრაფარეტული ბეჭდვა განსაკუთრებით შესაფერისია პასიური კომპონენტებისთვის მისი დიდი ფირის სისქის გამო (რაც აუცილებელია ლითონის მახასიათებლების სერიული წინააღმდეგობის შესამცირებლად. ) და მაღალი ბეჭდვის სიჩქარე, თუნდაც სანტიმეტრის დონის არეების დაფარვისას. იგივე ხდება ხოლმე.მასალა 24.
ენერგეტიკული ელექტრონული აღჭურვილობის პასიური კომპონენტების დანაკარგი უნდა იყოს მინიმუმამდე დაყვანილი, რადგან მიკროსქემის ეფექტურობა პირდაპირ გავლენას ახდენს სისტემის ენერგიის რაოდენობაზე. წინააღმდეგობა. ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ გარკვეული ძალისხმევა გაკეთდა ბეჭდური ხვეულების 25, 26, 27, 28 წინააღმდეგობის შესამცირებლად, ჯერ კიდევ არსებობს მაღალი ეფექტურობის დაბეჭდილი პასიური კომპონენტების დეფიციტი ენერგეტიკული ელექტრონული მოწყობილობებისთვის. დღემდე, ბევრი იტყობინება დაბეჭდილი პასიური. კომპონენტები მოქნილ სუბსტრატებზე შექმნილია რეზონანსულ სქემებში რადიოსიხშირული იდენტიფიკაციისთვის (RFID) ან ენერგიის აღების მიზნით 10, 12, 25, 27, 28, 29, 30, 31. სხვები ფოკუსირებულია მასალის ან წარმოების პროცესის განვითარებაზე და აჩვენებს ზოგად კომპონენტებს 26, 32, 33, 34, რომლებიც არ არის ოპტიმიზირებული კონკრეტული აპლიკაციებისთვის. ამის საპირისპიროდ, დენის ელექტრონული სქემები, როგორიცაა ძაბვის რეგულატორები, ხშირად იყენებენ უფრო დიდ კომპონენტებს, ვიდრე ტიპიური დაბეჭდილი პასიური მოწყობილობები და არ საჭიროებს რეზონანსს, ამიტომ საჭიროა კომპონენტების განსხვავებული დიზაინი.
აქ ჩვენ წარმოგიდგენთ ეკრანზე დაბეჭდილი ინდუქტორების დიზაინს და ოპტიმიზაციას μH დიაპაზონში, რათა მივაღწიოთ ყველაზე მცირე სერიების წინააღმდეგობას და მაღალი ეფექტურობას სიმძლავრის ელექტრონიკასთან დაკავშირებულ სიხშირეებზე. დამზადებულია ეკრანზე დაბეჭდილი ინდუქტორები, კონდენსატორები და რეზისტორები სხვადასხვა კომპონენტის მნიშვნელობით. მოქნილ პლასტმასის სუბსტრატებზე. ამ კომპონენტების ვარგისიანობა მოქნილი ელექტრონული პროდუქტებისთვის პირველად იქნა დემონსტრირებული მარტივი RLC სქემით. დაბეჭდილი ინდუქტორი და რეზისტორი შემდეგ ინტეგრირებულია IC-თან, რათა შექმნან გამაძლიერებელი რეგულატორი. და ბოლოს, ორგანული სინათლის გამოსხივების დიოდი (OLED). ) და იწარმოება მოქნილი ლითიუმ-იონური ბატარეა და გამოიყენება ძაბვის რეგულატორი ბატარეიდან OLED-ის გასაძლიერებლად.
ელექტროენერგეტიკული ელექტრონიკისთვის დაბეჭდილი ინდუქტორების შემუშავების მიზნით, ჩვენ პირველად ვიწინასწარმეტყველეთ ინდუქტორების გეომეტრიების სერიის ინდუქციურობა და DC წინააღმდეგობა, რომელიც ეფუძნება მოჰანში და სხვებში შემოთავაზებულ ფურცლის მიმდინარე მოდელს. 35, და დამზადებულია სხვადასხვა გეომეტრიის ინდუქტორები მოდელის სიზუსტის დასადასტურებლად. ამ ნამუშევარში არჩეული იქნა ინდუქტორისთვის წრიული ფორმა, რადგან უფრო მაღალი ინდუქციურობა 36 შეიძლება მიღწეული იყოს დაბალი წინააღმდეგობით პოლიგონურ გეომეტრიასთან შედარებით. მელნის გავლენა განსაზღვრულია ბეჭდვის ციკლების ტიპი და რაოდენობა წინააღმდეგობაზე. ეს შედეგები შემდეგ გამოიყენეს ამმეტრის მოდელთან ერთად 4.7 μH და 7.8 μH ინდუქტორების შესაქმნელად, რომლებიც ოპტიმიზირებულია მინიმალური DC წინააღმდეგობისთვის.
სპირალური ინდუქტორების ინდუქციურობა და DC წინააღმდეგობა შეიძლება აღწერილი იყოს რამდენიმე პარამეტრით: გარე დიამეტრი do, შემობრუნების სიგანე w და ​​მანძილი s, შემობრუნების რაოდენობა n და გამტარის ფურცლის წინააღმდეგობა Rsheet. სურათი 1a გვიჩვენებს აბრეშუმის ეკრანზე დაბეჭდილი წრიული ინდუქტორის ფოტოს. n = 12-ით, აჩვენებს გეომეტრიულ პარამეტრებს, რომლებიც განსაზღვრავენ მის ინდუქციურობას.მოჰანის და სხვების ამმეტრის მოდელის მიხედვით. 35, ინდუქციურობა გამოითვლება ინდუქტორის გეომეტრიების სერიისთვის, სადაც
(ა) ეკრანზე დაბეჭდილი ინდუქტორის ფოტო, რომელიც აჩვენებს გეომეტრიულ პარამეტრებს. დიამეტრი არის 3 სმ. ინდუქტორების სხვადასხვა გეომეტრიის ინდუქციურობა (b) და DC წინააღმდეგობა (c). ხაზები და ნიშნები შეესაბამება გამოთვლილ და გაზომილ მნიშვნელობებს, შესაბამისად. (d,e) L1 და L2 ინდუქტორების DC წინააღმდეგობები დაბეჭდილია Dupont 5028 და 5064H ვერცხლის მელნით, შესაბამისად.
მაღალ სიხშირეებზე კანის ეფექტი და პარაზიტული ტევადობა შეცვლის ინდუქტორის წინააღმდეგობას და ინდუქციურობას მისი DC მნიშვნელობის მიხედვით. მოსალოდნელია, რომ ინდუქტორი იმუშავებს საკმარისად დაბალ სიხშირეზე, რომ ეს ეფექტები უმნიშვნელო იყოს და მოწყობილობა იქცევა მუდმივი ინდუქციურად. სერიებში მუდმივი წინააღმდეგობით. ამიტომ, ამ ნამუშევარში ჩვენ გავაანალიზეთ კავშირი გეომეტრიულ პარამეტრებს, ინდუქციურობასა და მუდმივ რეზისტენტობას შორის და გამოვიყენეთ შედეგები, რომ მივიღოთ მოცემული ინდუქციური უმცირესი DC წინააღმდეგობით.
ინდუქციურობა და წინააღმდეგობა გამოითვლება გეომეტრიული პარამეტრების სერიისთვის, რომელიც შეიძლება განხორციელდეს ტრაფარეტული ბეჭდვით, და მოსალოდნელია, რომ წარმოიქმნება ინდუქციურობა μH დიაპაზონში. გარე დიამეტრი 3 და 5 სმ, ხაზის სიგანე 500 და 1000 მიკრონი. , და შედარებულია სხვადასხვა შემობრუნება. გაანგარიშებისას დაშვებულია, რომ ფურცლის წინააღმდეგობა არის 47 mΩ/□, რაც შეესაბამება 7 მკმ სისქის Dupont 5028 ვერცხლის მიკროფანტის გამტარ ფენას, რომელიც დაბეჭდილია 400 mesh ეკრანით და პარამეტრით w = s. გამოთვლილი ინდუქციური და წინააღმდეგობის მნიშვნელობები ნაჩვენებია სურათზე 1b და c, შესაბამისად. მოდელი პროგნოზირებს, რომ როგორც ინდუქციურობა, ასევე წინააღმდეგობა იზრდება გარე დიამეტრისა და ბრუნთა რიცხვის მატებასთან ერთად, ან როცა ხაზის სიგანე მცირდება.
მოდელის პროგნოზების სიზუსტის შესაფასებლად, სხვადასხვა გეომეტრიისა და ინდუქტორების ინდუქტორები დამზადდა პოლიეთილენის ტერეფტალატის (PET) სუბსტრატზე. გაზომილი ინდუქციური და წინააღმდეგობის მნიშვნელობები ნაჩვენებია სურათზე 1b და c. მიუხედავად იმისა, რომ წინააღმდეგობა აჩვენებდა გარკვეულ გადახრას. მოსალოდნელი მნიშვნელობა, ძირითადად, დეპონირებული მელნის სისქის და ერთგვაროვნების ცვლილების გამო, ინდუქციურობამ აჩვენა ძალიან კარგი შეთანხმება მოდელთან.
ეს შედეგები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინდუქტორის შესაქმნელად საჭირო ინდუქციით და მინიმალური DC წინააღმდეგობით. მაგალითად, დავუშვათ, საჭიროა 2 μH ინდუქციური. 500 μm და 10 ბრუნი. იგივე ინდუქციური წარმოშობა ასევე შესაძლებელია 5 სმ გარე დიამეტრის, 500 μm ხაზის სიგანისა და 5 ბრუნის ან 1000 μm ხაზის სიგანეზე და 7 ბრუნის გამოყენებით (როგორც ნაჩვენებია სურათზე). ამ სამის წინააღმდეგობების შედარება. 1c სურათზე შესაძლო გეომეტრიით, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ 5 სმ ინდუქტორის ყველაზე დაბალი წინააღმდეგობა, რომლის ხაზის სიგანე 1000 μm არის 34 Ω, რაც დაახლოებით 40% -ით დაბალია, ვიდრე დანარჩენი ორი. ზოგადი დიზაინის პროცესი მოცემული ინდუქციურობის მისაღწევად. მინიმალური წინააღმდეგობის მქონე შეჯამებულია შემდეგნაირად: პირველ რიგში, აირჩიეთ მაქსიმალური დასაშვები გარე დიამეტრი აპლიკაციის მიერ დაწესებული სივრცის შეზღუდვის მიხედვით. შემდეგ ხაზის სიგანე უნდა იყოს რაც შეიძლება დიდი და მაინც მიაღწიოს საჭირო ინდუქციურობას მაღალი შევსების სიჩქარის მისაღებად. (განტოლება (3)).
სისქის გაზრდით ან უფრო მაღალი გამტარობის მასალის გამოყენებით ლითონის ფირის ფურცლის წინააღმდეგობის შესამცირებლად, DC წინააღმდეგობა შეიძლება კიდევ უფრო შემცირდეს ინდუქციურობაზე გავლენის გარეშე. ორი ინდუქტორი, რომელთა გეომეტრიული პარამეტრები მოცემულია ცხრილში 1, სახელწოდებით L1 და L2, დამზადებულია სხვადასხვა რაოდენობის საფარით წინააღმდეგობის ცვლილების შესაფასებლად. მელნის საფარების რაოდენობის მატებასთან ერთად, წინააღმდეგობა მცირდება პროპორციულად, როგორც მოსალოდნელია, როგორც ნაჩვენებია სურათებში 1d და e, რომლებიც არიან ინდუქტორები L1 და L2, შესაბამისად. ნახატები 1d და e აჩვენეთ, რომ საფარის 6 ფენის გამოყენებით, წინააღმდეგობა შეიძლება შემცირდეს 6-ჯერ, ხოლო წინააღმდეგობის მაქსიმალური შემცირება (50-65%) ხდება პირველ ფენასა და 2 ფენას შორის. ვინაიდან მელნის თითოეული ფენა შედარებით თხელია, ამ ინდუქტორების დასაბეჭდად გამოიყენება ქსელის შედარებით მცირე ზომის ეკრანი (400 სტრიქონი ინჩზე), რაც საშუალებას გვაძლევს შევისწავლოთ გამტარის სისქის გავლენა წინაღობაზე. სანამ ნიმუშის მახასიათებლები რჩება ბადის მინიმალურ გარჩევადობაზე დიდი, მსგავსი სისქე (და წინააღმდეგობა) უფრო სწრაფად შეიძლება მიღწეული იქნას მცირე რაოდენობის საფარის დაბეჭდვით დიდი ბადის ზომით. ეს მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას იგივე DC წინააღმდეგობის მისაღწევად, როგორც აქ განხილული 6 დაფარული ინდუქტორი, მაგრამ წარმოების უფრო მაღალი სიჩქარით.
ნახატები 1d და e ასევე აჩვენებს, რომ უფრო გამტარი ვერცხლის ფანტელი მელნის DuPont 5064H გამოყენებით, წინააღმდეგობა მცირდება ორჯერ. ორი მელნით დაბეჭდილი ფილმების SEM მიკროგრაფებიდან (სურათი 1f, g), ეს შეიძლება იყოს დავინახეთ, რომ 5028 მელნის დაბალი გამტარობა განპირობებულია მისი მცირე ნაწილაკების ზომით და მრავალი სიცარიელის არსებობით ნაწილაკებს შორის დაბეჭდილ ფილმში. მეორეს მხრივ, 5064H-ს აქვს უფრო დიდი, უფრო მჭიდროდ დალაგებული ფანტელები, რაც აიძულებს მას უფრო ახლოს იყოს ნაყართან. ვერცხლი.მიუხედავად იმისა, რომ ამ მელნის მიერ წარმოებული ფილმი უფრო თხელია, ვიდრე 5028 მელნი, ერთი ფენით 4 μm და 6 ფენით 22 μm, გამტარობის გაზრდა საკმარისია საერთო წინააღმდეგობის შესამცირებლად.
და ბოლოს, მიუხედავად იმისა, რომ ინდუქციურობა (განტოლება (1)) დამოკიდებულია შემობრუნებების რაოდენობაზე (w + s), წინააღმდეგობა (განტოლება (5)) დამოკიდებულია მხოლოდ ხაზის სიგანეზე w. ამიტომ, w-ის გაზრდით s-სთან მიმართებაში, წინააღმდეგობა შეიძლება კიდევ უფრო შემცირდეს.ორი დამატებითი ინდუქტორი L3 და L4 შექმნილია იმისთვის, რომ ჰქონდეს w = 2s და დიდი გარე დიამეტრი, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 1. ეს ინდუქტორები დამზადებულია DuPont 5064H საფარის 6 ფენით, როგორც ეს ადრე იყო ნაჩვენები. უმაღლესი შესრულება. L3-ის ინდუქციურობა არის 4,720 ± 0,002 μH და წინააღმდეგობა არის 4,9 ± 0,1 Ω, ხოლო L4-ის ინდუქციურობა არის 7,839 ± 0,005 μH და 6,9 ± 0,1 Ω, რომლებიც კარგად შეესაბამება მოდელის პროგნოზს. სისქის, გამტარობისა და w/s-ის ზრდა, ეს ნიშნავს, რომ L/R თანაფარდობა გაიზარდა 1-ლ სურათზე მოცემულ სიდიდესთან შედარებით.
მიუხედავად იმისა, რომ დაბალი DC წინააღმდეგობა იმედისმომცემია, ინდუქტორების ვარგისიანობის შეფასება ენერგეტიკული ელექტრონული მოწყობილობებისთვის, რომლებიც მუშაობენ kHz-MHz დიაპაზონში, მოითხოვს დახასიათებას AC სიხშირეებზე. სურათი 2a გვიჩვენებს L3 და L4-ის წინააღმდეგობისა და რეაქტიულობის სიხშირეზე დამოკიდებულებას. 10 MHz ქვემოთ სიხშირეებისთვის. წინააღმდეგობა რჩება უხეშად მუდმივი მის DC მნიშვნელობაზე, ხოლო რეაქტიულობა იზრდება წრფივად სიხშირით, რაც ნიშნავს, რომ ინდუქციური მუდმივია, როგორც მოსალოდნელია. თვითრეზონანსული სიხშირე განისაზღვრება, როგორც სიხშირე, რომლის დროსაც წინაღობა იცვლება ინდუქციურიდან ტევადობით. L3 არის 35.6 ± 0.3 MHz და L4 არის 24.3 ± 0.6 MHz. ხარისხის ფაქტორის Q სიხშირეზე დამოკიდებულება (ტოლია ωL/R) ნაჩვენებია ნახაზზე 2b.L3 და L4 აღწევს მაქსიმალურ ხარისხის ფაქტორებს 35 ± 1 და 33 ± 1. 11 და 16 MHz სიხშირეზე, შესაბამისად. რამდენიმე μH და შედარებით მაღალი Q MHz სიხშირეზე ამ ინდუქტორებს საკმარისად აქცევს ტრადიციული ზედაპირული ინდუქტორების ჩანაცვლებისთვის დაბალი სიმძლავრის DC-DC გადამყვანებში.
L3 და L4 ინდუქტორების გაზომილი წინააღმდეგობა R და რეაქტიულობა X (a) და ხარისხის ფაქტორი Q (b) დაკავშირებულია სიხშირესთან.
მოცემული ტევადობისთვის საჭირო ნაკვალევის მინიმიზაციის მიზნით, უმჯობესია გამოვიყენოთ კონდენსატორის ტექნოლოგია დიდი სპეციფიური ტევადობით, რომელიც უდრის ε დიელექტრიკულ მუდმივას გაყოფილი დიელექტრიკის სისქეზე. ამ სამუშაოში ჩვენ ავირჩიეთ ბარიუმის ტიტანატის კომპოზიტი. როგორც დიელექტრიკი, რადგან მას აქვს უფრო მაღალი ეფსილონი, ვიდრე სხვა ხსნარით დამუშავებული ორგანული დიელექტრიკები. დიელექტრიკული ფენა იბეჭდება ეკრანზე ორ ვერცხლის გამტარს შორის, რათა შეიქმნას ლითონის დიელექტრიკული ლითონის სტრუქტურა. კონდენსატორები სხვადასხვა ზომის სანტიმეტრებში, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3a. , დამზადებულია დიელექტრიკული მელნის ორი ან სამი ფენის გამოყენებით კარგი მოსავლიანობის შესანარჩუნებლად. ნახაზი 3b გვიჩვენებს წარმომადგენლობითი კონდენსატორის ჯვარედინი SEM მიკროგრაფს, რომელიც დამზადებულია დიელექტრიკის ორი ფენით, საერთო დიელექტრიკის სისქით 21 μm. ზედა და ქვედა ელექტროდები არის ერთი ფენა და ექვს ფენა 5064H შესაბამისად. ბარიუმის ტიტანატის მიკროს ნაწილაკები ჩანს SEM სურათზე, რადგან უფრო ნათელი ადგილები გარშემორტყმულია მუქი ორგანული შემკვრელით. დიელექტრიკული მელანი კარგად სველებს ქვედა ელექტროდს და ქმნის მკაფიო ინტერფეისს. დაბეჭდილი ლითონის ფილმი, როგორც ნაჩვენებია ილუსტრაციაზე უფრო მაღალი გადიდებით.
(ა) კონდენსატორის ფოტო ხუთი განსხვავებული არეებით. (ბ) კონდენსატორის ჯვარედინი SEM მიკროგრაფია დიელექტრიკის ორი ფენით, ბარიუმის ტიტანატის დიელექტრიკის და ვერცხლის ელექტროდების ჩვენებით. (გ) კონდენსატორების ტევადობა 2 და 3 ბარიუმის ტიტანატით. დიელექტრიკული ფენები და სხვადასხვა არეები, გაზომილი 1 MHz.
ტევადობა მოსალოდნელი ფართობის პროპორციულია. როგორც 3c სურათზეა ნაჩვენები, ორფენიანი დიელექტრიკის სპეციფიური ტევადობა არის 0,53 nF/cm2, ხოლო სამშრიანი დიელექტრიკის სპეციფიკური ტევადობა არის 0,33 nF/cm2. ეს მნიშვნელობები შეესაბამება დიელექტრიკულ მუდმივას 13. ტევადობა და გაფრქვევის ფაქტორი (DF) ასევე გაზომილი იყო სხვადასხვა სიხშირეზე, როგორც ნაჩვენებია 3d სურათზე, 2.25 სმ2 კონდენსატორისთვის დიელექტრიკის ორი ფენით. ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ტევადობა შედარებით ბრტყელი იყო ინტერესის სიხშირის დიაპაზონში, გაიზარდა 20% -ით. 1-დან 10 MHz-მდე, ხოლო იმავე დიაპაზონში, DF გაიზარდა 0.013-დან 0.023-მდე. ვინაიდან გაფრქვევის ფაქტორი არის ენერგიის დაკარგვის თანაფარდობა თითოეულ AC ციკლში შენახულ ენერგიასთან, DF 0.02 ნიშნავს, რომ დამუშავებული სიმძლავრის 2%. კონდენსატორის მიერ არის მოხმარებული. ეს დანაკარგი ჩვეულებრივ გამოიხატება როგორც სიხშირეზე დამოკიდებული ეკვივალენტური სერიული წინააღმდეგობა (ESR), რომელიც დაკავშირებულია კონდენსატორთან სერიაში, რომელიც უდრის DF/ωC. როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3d, 1 MHz-ზე მეტი სიხშირეებისთვის, ESR არის 1,5 Ω-ზე დაბალი, ხოლო 4 MHz-ზე მეტი სიხშირეებისთვის, ESR არის 0,5 Ω-ზე დაბალი. მიუხედავად იმისა, რომ ამ კონდენსატორის ტექნოლოგიის გამოყენებით, μF კლასის კონდენსატორები, რომლებიც საჭიროა DC-DC კონვერტორებისთვის საჭიროებენ ძალიან დიდ ფართობს, მაგრამ 100 pF- nF ტევადობის დიაპაზონი და ამ კონდენსატორების დაბალი დანაკარგი მათ შესაფერისს ხდის სხვა აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ფილტრები და რეზონანსული სქემები. ტევადობის გასაზრდელად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მეთოდები. უფრო მაღალი დიელექტრიკული მუდმივი ზრდის სპეციფიკურ ტევადობას 37; მაგალითად, ამის მიღწევა შესაძლებელია მელანში ბარიუმის ტიტანატის ნაწილაკების კონცენტრაციის გაზრდით. უფრო მცირე დიელექტრიკის სისქის გამოყენება შეიძლება, თუმცა ამისათვის საჭიროა ქვედა ელექტროდი უფრო დაბალი უხეშობით, ვიდრე ეკრანზე დაბეჭდილი ვერცხლის ფანტელი. უფრო თხელი, დაბალი უხეშობის კონდენსატორი. ფენების დეპონირება შესაძლებელია ჭავლური ბეჭდვით 31 ან გრავიურული ბეჭდვით 10, რომელიც შეიძლება გაერთიანდეს ტრაფარეტულ ბეჭდვის პროცესთან. და ბოლოს, ლითონისა და დიელექტრიკის მრავალი მონაცვლეობითი ფენა შეიძლება დაწყობილი და დაბეჭდილი და დაკავშირება პარალელურად, რითაც გაზრდის ტევადობას 34 ერთეულ ფართობზე. .
ძაბვის გამყოფი, რომელიც შედგება წყვილი რეზისტორებისგან, ჩვეულებრივ გამოიყენება ძაბვის გაზომვის შესასრულებლად, რომელიც საჭიროა ძაბვის რეგულატორის უკუკავშირის კონტროლისთვის. ამ ტიპის გამოყენებისთვის, დაბეჭდილი რეზისტორის წინაღობა უნდა იყოს kΩ-MΩ დიაპაზონში და განსხვავებას შორის. მოწყობილობები მცირეა. აქ აღმოჩნდა, რომ ერთი ფენის ეკრანზე დაბეჭდილი ნახშირბადის მელნის ფურცლის წინააღმდეგობა იყო 900 Ω/□. ეს ინფორმაცია გამოიყენება ორი ხაზოვანი რეზისტორების (R1 და R2) და სერპენტინური რეზისტორის (R3) შესაქმნელად. ) ნომინალური წინააღმდეგობებით 10 kΩ, 100 kΩ და 1,5 MΩ. ნომინალურ მნიშვნელობებს შორის წინააღმდეგობა მიიღწევა მელნის ორი ან სამი ფენის დაბეჭდვით, როგორც ნაჩვენებია 4-ზე და სამი წინააღმდეგობის ფოტოები. გააკეთეთ 8- თითოეული ტიპის 12 ნიმუში; ყველა შემთხვევაში, წინააღმდეგობის სტანდარტული გადახრა არის 10% ან ნაკლები. ნიმუშების წინააღმდეგობის ცვლილება ორი ან სამი ფენის საფარით, როგორც წესი, ოდნავ უფრო მცირეა, ვიდრე ნიმუშების ერთი ფენის საფარი. მცირე ცვლილება გაზომილ წინააღმდეგობაში. და მჭიდრო შეთანხმება ნომინალურ მნიშვნელობასთან მიუთითებს იმაზე, რომ ამ დიაპაზონში სხვა წინააღმდეგობების მიღება შესაძლებელია პირდაპირ რეზისტორის გეომეტრიის შეცვლით.
რეზისტორის სამი განსხვავებული გეომეტრია სხვადასხვა რაოდენობის ნახშირბადის რეზისტენტული მელნის საფარით. სამი რეზისტორების ფოტო ნაჩვენებია მარჯვნივ.
RLC სქემები არის რეზისტორების, ინდუქტორების და კონდენსატორების კომბინაციების კლასიკური სახელმძღვანელოს მაგალითები, რომლებიც გამოიყენება რეალურ დაბეჭდილ სქემებში ინტეგრირებული პასიური კომპონენტების ქცევის დემონსტრირებისა და შესამოწმებლად. ამ წრეში 8 μH ინდუქტორი და 0.8 nF კონდენსატორი დაკავშირებულია სერიაში, და მათთან პარალელურად არის დაკავშირებული 25 kΩ რეზისტორი. მოქნილი მიკროსქემის ფოტო ნაჩვენებია სურათზე 5a. ამ სპეციალური სერიულ-პარალელური კომბინაციის არჩევის მიზეზი არის ის, რომ მისი ქცევა განისაზღვრება სამი განსხვავებული სიხშირის კომპონენტიდან, ისე, რომ თითოეული კომპონენტის მუშაობის ხაზგასმა და შეფასება შესაძლებელია. ინდუქტორის 7 Ω სერიის წინააღმდეგობის და კონდენსატორის 1.3 Ω ESR-ის გათვალისწინებით, გამოითვალა მიკროსქემის მოსალოდნელი სიხშირის პასუხი. მიკროსქემის დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე 5b და გამოთვლილი წინაღობის ამპლიტუდა და ფაზა და გაზომილი მნიშვნელობები ნაჩვენებია სურათებში 5c და d. დაბალ სიხშირეებზე, კონდენსატორის მაღალი წინაღობა ნიშნავს, რომ მიკროსქემის ქცევა განისაზღვრება 25 kΩ რეზისტორით. სიხშირის მატებასთან ერთად, წინაღობა LC გზა მცირდება; მთელი მიკროსქემის ქცევა ტევადულია მანამ, სანამ რეზონანსული სიხშირე არ არის 2.0 MHz. რეზონანსული სიხშირის ზემოთ დომინირებს ინდუქციური წინაღობა. სურათი 5 ნათლად აჩვენებს შესანიშნავ შეთანხმებას გამოთვლილ და გაზომილ მნიშვნელობებს შორის სიხშირის მთელ დიაპაზონში. ეს ნიშნავს, რომ გამოყენებული მოდელი აქ (სადაც ინდუქტორები და კონდენსატორები იდეალური კომპონენტებია სერიული წინააღმდეგობით) ზუსტია მიკროსქემის ქცევის პროგნოზირებისთვის ამ სიხშირეებზე.
(ა) ეკრანზე დაბეჭდილი RLC მიკროსქემის ფოტო, რომელიც იყენებს 8 μH ინდუქტორისა და 0,8 nF კონდენსატორის სერიულ კომბინაციას 25 kΩ რეზისტორის პარალელურად. ,დ) მიკროსქემის წინაღობის ამპლიტუდა (c) და ფაზა (დ).
დაბოლოს, დაბეჭდილი ინდუქტორები და რეზისტორები დანერგილია გამაძლიერებლის რეგულატორში. ამ დემონსტრაციაში გამოყენებული IC არის Microchip MCP1640B14, რომელიც არის PWM-ზე დაფუძნებული სინქრონული გამაძლიერებელი რეგულატორი 500 kHz ოპერაციული სიხშირით. მიკროსქემის დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე 6a.A. 4,7 μH ინდუქტორი და ორი კონდენსატორი (4,7 μF და 10 μF) გამოიყენება ენერგიის შესანახ ელემენტად, ხოლო წყვილი რეზისტორები გამოიყენება უკუკავშირის კონტროლის გამომავალი ძაბვის გასაზომად. აირჩიეთ წინააღმდეგობის მნიშვნელობა გამომავალი ძაბვის 5 ვ-მდე დასარეგულირებლად. წრე დამზადებულია PCB-ზე და მისი შესრულება იზომება დატვირთვის წინააღმდეგობისა და შეყვანის ძაბვის დიაპაზონში 3-დან 4 ვ-მდე ლითიუმ-იონური ბატარეის სიმულაციისთვის სხვადასხვა დატენვის მდგომარეობაში. დაბეჭდილი ინდუქტორების და რეზისტორების ეფექტურობა შედარებულია SMT ინდუქტორების და რეზისტორების ეფექტურობა.SMT კონდენსატორები გამოიყენება ყველა შემთხვევაში, რადგან ამ განაცხადისთვის საჭირო ტევადობა ძალიან დიდია დაბეჭდილი კონდენსატორებით დასასრულებლად.
(ა) ძაბვის სტაბილიზაციის წრედის დიაგრამა. (b–d) (b) Vout, (c) Vsw, და (დ) ინდუქტორში შემომავალი დენის ტალღის ფორმები, შეყვანის ძაბვა არის 4.0 V, დატვირთვის წინააღმდეგობა 1 kΩ, და ბეჭდური ინდუქტორი გამოიყენება გასაზომად. ამ გაზომვისთვის გამოიყენება ზედაპირული დამაგრების რეზისტორები და კონდენსატორები. ) ზედაპირზე დამაგრების და დაბეჭდილი მიკროსქემის ეფექტურობის თანაფარდობა ნაჩვენებია (e).
4.0 ვ შეყვანის ძაბვისა და 1000 Ω დატვირთვის წინააღმდეგობისთვის, დაბეჭდილი ინდუქტორების გამოყენებით გაზომილი ტალღების ფორმები ნაჩვენებია სურათზე 6b-d. სურათი 6c გვიჩვენებს ძაბვას IC-ის Vsw ტერმინალზე; ინდუქტორის ძაბვა არის Vin-Vsw. ნახაზი 6d გვიჩვენებს ინდუქტორში შემავალ დენს. მიკროსქემის ეფექტურობა SMT და დაბეჭდილი კომპონენტებით ნაჩვენებია სურათზე 6e, როგორც შეყვანის ძაბვისა და დატვირთვის წინააღმდეგობის ფუნქცია, ხოლო ნახაზი 6f გვიჩვენებს ეფექტურობის კოეფიციენტს SMT კომპონენტების დაბეჭდილი კომპონენტების ეფექტურობა, რომელიც იზომება SMT კომპონენტების გამოყენებით, მსგავსია მწარმოებლის მონაცემთა ფურცელში მოცემული მოსალოდნელი მნიშვნელობისა. SMT ინდუქტორების უფრო მაღალი სერიის წინააღმდეგობის გამო. თუმცა, უფრო მაღალი შეყვანის ძაბვისა და უფრო მაღალი გამომავალი დენის შემთხვევაში, წინააღმდეგობის დაკარგვა ხდება ნაკლებად მნიშვნელოვანი და დაბეჭდილი ინდუქტორების მოქმედება უახლოვდება SMT ინდუქტორებს. დატვირთვის წინააღმდეგობისთვის >500 Ω და Vin. = 4.0 V ან > 750 Ω და Vin = 3.5 V, დაბეჭდილი ინდუქტორების ეფექტურობა SMT ინდუქტორების 85%-ზე მეტია.
ნახაზზე 6d დენის ტალღის შედარება დენის გაზომულ დანაკარგთან გვიჩვენებს, რომ წინაღობის დაკარგვა ინდუქტორში არის ეფექტურობის განსხვავების მთავარი მიზეზი, როგორც მოსალოდნელი იყო. შემავალი და გამომავალი სიმძლავრე იზომება 4.0 ვ-ზე. შეყვანის ძაბვა და 1000 Ω დატვირთვის წინააღმდეგობა არის 30.4 მვტ და 25.8 მვტ SMT კომპონენტების მქონე სქემებისთვის და 33.1 მვტ და 25.2 მვტ ბეჭდური კომპონენტებით სქემებისთვის. შესაბამისად, დაბეჭდილი წრედის დანაკარგი არის 7.9 მვტ, რაც 3.4 მვტ-ით მეტია. ჩართვა SMT კომპონენტებით. RMS ინდუქტორის დენი გამოთვლილი ტალღის ფორმიდან 6d არის 25.6 mA. ვინაიდან მისი სერიული წინააღმდეგობა არის 4,9 Ω, სიმძლავრის მოსალოდნელი დანაკარგი არის 3,2 მვტ. ეს არის გაზომილი 3,4 მვტ მუდმივი სიმძლავრის სხვაობის 96%. გარდა ამისა, წრე მზადდება დაბეჭდილი ინდუქტორებით და დაბეჭდილი რეზისტორებით, დაბეჭდილი ინდუქტორებით და SMT რეზისტორებით, და მათ შორის ეფექტურობის მნიშვნელოვანი განსხვავება არ შეინიშნება.
შემდეგ ძაბვის რეგულატორი მზადდება მოქნილ PCB-ზე (სქემის ბეჭდვა და SMT კომპონენტის შესრულება ნაჩვენებია დამატებით სურათზე S1) და უკავშირდება მოქნილ ლითიუმ-იონურ ბატარეას, როგორც ენერგიის წყაროს და OLED მასივს, როგორც დატვირთვას. ლოხნერის და სხვ. 9 OLED-ების წარმოებისთვის, თითოეული OLED პიქსელი მოიხმარს 0,6 mA-ს 5 ვ-ზე. ბატარეა იყენებს ლითიუმის კობალტის ოქსიდს და გრაფიტს, როგორც კათოდს და ანოდს, შესაბამისად, და დამზადებულია ექიმის დანის საფარით, რაც ბატარეის დაბეჭდვის ყველაზე გავრცელებული მეთოდია. ბატარეის სიმძლავრე არის 16 mAh, ხოლო ტესტის დროს ძაბვა არის 4.0V. ნახაზი 7 გვიჩვენებს მიკროსქემის ფოტოს მოქნილ PCB-ზე, რომელიც კვებავს პარალელურად დაკავშირებულ სამ OLED პიქსელს. დემონსტრირებამ აჩვენა დაბეჭდილი ენერგიის კომპონენტების პოტენციალი ინტეგრირება სხვასთან. მოქნილი და ორგანული მოწყობილობები უფრო რთული ელექტრონული სისტემების შესაქმნელად.
ძაბვის რეგულატორის მიკროსქემის ფოტო მოქნილ PCB-ზე დაბეჭდილი ინდუქტორებისა და რეზისტორების გამოყენებით, მოქნილი ლითიუმ-იონური ბატარეების გამოყენებით სამი ორგანული LED-ის გასაძლიერებლად.
ჩვენ ვაჩვენეთ ეკრანზე დაბეჭდილი ინდუქტორები, კონდენსატორები და რეზისტორები მნიშვნელობების დიაპაზონით მოქნილ PET სუბსტრატებზე, რათა შევცვალოთ ზედაპირული სამონტაჟო კომპონენტები ელექტრონულ მოწყობილობებში. ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ დიდი დიამეტრის სპირალის შექმნით, შევსების სიჩქარე , და ხაზის სიგანე-სივრცის სიგანის თანაფარდობა და დაბალი წინააღმდეგობის მელნის სქელი ფენის გამოყენებით. ეს კომპონენტები ინტეგრირებულია სრულად დაბეჭდილ და მოქნილ RLC წრეში და ავლენს პროგნოზირებად ელექტრულ ქცევას kHz-MHz სიხშირის დიაპაზონში, რაც ყველაზე დიდია. ინტერესი ენერგეტიკული ელექტრონიკის მიმართ.
ბეჭდური სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობების ტიპიური გამოყენების შემთხვევებია აცვიათ ან პროდუქტში ინტეგრირებული მოქნილი ელექტრონული სისტემები, რომლებიც იკვებება მოქნილი მრავალჯერადი დატენვის ბატარეებით (როგორიცაა ლითიუმ-იონი), რომელსაც შეუძლია ცვლადი ძაბვის გამომუშავება დამუხტვის მდგომარეობის მიხედვით. თუ დატვირთვა (ბეჭდვის ჩათვლით და ორგანული ელექტრონული მოწყობილობა) საჭიროებს მუდმივ ძაბვას ან უფრო მაღალ ძაბვას, ვიდრე ბატარეის გამომავალი ძაბვა, საჭიროა ძაბვის რეგულატორი. ამ მიზეზით, დაბეჭდილი ინდუქტორები და რეზისტორები ინტეგრირებულია ტრადიციული სილიკონის IC-ებთან ერთად გამაძლიერებელ რეგულატორში, რათა OLED-ს მუდმივი ძაბვა მიაწოდოს. 5 ვ ცვლადი ძაბვის ბატარეის კვების წყაროდან. დატვირთვის დენისა და შეყვანის ძაბვის გარკვეული დიაპაზონის ფარგლებში, ამ მიკროსქემის ეფექტურობა აღემატება საკონტროლო მიკროსქემის ეფექტურობის 85%-ს ზედაპირული დამაგრების ინდუქტორებისა და რეზისტორების გამოყენებით. მიუხედავად მასალისა და გეომეტრიული ოპტიმიზაციისა, რეზისტენტული დანაკარგები ინდუქტორში კვლავ შემაკავებელი ფაქტორია მიკროსქემის მუშაობისთვის მაღალ დენის დონეზე (შეყვანის დენი დაახლოებით 10 mA-ზე მეტი). თუმცა, უფრო დაბალი დენის დროს, დანაკარგები ინდუქტორში მცირდება და მთლიანი შესრულება შეზღუდულია ეფექტურობით. ვინაიდან ბევრი დაბეჭდილი და ორგანული მოწყობილობა მოითხოვს შედარებით დაბალ დენებს, როგორიცაა ჩვენს დემონსტრირებაში გამოყენებული მცირე OLED-ები, ბეჭდური დენის ინდუქტორები შეიძლება ჩაითვალოს შესაფერისად ასეთი აპლიკაციებისთვის. შეიძლება მიღწეული იყოს უფრო მაღალი საერთო კონვერტორის ეფექტურობა.
ამ ნამუშევარში, ძაბვის რეგულატორი აგებულია ტრადიციულ PCB-ზე, მოქნილ PCB-ზე და ზედაპირზე დამაგრების კომპონენტების შედუღების ტექნოლოგიაზე, ხოლო დაბეჭდილი კომპონენტი დამზადებულია ცალკეულ სუბსტრატზე. თუმცა, დაბალი ტემპერატურის და მაღალი სიბლანტის მელანები გამოიყენება ეკრანის წარმოებისთვის. დაბეჭდილმა ფილმებმა უნდა დაუშვან პასიურ კომპონენტებს, ისევე როგორც მოწყობილობასა და ზედაპირზე დამაგრების კომპონენტის კონტაქტურ ბალიშებს შორის დაბეჭდვის შესაძლებლობა ნებისმიერ სუბსტრატზე. მთელი წრე უნდა აშენდეს იაფ სუბსტრატებზე (როგორიცაა PET) გამოკლების პროცესების საჭიროების გარეშე, როგორიცაა PCB გრავირება. ამიტომ, ამ ნაშრომში შემუშავებული ეკრანზე დაბეჭდილი პასიური კომპონენტები გზას გაუხსნის მოქნილ ელექტრონულ სისტემებს, რომლებიც აერთიანებს ენერგიასა და დატვირთვას. მაღალი ხარისხის სიმძლავრის ელექტრონიკით, იაფი სუბსტრატების გამოყენებით, ძირითადად დანამატის პროცესებით და ზედაპირული სამონტაჟო კომპონენტების მინიმალური რაოდენობა.
Asys ASP01M ეკრანის პრინტერისა და Dynamesh Inc.-ის მიერ მოწოდებული უჟანგავი ფოლადის ეკრანის გამოყენებით, პასიური კომპონენტების ყველა ფენა დაიბეჭდა მოქნილ PET სუბსტრატზე 76 μm სისქით. ლითონის ფენის ზომა არის 400 სტრიქონი ინჩზე და 250 ხაზები თითო ინჩზე დიელექტრიკული ფენისთვის და წინააღმდეგობის ფენისთვის. გამოიყენეთ 55 ნ საწუწნი ძალა, ბეჭდვის სიჩქარე 60 მმ/წმ, გატეხვის მანძილი 1,5 მმ და სერილორის სქელი 65 სიხისტით (ლითონისთვის და რეზისტენტული ფენები) ან 75 (დიელექტრიკული ფენებისთვის) ტრაფარეტისთვის.
გამტარი ფენები - ინდუქტორები და კონდენსატორებისა და რეზისტორების კონტაქტები - იბეჭდება DuPont 5082 ან DuPont 5064H ვერცხლის მიკროფანტის მელნით. რეზისტორი იბეჭდება DuPont 7082 ნახშირბადის გამტარი. გამოიყენება. დიელექტრიკის თითოეული ფენა იწარმოება ორგადასასვლელი (სველი-სველი) ბეჭდვის ციკლის გამოყენებით ფილმის ერთგვაროვნების გასაუმჯობესებლად. თითოეული კომპონენტისთვის შესწავლილი იქნა მრავალი ბეჭდვის ციკლის გავლენა კომპონენტის მუშაობასა და ცვალებადობაზე. ნიმუშები დამზადებულია ერთი და იმავე მასალის მრავალჯერადი საფარი გაშრეს 70 °C ტემპერატურაზე 2 წუთის განმავლობაში საფარებს შორის. თითოეული მასალის ბოლო ფენის წასმის შემდეგ ნიმუშები გამოაცხვეს 140 °C ტემპერატურაზე 10 წუთის განმავლობაში სრული გაშრობის უზრუნველსაყოფად. ეკრანის ავტომატური გასწორების ფუნქცია. პრინტერი გამოიყენება შემდგომი ფენების გასასწორებლად. ინდუქტორის ცენტრთან კონტაქტი მიიღწევა შუა ხვრელის გაჭრით და ტრაფარეტის ბეჭდვის კვალი სუბსტრატის უკანა მხარეს DuPont 5064H მელნით. საბეჭდი მოწყობილობების ურთიერთდაკავშირება ასევე იყენებს Dupont-ს. 5064H ტრაფარეტის ბეჭდვა. ნაბეჭდი კომპონენტებისა და SMT კომპონენტების გამოსაჩენად მოქნილ PCB-ზე, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 7, დაბეჭდილი კომპონენტები დაკავშირებულია Circuit Works CW2400 გამტარ ეპოქსიდით, ხოლო SMT კომპონენტები დაკავშირებულია ტრადიციული შედუღებით.
ლითიუმის კობალტის ოქსიდი (LCO) და გრაფიტზე დაფუძნებული ელექტროდები გამოიყენება, როგორც ბატარეის კათოდი და ანოდი, შესაბამისად. კათოდური ნალექი არის 80% LCO (MTI Corp.), 7.5% გრაფიტის (KS6, Timcal), 2.5 ნარევი. % ნახშირბადის შავი (Super P, Timcal) და 10% პოლივინილიდენ ფტორიდი (PVDF, Kureha Corp.). ) ანოდი არის 84wt% გრაფიტის, 4wt% ნახშირბადის შავი და 13wt% PVDF-ის ნარევი. მორევის მიქსერით მთელი ღამის განმავლობაში. მმ/წმ. გააცხელეთ ელექტროდი ღუმელში 80 °C-ზე 2 საათის განმავლობაში გამხსნელის მოსაშორებლად. ელექტროდის სიმაღლე გაშრობის შემდეგ არის დაახლოებით 60 μm, ხოლო აქტიური მასალის წონის მიხედვით, თეორიული ტევადობა არის 1.65 mAh. /სმ2. ელექტროდები დაჭრეს 1,3 × 1,3 სმ2 ზომებად და გააცხელეს ვაკუუმურ ღუმელში 140°C-ზე მთელი ღამის განმავლობაში, შემდეგ კი დალუქეს ალუმინის ლამინატის პარკებით აზოტით სავსე ხელთათმანების ყუთში. პოლიპროპილენის საბაზისო ფირის ხსნარი. ანოდი და კათოდი და 1M LiPF6 EC/DEC-ში (1:1) გამოიყენება როგორც ბატარეის ელექტროლიტი.
მწვანე OLED შედგება პოლი(9,9-დიოქტილფტორენ-კო-n-(4-ბუტილფენილ)-დიფენილამინი) (TFB) და პოლი((9,9-დიოქტილფტორენ-2,7- (2,1,3-ბენზოთიადიაზოლი-) 4, 8-diyl)) (F8BT) Lochner et al. 9-ში აღწერილი პროცედურის მიხედვით.
გამოიყენეთ Dektak სტილუსის პროფილერი ფირის სისქის გასაზომად. ფილმი მოჭრილი იყო სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის (SEM) გამოსაკვლევად განივი კვეთის ნიმუშის მოსამზადებლად. FEI Quanta 3D საველე ემისიის იარაღი (FEG) SEM გამოიყენება დაბეჭდილი მასალის სტრუქტურის დასახასიათებლად. გადაიღეთ გადაღება და დაადასტურეთ სისქის გაზომვა.SEM კვლევა ჩატარდა 20 კევ აჩქარების ძაბვაზე და ტიპიური სამუშაო მანძილით 10 მმ.
გამოიყენეთ ციფრული მულტიმეტრი DC წინააღმდეგობის, ძაბვის და დენის გასაზომად. ინდუქტორების, კონდენსატორებისა და სქემების AC წინაღობა იზომება Agilent E4980 LCR მრიცხველის გამოყენებით 1 MHz-ზე დაბალი სიხშირეებისთვის და Agilent E5061A ქსელის ანალიზატორი გამოიყენება 500 kHz-ზე მეტი სიხშირეების გასაზომად. Tektronix TDS 5034 ოსცილოსკოპი ძაბვის რეგულატორის ტალღის ფორმის გასაზომად.
როგორ მოვიყვანოთ ეს სტატია: Ostfeld, AE და ა.შ. პასიური კომპონენტების ეკრანული ბეჭდვა მოქნილი სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობებისთვის.science.Rep. 5, 15959; doi: 10.1038/srep15959 (2015).
Nathan, A. et al.Flexible electronics: the next ubiquitous platform.Process IEEE 100, 1486-1517 (2012).
Rabaey, JM Human Intranet: ადგილი, სადაც ჯგუფები ხვდებიან ადამიანებს. ნაშრომი გამოქვეყნდა 2015 წლის ევროპულ კონფერენციაზე და გამოფენაზე დიზაინის, ავტომატიზაციისა და ტესტირების შესახებ, გრენობლი, საფრანგეთი. სან ხოსე, კალიფორნია: EDA Alliance.637-640 (2015, 9 მარტი- 13).
Krebs, FC etc.OE-A OPV demonstrator anno domini 2011. ენერგეტიკული გარემო.მეცნიერება.4, 4116–4123 (2011).
Ali, M., Prakash, D., Zillger, T., Singh, PK & Hübler, AC ბეჭდური პიეზოელექტრული ენერგიის აღების მოწყობილობები.მოწინავე ენერგეტიკული მასალები.4. 1300427 (2014 წ.).
Chen, A., Madan, D., Wright, PK & Evans, JW დისპენსერით დაბეჭდილი ბრტყელი სქელი ფირის თერმოელექტრული ენერგიის გენერატორი.J. Micromechanics Microengineering 21, 104006 (2011).
Gaikwad, AM, Steingart, DA, Ng, TN, Schwartz, DE & Whiting, GL მოქნილი მაღალი პოტენციალის დაბეჭდილი ბატარეა, რომელიც გამოიყენება ბეჭდური ელექტრონული მოწყობილობების კვებისათვის. App Physics Wright.102, 233302 (2013).
Gaikwad, AM, Arias, AC & Steingart, DA ბეჭდური მოქნილი ბატარეების უახლესი განვითარება: მექანიკური გამოწვევები, ბეჭდვის ტექნოლოგია და სამომავლო პერსპექტივები. ენერგეტიკული ტექნოლოგია.3, 305–328 (2015).
Hu, Y. და ა.შ. ფართომასშტაბიანი სენსორული სისტემა, რომელიც აერთიანებს დიდი ფართობის ელექტრონულ მოწყობილობებს და CMOS IC-ებს სტრუქტურული ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის.IEEE J. Solid State Circuit 49, 513–523 (2014).