habarlar

Goşundylar we pes temperaturaly çap etmek prosesi dürli energiýa sarp edýän we güýç sarp edýän elektron enjamlaryny arzan bahadan çeýe substratlara birleşdirip biler. Şeýle-de bolsa, bu enjamlardan doly elektron ulgamlarynyň öndürilmegi, adatça, dürli elektrik naprýa betweeneniýeleriniň arasynda öwrülmegi üçin güýçli elektron enjamlaryny talap edýär. enjamlar. Passiw komponentler - induktorlar, kondensatorlar we rezistorlar - elektrik elektronikasynda we beýleki köp sanly programmada zerur bolan süzgüç, gysga möhletli energiýa saklamak we naprýa .eniýe ölçemek ýaly funksiýalary ýerine ýetirýärler. Bu makalada induktorlar, kondensatorlar, rezistorlar we RLC zynjyrlary çeýe plastmassa substratlarda ekran bilen çap edilýär we induktorlaryň elektrik elektron enjamlarynda ulanylmagy üçin seriýa garşylygyny azaltmak üçin dizaýn işini habar berýär. Çap edilen induktor we rezistor soňra güýçlendiriji sazlaýjy zynjyryna goşulýar. Önümçilik organiki ýagtylyk çykaryjy diodlaryň we çeýe litiý-ion batareýalarynyň. Naprýatageeniýe sazlaýjylary, DC-DC öwrüji programmalarynda adaty ýerüsti gurnama komponentlerini çalyşmak üçin çap edilen passiw komponentleriň potensialyny görkezip, batareýadaky diodlary güýçlendirmek üçin ulanylýar.
Soňky ýyllarda geýip bolýan we uly meýdanly elektron önümlerinde we “Things of Internet” -de dürli çeýe enjamlaryň ulanylmagy işlenip düzüldi. Bulara fotoelektrik 3, piezoelektrik 4 we termoelektrik 5 ýaly energiýa ýygýan enjamlar girýär; 6, 7 batareýalary ýaly energiýa saklaýjy enjamlar; we 8, 9, 10, 11, 12 we ýagtylyk çeşmeleri ýaly güýç sarp edýän enjamlar 13. Aýry-aýry energiýa çeşmelerinde we ýüklerde uly öňegidişlik gazanylsa-da, bu bölekleri doly elektron ulgamyna birleşdirmek, adatça, elektronikany talap edýär Elektrik üpjünçiligi bilen ýük talaplarynyň arasyndaky islendik gabat gelmezligi ýeňip geçiň. Mysal üçin, batareýa zarýad ýagdaýyna görä üýtgeýän naprýa .eniýe döredýär. Eger ýük hemişelik naprýa .eniýe talap edýän bolsa ýa-da batareýanyň öndürip biljek naprýa thaneniýesinden ýokary bolsa, elektrik elektronikasy zerurdyr Güýç elektronikasy kommutasiýa we gözegçilik funksiýalaryny, şeýle hem passiw komponentleri (induktorlar, kondensatorlar we rezistorlar) ýerine ýetirmek üçin işjeň komponentleri (tranzistorlary) ulanýar. Mysal üçin, kommutator sazlaýjy zynjyrynda, her kommutasiýa siklinde energiýa saklamak üçin induktor ulanylýar; , naprýa .eniýäniň süýşmegini azaltmak üçin kondensator ulanylýar we seslenme gözegçiligi üçin zerur naprýa .eniýe ölçegi rezistor bölüji arkaly amala aşyrylýar.
Geýip bolýan enjamlar üçin amatly elektrik enjamlary (impuls oksimetri 9 ýaly) birnäçe wolt we birnäçe milliamp talap edýär, adatça ýüzlerçe kHz-dan birnäçe MGs ýygylyk aralygynda işleýär we birnäçe μH we birnäçe μH induksion talap edýär we sygymlylygy μF Bu zynjyrlary öndürmegiň adaty usuly, diskret komponentleri gaty çap edilen zynjyr tagtasyna (PCB) lehimlemekdir .Güýçli elektron zynjyrlaryň işjeň bölekleri adatça bir kremniniň integral zynjyryna (IC) birleşdirilse-de, adatça passiw komponentler bolýar daşarky, ýa-da adaty zynjyrlara rugsat berýän ýa-da zerur induksion we sygymlylyk kremniýde amala aşyrylyp bilinmeýänligi sebäpli.
Adaty PCB esasly önümçilik tehnologiýasy bilen deňeşdirilende, goşmaça çap etme arkaly elektron enjamlary we zynjyrlary öndürmek ýönekeýlik we çykdajy taýdan köp artykmaçlyga eýe. Ilki bilen, zynjyryň köp bölekleri kontaktlar üçin metallar ýaly birmeňzeş materiallary talap edýär. we özara baglanyşyklar, çap etmek, az sanly gaýtadan işlemek ädimleri we materiallaryň çeşmesi az bolan bir wagtyň özünde köp komponentleri öndürmäge mümkinçilik berýär15. Fotolitografiýa we efir ýaly aýyrmak proseslerini çalyşmak üçin goşmaça prosesleriň ulanylmagy proses çylşyrymlylygyny we material galyndylaryny hasam azaldar16, 17, 18, we 19. Mundan başga-da, çap etmekde ulanylýan pes temperatura çeýe we arzan plastmassa substratlar bilen utgaşykly bolup, ýokary tizlikli rulon önümçilik proseslerini uly ýerlerde 16, 20 elektron enjamlaryny gurşap almaga mümkinçilik berýär. Programmalar üçin Çap edilen komponentler bilen doly durmuşa geçirip bolmaýar, pes temperaturada çap edilen komponentleriň gapdalynda ýerüsti gurnama tehnologiýasy (SMT) komponentleri 21, 22, 23 çeýe substratlara birikdirilen gibrid usullar işlenip düzüldi. Bu gibrid çemeleşmede henizem dowam edýär Goşmaça prosesleriň artykmaçlyklaryny almak we zynjyryň umumy çeýeligini ýokarlandyrmak üçin mümkin boldugyça köp SMT komponentlerini çap edilen kärdeşleri bilen çalyşmak zerur. Çeýe elektrik elektronikasyny durmuşa geçirmek üçin SMT işjeň komponentleriniň we ekranda çap edilen passiwleriň birleşmesini teklip etdik. Uly SMT induktorlaryny planar spiral induktorlar bilen çalyşmaga aýratyn üns berýän komponentler. Çap edilen elektronikany öndürmek üçin dürli tehnologiýalaryň arasynda, filmiň galyňlygy sebäpli (metal aýratynlyklarynyň seriýa garşylygyny azaltmak üçin zerur bolan ekran çap etmek, passiw komponentler üçin has amatlydyr. ) we santimetr derejeli ýerleri gurşap alanyňda-da ýokary çap tizligi, käwagt şeýle bolýar. 24-nji material.
Kuwwatly elektron enjamlarynyň passiw komponentleriniň ýitmegi minimuma eltilmelidir, sebäbi zynjyryň netijeliligi ulgamy güýçlendirmek üçin zerur bolan energiýa mukdaryna gönüden-göni täsir edýär. Bu esasanam ýokary hatarlara sezewar bolan uzyn rulonlardan düzülen çap induktorlary üçin has kyn. garşylyk. Şonuň üçin çap edilen rulonlaryň 25, 26, 27, 28 garşylygyny azaltmak üçin käbir tagallalar edilse-de, elektrik elektron enjamlary üçin ýokary öndürijilikli çap edilen passiw komponentleriň ýetmezçiligi bar. Şu güne çenli köpler çap edilen passiw habar berdiler çeýe substratlardaky komponentler radio ýygylygyny kesgitlemek (RFID) ýa-da 10, 12, 25, 27, 28, 29, 30, 31 üçin rezonansly zynjyrlarda işlemek üçin niýetlenendir. Beýlekiler material ýa-da önümçilik prosesiniň ösüşine ünsi jemleýärler we umumy komponentleri görkezýärler Aýry-aýry programmalar üçin optimallaşdyrylmadyk 26, 32, 33, 34
Bu ýerde, elektrik elektronikasy bilen baglanyşykly ýygylyklarda iň kiçi seriýa garşylygy we ýokary öndürijiligini gazanmak üçin μH diapazonyndaky ekranly induktorlaryň dizaýnyny we optimizasiýasyny hödürleýäris. Dürli komponent bahalary bolan ekranda çap edilen induktorlar, kondensatorlar we rezistorlar öndürilýär. çeýe plastmassa substratlarda. Bu komponentleriň çeýe elektron önümleri üçin laýyklygy ilki bilen ýönekeý RLC zynjyrynda görkezildi. Çap edilen induktor we rezistor güýçlendiriji sazlaýjy döretmek üçin IC bilen birleşdirilýär. Iň soňunda organiki ýagtylyk çykaryjy diod (OLED) ) we çeýe litiý-ion batareýasy öndürilýär we OLED-i batareýadan güýçlendirmek üçin naprýa .eniýe sazlaýjy ulanylýar.
Kuwwat elektronikasy üçin çap edilen induktorlary dizaýn etmek üçin, ilki Mohan we başgada teklip edilen häzirki sahypa modeline esaslanyp, induktor geometriýalarynyň induksiýasyny we DC garşylygyny çakladyk. 35, we modeliň takyklygyny tassyklamak üçin dürli geometriýalardan ýasalan induktorlar. Bu işde induktor üçin tegelek şekil saýlandy, sebäbi köpburçly geometriýa bilen deňeşdirilende has pes garşylyk bilen has ýokary induksion 36 gazanyp bolýar. Syýanyň täsiri Garşylykdaky çap siklleriniň görnüşi we sany kesgitlenýär. Bu netijeler ammetr modeli bilen iň pes DC garşylygy üçin optimallaşdyrylan 4,7 μH we 7,8 μH induktorlary dizaýn etmek üçin ulanyldy.
Spiral induktorlaryň induksion we DC garşylygyny birnäçe parametr bilen düşündirip bolar: daşky diametri, öwrüm giňligi w we aralyk s, n sany öwrüm sany we geçiriji listiň garşylygy Rsheet. 1a surat ýüpek ekranly çap edilen tegelek induktoryň suratyny görkezýär n = 12 bilen, induksionyny kesgitleýän geometrik parametrleri görkezýär. Mohan we başganyň ammetr modeline görä. 35, induksion induktor geometriýalarynyň bir topary üçin hasaplanýar
(a) Ekranda çap edilen induktoryň geometrik parametrlerini görkezýän suraty. Diametri 3 sm. Dürli induktor geometriýalarynyň induksion (b) we DC garşylygy (c). Çyzyklar we bellikler degişlilikde hasaplanan we ölçenen bahalara laýyk gelýär. .
Frequokary ýygylyklarda deriniň täsiri we parazit kuwwaty induktoryň DC bahasyna görä garşylygy we induksiýany üýtgeder. Induktoryň ýeterlik pes ýygylykda işlemegine garaşylýar we bu täsirler ähmiýetsiz we enjam hemişe induksion ýaly hereket edýär; yzygiderli garşylyk bilen. Şonuň üçin bu işde geometrik parametrleriň, induksionyň we DC garşylygynyň arasyndaky baglanyşygy seljerip, iň kiçi DC garşylygy bilen berlen induksiýany almak üçin netijeleri ulandyk.
Induksiýa we garşylyk, ekranda çap etmek arkaly amala aşyrylyp bilinjek geometrik parametrleriň bir topary üçin hasaplanýar we μH diapazonyndaky induksiýanyň döremegine garaşylýar. Daşarky diametri 3 we 5 sm, çyzygyň ini 500 we 1000 mikron we dürli öwrümler deňeşdirilýär. Hasaplamada, 400 m ekrany bilen çap edilen we w = s sazlaýan 7 μm galyňlykdaky Dupont 5028 kümüş mikroflake geçiriji gatlagyna gabat gelýän sahypanyň garşylygy 47 mΩ / □ diýlip çaklanylýar. hasaplanan induksion we garşylyk bahalary degişlilikde 1b we c suratlarda görkezilýär. Model induksiýanyň we garşylygyň daşky diametri we öwrümleriň sany köpelmegi ýa-da çyzygyň ini azalmagy bilen çaklaýar.
Model çaklamalarynyň takyklygyna baha bermek üçin polietilen teraftalat (PET) substratynda dürli geometriýalaryň we induksionlaryň induktorlary ýasaldy. Ölçelenen induksion we garşylyk bahalary 1b we c suratlarynda görkezilýär. Garşylyk birneme gyşarmagy görkezse-de garaşylýan baha, esasan, goýlan syýa galyňlygynyň we birmeňzeşliginiň üýtgemegi sebäpli induksion model bilen gaty oňat ylalaşygy görkezdi.
Bu netijeler zerur induksion we iň pes DC garşylygy bolan induktor dizaýn etmek üçin ulanylyp bilner. Mysal üçin, 2 μH induksion gerek diýip çaklaň. 1b surat, bu induksiýanyň daşky diametri 3 sm, çyzygyň ini bilen amala aşyrylyp bilinjekdigini görkezýär. 500 μm we 10 öwrüm. Şol bir induksion 5 sm daşky diametri, 500 μm çyzygyň ini we 5 öwrüm ýa-da 1000 μm çyzyk ini we 7 öwrüm (suratda görkezilişi ýaly) ulanylyp döredilip bilner. 1c-nji suratda bolup biläýjek geometriýa, çyzyk ini 1000 μm bolan 5 sm induktoryň iň pes garşylygynyň 34 is bolandygyny, beýleki ikisinden 40% pesdigini anyklamak bolýar. Berlen induksiýany gazanmak üçin umumy dizaýn prosesi iň az garşylyk bilen aşakdaky ýaly jemlenendir: Ilki bilen, programma tarapyndan goýlan giňişlik çäklendirmelerine görä iň ýokary rugsat berilýän daşky diametri saýlaň. Soňra, ýokary doldurma derejesini almak üçin zerur induksiýany gazanyp, çyzygyň ini mümkin boldugyça uly bolmalydyr. (3) deňleme.
Galyňlygyny ýokarlandyrmak ýa-da demir plyonkanyň örtügine garşylygy peseltmek üçin has ýokary geçirijilikli material ulanmak bilen, induksiona täsir etmezden DC garşylygy hasam peselip biler. Geometrik parametrleri 1-nji tablisada L1 we L2 diýlip atlandyrylýan iki induktor, Garşylygyň üýtgemegine baha bermek üçin dürli mukdarda örtükler bilen öndürilýär. Syýa örtükleriň sany artdygyça, garşylyk L1 we L2 induktorlary bolan 1d we e suratlarda görkezilişi ýaly garaşylşy ýaly proporsional azalýar. 1d we e suratlar 6 gatlak örtük ulanyp, garşylygy 6 esse azaldyp boljakdygyny we garşylygyň iň pes peselmeginiň (50-65%) 1-nji gatlak bilen 2-nji gatlagyň arasynda bolup geçýändigini görkeziň. Syýa her gatlagy birneme inçe bolansoň, a Geçirijiniň galyňlygynyň garşylyga täsirini öwrenmäge mümkinçilik berýän bu induktorlary çap etmek üçin birneme kiçijik gözenegiň ululygy (dýuýmda 400 setir) ulanylýar. şuňa meňzeş galyňlyk (we garşylyk) has uly göwrümli az mukdarda örtük çap etmek arkaly has çalt gazanyp bolýar. Bu usul, bu ýerde ara alnyp maslahatlaşylan 6 örtükli induktor bilen deň DC garşylygy gazanmak üçin ulanylyp bilner, ýöne has ýokary önümçilik tizligi bilen.
1d we e suratlar, has geçirijilikli kümüş reňkli syýa DuPont 5064H ulanyp, garşylygyň iki faktor azalýandygyny görkezýär. Iki wilka bilen çap edilen filmleriň SEM mikrograflaryndan (1f surat, g) bolup biljekdigini görkezýär. 5028 syýaň aşaky geçirijiliginiň kiçi bölejikleriň ululygy we çap edilen filmdäki bölejikleriň arasynda köp boşlugyň bolmagy bilen baglanyşyklydygyny gördi. Beýleki tarapdan, 5064H has uly, has ýakyndan ýerleşdirilen çybyklara eýe bolup, özüni has ýakyn alyp barýar kümüş. Bu syýa tarapyndan öndürilen film 5028 syýa has inçe bolsa-da, bir gatlak 4 μm we 6 gatlak 22 μm bolsa-da, geçirijiligiň ýokarlanmagy umumy garşylygy azaltmak üçin ýeterlikdir.
Netijede, induksion (deňleme (1)) öwrümleriň sanyna (w + s) bagly bolsa-da, garşylyk (deňleme (5)) diňe çyzygyň giňligine baglydyr. Şonuň üçin w-a s garşylygy köpeltmek bilen garşylyk hasam azaldyp bolar. L3 we L4 goşmaça iki induktor, 1-nji tablisada görkezilişi ýaly w = 2s we uly daşky diametri üçin niýetlenendir. Bu induktorlar, ozal görkezilişi ýaly, DuPont 5064H örtüginiň 6 gatlagy bilen öndürilýär. iň ýokary öndürijilik. L3 induksiýasy 4,720 ± 0,002 μH, garşylyk 4,9 ± 0,1 is, L4 induksiýasy bolsa 7,839 ± 0,005 μH we 6,9 ​​± 0,1 model model çaklamasyna laýyk gelýär. galyňlygynyň, geçirijiliginiň we w / s-iň ýokarlanmagy, bu L / R gatnaşygy 1-nji suratdaky baha görä ululyk tertibinden has köpelendigini aňladýar.
Pes DC garşylygy geljegi uly bolsa-da, kHz-MGs diapazonynda işleýän kuwwatly elektron enjamlary üçin induktorlaryň laýyklygyna baha bermek AC ýygylyklarynda häsiýetlendirilmegini talap edýär. 2a surat, L3 we L4 garşylygy we reaksiýasynyň ýygylygyna baglylygyny görkezýär. 10 MGs-den pes ýygylyklar üçin , garşylyk DC bahasynda takmynan üýtgewsiz galýar, reaksiýa ýygylyk bilen çyzykly ýokarlanýar, bu bolsa induksiýanyň garaşylşy ýaly üýtgewsizdigini aňladýar. L3 35,6 ± 0.3 MGs we L4 24,3 ± 0.6 MGs. Q hil faktorynyň ýygylygyna baglylygy (ωL / R deňdir) 2b.L3 suratda görkezilýär we L4 iň ýokary hil faktorlaryna 35 ± 1 we 33 ± 1 ýetýär degişlilikde 11 we 16 MGs ýygylyklarda. Birnäçe μH induksion we MGs ýygylyklarynda has ýokary Q bu induktorlary pes güýçli DC-DC öwrüjilerinde adaty ýerüsti monta ind induktorlaryny çalyşmak üçin ýeterlik edýär.
Ölçenen garşylyk R we reaksiýa X (a) we L3 we L4 induktorlaryň hil faktory Q (b) ýygylyk bilen baglanyşykly.
Berlen sygymlylyk üçin zerur aýak yzyny azaltmak üçin, dielektrik galyňlygy bilen bölünen dielektrik hemişelik bilen deň bolan uly göwrümli kondensator tehnologiýasyny ulanmak iň gowusydyr. Bu işde barium titanat birleşmesini saýladyk. dielektrik hökmünde, sebäbi beýleki ergin bilen işlenýän organiki dielektriklere garanyňda has ýokary epsilon bar. Dielektrik gatlagy, metal-dielektrik-metal gurluşyny emele getirmek üçin iki kümüş geçirijiniň arasynda ekranda çap edilýär. 3a suratda görkezilişi ýaly santimetrde dürli ululykdaky kondensatorlar , oňat hasyllylygy saklamak üçin iki ýa-da üç gatlak dielektrik syýa bilen öndürilýär. 3-nji suratda iki gatlak dielektrik bilen öndürilen, umumy dielektrik galyňlygy 21 μm bolan ýokarky kondensatoryň kesişýän SEM mikrografiýasy görkezilýär. Topokarky we aşaky elektrodlar degişlilikde bir gatlakly we alty gatly 5064H. SEM şekilinde mikron ölçegli barium titanat bölejikleri görünýär, sebäbi has ýagty ýerler has garaňky organiki baglaýjy bilen gurşalandyr. Dielektrik syýa aşaky elektrody gowy çyglaýar we açyk interfeýs döredýär has ulaldylan suratda görkezilişi ýaly çap edilen metal film.
(a) Bäş dürli meýdany bolan kondensatoryň suraty. 1 MGs bilen ölçelýän dielektrik gatlaklar we dürli ýerler. (d) 2 gatlak dielektrik örtük we ýygylyk bilen 2,25 sm2 kondensatoryň sygymlylygy, ESR we ýitgi faktorynyň arasyndaky baglanyşyk.
Kuwwatlylygy garaşylýan meýdana proporsionaldyr. 3c-nji suratda görkezilişi ýaly, iki gatly dielektrikiň aýratyn kuwwaty 0,53 nF / sm2, üç gatly dielektrikiň kuwwaty bolsa 0,33 nF / sm2. Bu bahalar 13. dielektrik üýtgewsizine gabat gelýär. sygymlylyk we ýaýramak faktory (DF), 3d suratda görkezilişi ýaly, iki gatlak dielektrikli 2,25 sm2 kondensator üçin dürli ýygylyklarda ölçenildi. Kuwwatlylygy göterim ýygylygy aralygynda birneme tekiz bolup, 20% ýokarlandy. 1-den 10 MGs-a çenli, şol bir aralykda, DF 0.013-den 0.023-e çenli ýokarlandy. Aýrylyş faktory, her AC siklinde saklanýan energiýa bilen energiýa ýitgisiniň gatnaşygy bolany üçin, 0.02 DF güýjüň 2% -iniň işleýändigini aňladýar kondensator tarapyndan sarp edilýär. Bu ýitgi, adatça, 1 MGs, ESR-den ýokary ýygylyklar üçin 3d suratda görkezilişi ýaly DF / ωC.A deň bolan kondensator bilen yzygiderli ýygylyga bagly ekwiwalent seriýa garşylygy (ESR) hökmünde aňladylýar. 1,5 than pes, 4 MGs-dan uly ýygylyklar üçin ESR 0,5 than-dan pesdir. Bu kondensator tehnologiýasyny ulansa-da, DC-DC öwrüjileri üçin zerur μF derejeli kondensatorlar gaty uly meýdany talap edýär, ýöne 100 pF-nF sygymlylyk diapazony we bu kondensatorlaryň pes ýitmegi olary süzgüçler we rezonans zynjyrlary ýaly beýleki programmalar üçin amatly edýär .Göçürijiligi ýokarlandyrmak üçin dürli usullar ulanylyp bilner. Has ýokary dielektrik hemişelik aýratyn sygymlylygy 37 ýokarlandyrýar; meselem, syýa içindäki bariý titanat bölejikleriniň konsentrasiýasyny ýokarlandyrmak arkaly gazanyp bolar. Has kiçi dielektrik galyňlygy ulanylyp bilner, ýöne bu ekranda çap edilen kümüş flakadan has pes gödekligi bolan aşaky elektrody talap edýär. gatlaklary inkjet çap etmek 31 ýa-da ekranda çap etmek prosesi bilen birleşdirip boljak agyrlyk 10 çap etmek arkaly goýup bolýar. Iň soňunda metal we dielektrikiň birnäçe üýtgeýän gatlaklary ýygnalyp, çap edilip we paralel birikdirilip bilner, şeýlelik bilen bir meýdanyň kuwwatyny 34 ýokarlandyryp bolar. .
Jübüt rezistordan ybarat naprýa .eniýe bölüji, adatça naprýa regeniýe sazlaýjysynyň seslenme gözegçiligi üçin zerur naprýa .eniýäni ölçemek üçin ulanylýar. Bu görnüş üçin çap edilen rezistoryň garşylygy kΩ-MΩ aralygynda bolmaly we arasyndaky tapawut enjamlar kiçi. Bu ýerde, bir gatly ekranly uglerod syýa listiniň garşylygynyň 900 Ω / was bolandygy anyklandy .Bu maglumatlar iki çyzykly rezistor (R1 we R2) we ýylan rezistory (R3) dizaýn etmek üçin ulanylýar. ) nominal aralyklary 10 kΩ, 100 kΩ we 1,5 MΩ. nominal bahalaryň arasyndaky garşylyk, 4-nji suratda görkezilişi ýaly iki ýa-da üç gat syýa we üç aralygyň suratlaryny çap etmek arkaly gazanylýar. Her görnüşden 12 nusga; ähli ýagdaýlarda garşylygyň adaty gyşarmasy 10% ýa-da ondanam pesdir. Iki ýa-da üç gatlak örtükli nusgalaryň garşylyk üýtgemegi, bir gatlak örtükli nusgalardan birneme kiçi bolýar. Ölçenen garşylygyň kiçi üýtgemegi nominal bahasy bilen ýakyn ylalaşyk, bu aralykdaky beýleki aralyklary rezistor geometriýasyny üýtgetmek arkaly gönüden-göni alyp bolýandygyny görkezýär.
Dürli mukdarda uglerod garşylykly syýa örtükli üç dürli rezistor geometriýasy. Üç rezistoryň suraty sagda görkezilýär.
RLC zynjyrlary hakyky çap edilen zynjyrlara integrirlenen passiw komponentleriň özüni alyp barşyny görkezmek we barlamak üçin ulanylýan rezistor, induktor we kondensator kombinasiýalarynyň nusgawy okuw kitaplarydyr. Bu zynjyrda 8 μH induktor we 0.8 nF kondensator yzygiderli birikdirilýär we a 25 kΩ rezistor olar bilen paralel birikdirilýär. Çeýe zynjyryň suraty 5a suratda görkezilýär. Bu ýörite seriýa-paralel kombinasiýany saýlamagyň sebäbi, özüni alyp barşynyň üç dürli ýygylyk komponentiniň her biri tarapyndan kesgitlenmegidir. her bir komponentiň öndürijiligini görkezip we bahalandyryp bolýar. Induktoryň 7 Ω seriýaly garşylygyny we kondensatoryň 1,3 Ω ESR-sini göz öňünde tutup, zynjyryň garaşylýan ýygylyk jogaby hasaplandy. Zynjyr diagrammasy 5b suratda görkezilýär we hasaplanýar impedans amplitudasy we faza we ölçenen bahalar 5c we d suratlarda görkezilýär. Pes ýygylyklarda, kondensatoryň ýokary impedansy, zynjyryň özüni alyp barşynyň 25 kΩ rezistor tarapyndan kesgitlenýändigini aňladýar. Encyygylygyň artmagy bilen, impedans LC ýoly azalýar; rezonans ýygylygy 2,0 MGs bolýança tutuş zynjyr häsiýeti kuwwatlydyr. Rezonans ýygylygyndan ýokary, induktiw impedans agdyklyk edýär. 5-nji surat ähli ýygylyk diapazony boýunça hasaplanan we ölçenen bahalaryň arasynda ajaýyp ylalaşygy aýdyň görkezýär. Bu ulanylan modeliň manysyny berýär bu ýerde (induktorlar we kondensatorlar yzygiderli garşylykly ideal komponentler) bu ýygylyklarda zynjyryň özüni alyp barşyny çaklamak üçin takyk.
(a) 25 kΩ rezistora paralel 8 μH induktoryň we 0.8 nF kondensatoryň yzygiderli kombinasiýasyny ulanýan ekranda çap edilen RLC zynjyrynyň suraty. , d) zynjyryň impedans amplitudasy (c) we fazasy (d).
Ahyrynda, çap ediji induktorlar we rezistorlar güýçlendiriji sazlaýjyda amala aşyrylýar. Bu görkezişde ulanylýan IC, 500 kHz iş ýygylygy bilen PWM esasly sinhron güýçlendiriji sazlaýjy Microchip MCP1640B14 bolup durýar. Zynjyr diagrammasy 6a.A suratda görkezilýär. 4.7 μH induktor we iki kondensator (4,7 μF we 10 μF) energiýa saklaýyş elementleri hökmünde ulanylýar we seslenme gözegçiliginiň çykyş naprýa .eniýesini ölçemek üçin bir jübüt rezistor ulanylýar. Çykyş naprýa 5eniýesini 5 V-a sazlamak üçin garşylyk bahasyny saýlaň. Zynjyr PCB-de öndürilýär we öndürijiligi dürli zarýad beriş ýagdaýlarynda litiý-ion batareýasyny simulirlemek üçin ýük garşylygy we giriş naprýa rangeeniýesi 3 bilen 4 V aralygynda ölçelýär. Çap edilen induktorlaryň we rezistorlaryň netijeliligi bilen deňeşdirilýär SMT induktorlarynyň we rezistorlaryň netijeliligi. SMT kondensatorlary ähli ýagdaýlarda ulanylýar, sebäbi bu programma üçin zerur kuwwatlyk gaty uly, çap edilen kondensatorlar bilen gutaryp bolmaýar.
(a) Naprýatageeniýäni durnuklaşdyryş zynjyrynyň diagrammasy. we ölçemek üçin çap edilen induktor ulanylýar. Bu ölçeg üçin ýerüsti montaj rezistorlary we kondensatorlar ulanylýar. (e) Dürli ýük aralyklary we giriş naprýa .eniýeleri üçin, ýerüsti gurnama komponentlerini we çap edilen induktorlary we rezistorlary ulanyp, wolt sazlaýjy zynjyrlaryň netijeliligi. (f) (E) -de görkezilen ýerüsti monta and we çap edilen zynjyryň netijelilik gatnaşygy.
4.0 V giriş naprýa; eniýesi we 1000 Ω ýük garşylygy üçin, çap edilen induktorlar bilen ölçenen tolkun formalary 6b-d suratda görkezilýär. 6-njy surat IC-iň Vsw terminalynda naprýa; eniýeni görkezýär; induktor naprýa .eniýesi Vin-Vsw. SMT komponentlerine çap edilen komponentler. SMT komponentlerini ulanyp ölçenen öndürijilik, öndürijiniň maglumat sahypasynda berlen garaşylýan baha meňzeýär 14. inputokary giriş tok (pes ýük garşylygy we pes giriş naprýa) eniýesi), çap edilen induktorlaryň netijeliligi ep-esli pesdir Has ýokary seriýa garşylygy sebäpli SMT induktorlarynyňky. Şeýle-de bolsa, ýokary giriş naprýa .eniýesi we has ýokary tok bilen garşylyk ýitgisi az ähmiýete eýe bolýar we çap edilen induktorlaryň öndürijiligi SMT induktorlarynyň işine ýakynlaşyp başlaýar. Loadük aralyklary üçin> 500 Ω we Vin = 4.0 V ýa-da> 750 Ω we Vin = 3,5 V, çap edilen induktorlaryň netijeliligi SMT induktorlarynyň 85% -inden ýokary.
6d-nji suratda häzirki tolkun formasyny ölçenen güýç ýitgisi bilen deňeşdirmek, induktordaky garşylyk ýitgisiniň, garaşylyşy ýaly, çap edilen zynjyr bilen SMT zynjyrynyň arasyndaky netijeliligiň tapawudynyň esasy sebäbini görkezýär. Giriş we çykyş güýji 4.0 V bilen ölçelýär giriş naprýa .eniýesi we 1000 Ω ýük garşylygy SMT komponentleri bolan zynjyrlar üçin 30,4 mWt we 25,8 mWt, we çap edilen bölekleri bolan zynjyrlar üçin 33,1 mWt we 25.2 mWt. Şonuň üçin çap edilen zynjyryň ýitmegi 7,9 mWt, bu bolsa 3,4 mWt ýokarydyr. SMT komponentleri bilen zynjyr. 6d suratda tolkun formasyndan hasaplanan RMS induktor tok 25,6 mA. Onuň seriýa garşylygy 4,9 Since bolany üçin, garaşylýan güýç ýitgisi 3,2 mWt. Bu ölçenen 3,4 mWt güýji tapawudynyň 96% -ine deňdir. Mundan başga-da, zynjyr çap edilen induktorlar we çap edilen rezistorlar we çap edilen induktorlar we SMT rezistorlar bilen öndürilýär we arasynda düýpli netijelilik tapawudy görnenok.
Soňra wolt sazlaýjy çeýe PCB-de ýasalýar (zynjyryň çap edilmegi we SMT komponentiniň öndürijiligi S1 goşmaça suratda görkezilýär) we çeýe litiý-ion batareýasynyň güýji çeşmesi hökmünde we OLED massiwiniň arasynda ýük hökmünde birikdirilýär. Loçner we başg. 9 OLED öndürmek üçin, her OLED piksel 5 V.-da 0,6 mA sarp edýär. Batareýa degişlilikde katod we anod hökmünde litiý kobalt oksidi we grafit ulanýar we batareýany çap etmegiň iň köp ýaýran usuly bolan lukman pyçagy bilen öndürilýär.7 The batareýanyň kuwwaty 16mAh, synag wagtynda naprýa 4.eniýe 4.0V. 7-nji suratda çeýe PCB-de zynjyryň suraty görkezilýär, paralel birikdirilen üç sany OLED piksel işleýär. Görkezişde çap edilen güýç komponentleriniň beýlekiler bilen integrasiýa mümkinçiligini görkezdi. has çylşyrymly elektron ulgamlaryny emele getirmek üçin çeýe we organiki enjamlar.
Çeýe PCB-de wolt sazlaýjy zynjyryň, üç sany organiki yşyk-diodly elektrik toguny herekete getirmek üçin çeýe litiý-ion batareýalaryny ulanyp, çeýe induktorlary we rezistorlary ulanyp, suraty.
Elektron enjamlarynda ýerüsti gurnama böleklerini çalyşmak maksady bilen çeýe PET substratlarynda dürli bahaly ekranly induktorlary, kondensatorlary we rezistorlary görkezdik. Uly diametri bolan spiraly dizaýn edip, doldurmagyň tizligini görkezdik , we çyzygyň ini-giňişlik giňligi we pes garşylykly syýa galyň gatlagy ulanmak arkaly. Bu komponentler doly çap edilen we çeýe RLC zynjyryna birleşdirilip, kHz-MGs ýygylyk diapazonynda öňünden aýdylýan elektrik hereketini görkezýär, bu iň ulusy elektrik elektronikasyna gyzyklanma.
Çap edilen kuwwatly elektron enjamlary üçin adaty ulanylyş ýagdaýlary, zarýad ýagdaýyna görä üýtgeýän naprýa .eniýeleri döredip bilýän çeýe zarýad berilýän batareýalar (litiý-ion ýaly) bilen işleýän ýa-da önüm bilen birleşdirilen çeýe elektron ulgamlardyr. Eger ýük (çap etmek we organiki elektron enjamlary) hemişelik naprýa .eniýe ýa-da batareýanyň naprýa outputeniýesinden has ýokary, naprýa regeniýe sazlaýjysy talap edilýär. Şol sebäpli çap edilen induktorlar we rezistorlar OLED-i hemişelik naprýa .eniýe bilen güýçlendirmek üçin adaty kremniy IC-ler bilen birleşdirilýär. Üýtgeýän naprýatageeniýe batareýasynyň elektrik üpjünçiliginden 5 V induktordaky garşylykly ýitgiler henizem ýokary tok derejesinde zynjyryň işleýşini çäklendiriji faktor bolup durýar (giriş tok takmynan 10 mA-dan ýokary) .Höne pes toklarda induktordaky ýitgiler azalýar we umumy öndürijilik netijelilik bilen çäklendirilýär IC-den. Çap edilen we organiki enjamlaryň köpüsi görkezişimizde ulanylýan kiçijik OLED-ler ýaly birneme pes toklary talap edýändigi sebäpli, çap edilen güýç induktorlary şeýle programmalar üçin amatly hasap edilip bilner. Aşakdaky derejelerde iň ýokary netijelilik üçin döredilen IC-leri ulanyp, has ýokary umumy öwrüjiniň netijeliligine ýetip bolar.
Bu işde naprýa .eniýe sazlaýjy adaty PCB, çeýe PCB we ýerüsti gurnama komponentlerini lehimlemek tehnologiýasy esasynda gurulýar, çap edilen komponent bolsa aýratyn substratda öndürilýär. Şeýle-de bolsa, ekran öndürmek üçin ulanylýan pes temperatura we ýokary ýapyşykly berkitmeler- Çap edilen filmler passiw komponentlere, şeýle hem enjam bilen ýerüsti gurnama komponent kontakt padleriniň arasyndaky özara baglanyşygy islendik substratda çap etmegine rugsat bermelidir. Bu, ýerüsti gurnama komponentleri üçin bar bolan pes temperaturaly geçiriji ýelimleri ulanmak bilen bilelikde mümkinçilik döreder. PCB etingi ýaly aýyrmak proseslerine zerurlyk bolmazdan arzan substratlarda (PET ýaly) guruljak ähli zynjyr. Şonuň üçin bu işde işlenip düzülen ekranda çap edilen passiw komponentler energiýa we ýükleri birleşdirýän çeýe elektron ulgamlaryna ýol açýar. arzan substratlary ulanyp, ýokary öndürijilikli kuwwatly elektronika bilen, esasan goşmaça prosesler we minimal ýerüsti gurnama komponentleriniň sany.
“Asys ASP01M” ekran printerini we “Dynamesh Inc.” tarapyndan üpjün edilen poslamaýan polat ekrany ulanyp, passiw komponentleriň ähli gatlaklary 76 μm galyňlygyndaky çeýe PET substratynda ekranda çap edildi. Metal gatlagyň mesh ölçegi dýuýmda 400 setir we 250 dielektrik gatlagy we garşylyk gatlagy üçin bir dýuým çyzyklar. 55 N gysyjy güýç ulanyň, çap etmegiň tizligi 60 mm / s, aralyk 1,5 mm we Serilor gysgyjy 65 (metal we garşylyk üçin) gatlaklar) ýa-da ekranda çap etmek üçin 75 (dielektrik gatlaklar üçin).
Geçiriji gatlaklar - induktorlar we kondensatorlaryň we rezistorlaryň kontaktlary DuPont 5082 ýa-da DuPont 5064H kümüş mikroflake syýa bilen çap edilýär. Rezistor DuPont 7082 uglerod geçiriji bilen çap edilýär. Kondensator dielektrik üçin, BT-101 barium titanat dielektrik birleşmesi ulanylýar. Filmiň birmeňzeşligini ýokarlandyrmak üçin iki pasly (çygly) çap sikliniň kömegi bilen dielektrikleriň her gatlagy öndürilýär. Her bir komponent üçin köp çap sikliniň komponentleriň işleýşine we üýtgemegine täsiri barlandy. şol bir materialyň birnäçe örtügi 70 ° C-de 2 minutlap guradyldy. Her materialyň iň soňky paltosyny ulananyňyzdan soň, nusgalar doly guramagyny üpjün etmek üçin 140 ° C-de 10 minut bişirildi. Ekranyň awtomatiki deňleşdiriş funksiýasy printer indiki gatlaklary deňleşdirmek üçin ulanylýar. Induktoryň merkezi bilen aragatnaşygy, merkezi paddaky deşikden we DuPont 5064H syýa bilen substratyň arka tarapyndaky ýazgy yzlaryny kesmek arkaly gazanylýar. Çap ediş enjamlarynyň arasyndaky baglanyşyk Dupont-dan hem peýdalanýar. 5064H stencil çap etmek. 7-nji suratda görkezilen çeýe PCB-de çap edilen komponentleri we SMT komponentlerini görkezmek üçin, çap edilen komponentler “Circuit Works CW2400” geçiriji epoksi bilen birleşdirilýär we SMT komponentleri adaty lehim bilen baglanyşdyrylýar.
Batareýanyň katody we anody hökmünde litiý kobalt oksidi (LCO) we grafit esasly elektrodlar ulanylýar. Katod süýümi 80% LCO (MTI Corp.), 7,5% grafit (KS6, Timcal), 2.5 uglerod gara (Super P, Timcal) we 10% poliwiniliden ftorid (PVDF, Kureha Corp.). ) Anod 84Wt% grafit, 4wt% uglerod gara we 13wt% PVDF.N-Metil-2-pirrolidon (NMP, Sigma Aldrih) garyndysy bolup, PVDF baglaýjyny eritmek we süýümi dargatmak üçin ulanylýar. gijeki worteks mikser bilen garyşdyrylýar. Katod we anod üçin häzirki kollektor hökmünde 0.0005 dýuým galyňlykdaky poslamaýan polat folga we 10 mk nikel folga ulanylýar. Syýa häzirki kollektorda 20 tizlik bilen gysylýar. mm / s. Erginçini aýyrmak üçin elektrody 80 ° C-de peçde 2 sagat gyzdyryň. Guradylandan soň elektrodyň beýikligi takmynan 60 μm, işjeň materialyň agramyna görä teoretiki kuwwaty 1,65 mAh /cm2. Elektrodlar 1,3 × 1,3 sm2 ölçeglere bölünip, bir gije 140 ° C wakuum peçinde gyzdyryldy, soňra azotdan doldurylan ellik gutusyna alýumin laminat haltalar bilen möhürlendi. Polipropilen esasy filmiň ergini batareýanyň elektrolitleri hökmünde anod we katod we EC / DEC (1: 1) 1M LiPF6 ulanylýar.
Greenaşyl OLED poli (9,9-dioktilfluoren-co-n- (4-butilfenil) -difenilamin) (TFB) we poli ((9,9-dioktilfluoren-2,7- (2,1,3-benzothiadiazol-) -dan ybaratdyr 4, 8-diyl)) (F8BT) Lochner we başgada görkezilen prosedura laýyklykda.
Filmiň galyňlygyny ölçemek üçin Dektak stilus profilini ulanyň. Film elektron mikroskopiýa (SEM) skanirlemek arkaly barlag üçin kesiş nusgasyny taýýarlamak üçin kesildi. Çap edilenleriň gurluşyny häsiýetlendirmek üçin FEI Quanta 3D meýdan emissiýasy ýaragy (FEG) SEM ulanylýar. galyňlygy ölçemegi tassyklaň we SEM barlagy 20 kW tizlenýän naprýa andeniýede we adaty iş aralygy 10 mm aralykda geçirildi.
DC garşylygy, naprýa .eniýäni we toky ölçemek üçin sanly multimetr ulanyň. Induktorlaryň, kondensatorlaryň we zynjyrlaryň AC impedansy 1 MGs-den pes ýygylyklar üçin Agilent E4980 LCR metr bilen ölçelýär we 500 KHz-den ýokary ýygylyklary ölçemek üçin Agilent E5061A tor analizatory ulanylýar. Tektronix TDS 5034 naprýa .eniýe sazlaýjy tolkun formasyny ölçemek üçin osiloskop.
Bu makalany nädip mysal getirmeli: Ostfeld, AE we ş.m. Çeýe kuwwatly elektron enjamlary üçin ekran çap ediji passiw komponentler.science.Rep. 5, 15959; doi: 10.1038 / srep15959 (2015).
Natan, A. we ş.m. Çeýe elektronika: indiki hemme ýerde ýaýran platforma. IEEE 100, 1486-1517 (2012) prosesi.
Rabaey, JM Adam Intranet: Toparlaryň adamlar bilen duşuşýan ýeri. Dizaýn, awtomatlaşdyryş we synag boýunça Europeanewropa konferensiýasynda we sergisinde, Grenobl, Fransiýa. San Hose, Kaliforniýa: EDA Alliance.637-640 (2015, 9-njy mart- 13).
Krebs, FC we ş.m. OE-A OPV görkeziji anno domini 2011. Energiýa gurşawy.science.4, 4116–4123 (2011).
Ali, M., Prakaş, D., Zillger, T., Singh, PK & Hübler, AC çap edilen piezoelektrik energiýa ýygnaýjy enjamlar. Ösen energiýa materiallary.4. 1300427 (2014).
Chen, A., Madan, D., Wright, PK & Evans, JW Dispenser bilen çap edilen tekiz galyň film termoelektrik energiýa generatory.J. Mikromehanika 104006 (2011) 21-nji mikroenergetika.
Gaikwad, AM, Steingart, DA, Ng, TN, Schwartz, DE & Whiting, GL Çap edilen elektron enjamlary işletmek üçin çeýe ýokary potensial çap edilen batareýa. App Fizika Wright.102, 233302 (2013).
Gaikwad, AM, Arias, AC & Steingart, DA Çap edilen çeýe batareýalaryň iň soňky ösüşleri: mehaniki kynçylyklar, çaphana tehnologiýasy we geljekki perspektiwalar. Energiýa tehnologiýasy.3, 305–328 (2015).
Hu, Y ..