яңалыклар

Кушымчалар һәм түбән температуралы бастыру процесслары төрле энергия кулланучы һәм көч кулланучы электрон җайланмаларны арзан бәядә сыгылмалы субстратларга берләштерә ала. Шулай да, бу җайланмалардан тулы электрон системалар җитештерү гадәттә электр электрон җайланмаларын төрле эш көчәнешләре арасында конверсиягә таләп итә. Пассив компонентлар - индуктивлык кәтүкләре, конденсаторлар, резисторлар - фильтрлау, кыска вакытлы энергия саклау, көчәнеш үлчәү кебек функцияләрне башкара, алар электр электроникасында һәм башка бик күп кушымталарда мөһим. Бу мәкаләдә без индуктивлык кәтүге, конденсатор, резисторлар һәм РЛК схемалары сыгылучан пластик субстратларда экранда бастырылган, һәм индуктивлык кәтүгенең серияле каршылыгын киметү өчен проектлау процессын хәбәр итәләр. Электрон җайланмаларда кулланылсын өчен .Берелгән индуктивлык кәтүге һәм резистор көчәйткеч көйләү схемасына кертелә. органик яктылык җибәрүче диодлар һәм сыгылмалы литий-ион батарейкалары. Вольт көйләүчеләре диодларны батареядан эшләтеп җибәрү өчен кулланыла, DC-DC конвертер кушымталарында традицион өслек монтаж компонентларын алыштыру өчен басылган пассив компонентларның потенциалын күрсәтә.
Соңгы елларда төрле сыгылучан җайланмаларны киеп була торган һәм зур мәйданлы электрон продуктларда һәм әйберләр интернетында куллану эшләнде. Аларга фотоволтаик 3, пиезоэлектрик 4 һәм термоэлектрик 5 кебек энергия җыю җайланмалары керә. энергия саклау җайланмалары, мәсәлән, 6, 7; һәм 8, 9, 10, 11, 12, һәм яктылык чыганаклары кебек көч кулланучы җайланмалар 13. Аерым энергия чыганакларында һәм йөкләрдә зур алгарыш булса да, бу компонентларны тулы электрон системага берләштерү гадәттә электр электроникасын таләп итә. Электр белән тәэмин итү тәртибе һәм йөк таләпләре арасындагы туры килмәгәнне җиңеп чыгыгыз. Мисал өчен, батарея үз көчәнешенә карап үзгәрә торган көчәнеш чыгара. Әгәр йөк даими көчәнеш таләп итә икән, яки батарея ясый алган көчәнештән югарырак булса, электр электроникасы кирәк. Күч электроникасы күчү һәм контроль функцияләрен, шулай ук ​​пассив компонентларны (индуктивлык кәтүкләре, конденсаторлар, резисторлар) башкару өчен актив компонентларны (транзисторлар) кулланалар. Мисал өчен, күчү регулятор схемасында индуктивлык кәтүге һәр циклда энергия саклау өчен кулланыла. , көчәнеш көчәнешен киметү өчен конденсатор кулланыла, һәм кире контроль өчен кирәк булган көчәнеш үлчәве резистор дивидеры ярдәмендә башкарыла.
Киеп була торган җайланмалар өчен яраклы электр электрон җайланмалары (импульс оксиметры кебек) берничә вольт һәм берничә миллиамп таләп итә, гадәттә йөзләгән кГц ешлыгы диапазонында эшли, һәм берничә μH һәм берничә μH индуктивлык таләп итә һәм сыйдырышлык μF Бу схемаларны җитештерүнең традицион ысулы - дискрет компонентларны каты басма схемага (PCB) эретү .Электрон электр схемаларының актив компонентлары гадәттә бер кремний интеграль схемага (IC) кушылса да, пассив компонентлар гадәттә Тышкы, яисә махсус схемаларга рөхсәт, яисә кирәкле индуктивлык һәм сыйдырышлык кремнийда тормышка ашырылырлык зур булмаганга.
Традицион PCB нигезендә җитештерү технологиясе белән чагыштырганда, өстәмә бастыру процессы аша электрон җайланмалар һәм схемалар җитештерү гадилек һәм бәя ягыннан күп өстенлекләргә ия. Беренчедән, схеманың күп компонентлары контактлар өчен металл кебек бер үк материал таләп итә. һәм үзара бәйләнеш, полиграфия берничә компонентны бер үк вакытта җитештерергә мөмкинлек бирә, чагыштырмача аз эшкәртү адымнары һәм материал чыганаклары азрак15. 18, һәм 19. Моннан тыш, бастыруда кулланылган түбән температуралар сыгылучан һәм арзан пластик субстратларга туры килә, бу зур тизлектә 16, 20 электрон җайланмаларны каплау өчен югары тизлекле ролл җитештерү процессын кулланырга мөмкинлек бирә. Кушымталар өчен. басма компонентлар белән тулысынча тормышка ашырыла алмый, гибрид ысуллар эшләнде, аларда түбән температурада басылган компонентлар янында 21, 22, 23 сыгылмалы субстратларга тоташтырылган гибрид ысуллар эшләнде. Бу гибрид алымда ул әле дә бар. Өстәмә процессларның өстенлекләрен алу һәм схеманың гомуми сыгылучылыгын арттыру өчен мөмкин кадәр күбрәк SMT компонентларын бастырылган коллегалар белән алыштырырга кирәк. Энергиянең сыгылмалы булуын тормышка ашыру өчен, без SMT актив компонентлары һәм экранда басылган пассив комбинация тәкъдим иттек. компонентлар, зур SMT индуктивлык кәтүкләрен планар спираль индуктивлык кәтүкләренә алыштыруга аеруча басым ясап. Басма электроника җитештерүнең төрле технологияләре арасында экран бастыру аеруча зур кино калынлыгы аркасында пассив компонентлар өчен яраклы (бу металл үзенчәлекләрнең серия каршылыгын киметү өчен кирәк). ) һәм сантиметр дәрәҗәсендәге өлкәләрне каплаганда да, югары басу тизлеге. Кайвакыт шулай ук ​​була. Материал 24.
Электр җиһазларының пассив компонентларын югалту минимальләштерелергә тиеш, чөнки схеманың эффективлыгы системаны эшләтеп җибәрү өчен кирәк булган энергия күләменә турыдан-туры тәэсир итә. Бу аеруча озын ботинкалардан торган басма индуктивлык кәтүкләре өчен авыр, шуңа күрә алар югары сериягә мохтаҗ. каршылык. Шуңа күрә, басылган кәтүкләрнең 25, 26, 27, 28 каршылыгын киметү өчен кайбер тырышлыклар куелса да, электр электрон җайланмалары өчен югары эффектив басма пассив компонентлар җитми. Бүгенге көнгә кадәр күпләр басма пассив дип хәбәр иттеләр. сыгылмалы субстратларда компонентлар радио ешлыгын идентификацияләү (RFID) яки 10, 12, 25, 27, 28, 29, 30, 31. резонанс схемаларда эшләү өчен эшләнгән, бүтәннәр материаль яки җитештерү процессын үстерүгә игътибар итәләр һәм гомуми компонентларны күрсәтәләр. 26, 32, 33, 34 конкрет кушымталар өчен оптимальләштерелмәгән. Киресенчә, көчәнеш көйләүче кебек электр электрон схемалары еш кына типик басылган пассив җайланмаларга караганда зуррак компонентлар кулланалар һәм резонанс таләп итмиләр, шуңа күрә төрле компонент конструкцияләре кирәк.
Монда без электр электроникасы белән бәйле ешлыкларда иң кечкенә сериягә каршы тору һәм югары җитештерүчәнлеккә ирешү өчен μH диапазонында экранда басылган индуктивлык кәтүгенең дизайны һәм оптимизациясе белән таныштырабыз. Экранда басылган индуктивлык кәтүкләре, конденсаторлар, төрле компонент кыйммәтләре булган резисторлар җитештерелә. сыгылучан пластик субстратларда. Бу компонентларның сыгылмалы электрон продуктларга яраклылыгы башта гади РЛК схемасында күрсәтелде. Басылган индуктивлык кәтүге һәм резистор аннары көчәйткеч көйләүче формалаштыру өчен IC белән интеграцияләнәләр. Ахырда, органик яктылык җибәрүче диод (OLED) ) һәм сыгылмалы литий-ион аккумуляторы җитештерелә, һәм OLEDны батареядан эшләтеп җибәрү өчен көчәнеш көйләүчесе кулланыла.
Электроника өчен басылган индуктивлык кәтүкләрен проектлау өчен, без Мохан һәм башкаларда тәкъдим ителгән хәзерге таблицалар моделе нигезендә индуктивлык кәтүгенең геометрия сериясенең индуктивлыгын һәм DC каршылыгын фаразладык. 35, һәм модельнең төгәллеген раслау өчен төрле геометриядән ясалган индуктивлык кәтүкләре. Бу эштә индуктивлык кәтүге өчен түгәрәк форма сайланды, чөнки югары индуктивлык кәтүге 36 күппочмаклы геометрия белән чагыштырганда түбән каршылык белән ирешеп була. Сыя тәэсире Каршылык буенча бастыру циклының төре һәм саны билгеләнә. Бу нәтиҗәләр амметр моделе белән 4,7 μH һәм минималь DC каршылыгы өчен оптимальләштерелгән 7,8 μH индуктивлык кәтүген проектлау өчен кулланылды.
Спираль индуктивлык кәтүгенең индуктивлыгы һәм DC каршылыгы берничә параметр белән сурәтләнергә мөмкин: тышкы диаметр, әйләнеш киңлеге w һәм аралар с, n борылыш саны, һәм үткәргеч таблицасына каршы тору Rsheet. 1а рәсемдә ефәк экранлы түгәрәк индуктивлык кәтүгенең фотосы күрсәтелә. n = 12 белән, аның индуктивлыгын билгеләүче геометрик параметрларны күрсәтә. Мохан һ.б.ның амметр моделе буенча. 35, индуктивлык индуктивлык кәтүге геометриясе өчен исәпләнә, кая
а) Геометрик параметрларны күрсәтүче экранда басылган индуктивлык кәтүгенең фотосы. Диаметры 3 см. Төрле индуктивлык кәтүгенең индуктивлык (б) һәм DC каршылыгы (в). Сызыклар һәм билгеләр тиешенчә исәпләнгән һәм үлчәнгән кыйммәтләргә туры килә. (d, e) L1 һәм L2 индуктивлык кәтүгенең DC дистанцияләре Dupont 5028 һәм 5064H көмеш төсләр белән бастырылган. (f, g) Dupont 5028 һәм 5064H тарафыннан бастырылган фильмнар экранының SEM микрографлары.
Highгары ешлыкларда тире эффекты һәм паразитик сыйдырышлык индуктивлык кәтүгенең DC кыйммәте буенча индуктивлыкны үзгәртәчәк. Индуктивлык кәтүге бик аз ешлыкта эшләячәк, бу эффектлар аз, һәм җайланма даими индуктивлык кыла. Сериядә даими каршылык белән. Шуңа күрә, бу эштә без геометрик параметрлар, индуктивлык һәм DC каршылыгы арасындагы бәйләнешне анализладык, һәм нәтиҗәләрне иң кечкенә DC каршылыгы белән бирелгән индуктивлык алу өчен кулландык.
Индуктивлык һәм каршылык геометрик параметрлар сериясе өчен исәпләнә, алар экранда бастырып була, һәм μH диапазонында индуктивлык тудырылыр дип көтелә. Тышкы диаметрлары 3 һәм 5 см, сызык киңлеге 500 һәм 1000 микрон. , һәм төрле борылышлар чагыштырыла. Хисаплауда, таблицаның каршылыгы 47 мΩ / is дип уйланыла, бу 7 мм калынлыктагы Dupont 5028 көмеш микрофлейк үткәргеч катламына туры килә, 400 меш экран белән басылган һәм w = s. исәпләнгән индуктивлык һәм каршылык кыйммәтләре тиешенчә 1б һәм с рәсемнәрендә күрсәтелгән. Модель индуктивлык һәм каршылык тышкы диаметр һәм борылыш саны арта барган саен яки сызык киңлеге кимегәндә фаразлый.
Модель фаразлауларының төгәллеген бәяләү өчен, полиэтилен терефталат (PET) субстратында төрле геометрия һәм индуктивлык индуктивлык кәтүкләре ясалган. Measлчелгән индуктивлык һәм каршылык кыйммәтләре 1б рәсемдә күрсәтелгән. көтелгән кыйммәт, нигездә, сыяның калынлыгының һәм бердәмлегенең үзгәрүе аркасында, индуктивлык модель белән бик яхшы килешүне күрсәтте.
Бу нәтиҗәләр кирәкле индуктивлык һәм минималь DC каршылыгы булган индуктивлык кәтүген проектлау өчен кулланылырга мөмкин. Мисал өчен, 2 μH индуктивлык кәтүген таләп итик. 1б рәсеме бу индуктивлыкның тышкы диаметры 3 см, сызык киңлеге белән тормышка ашырылырга мөмкинлеген күрсәтә 500 мм, һәм 10 борылыш. Шул ук индуктивлык шулай ук ​​5 см тышкы диаметр, 500 мм киңлек һәм 5 борылыш яки 1000 мм киңлек һәм 7 борылыш ярдәмендә ясалырга мөмкин (рәсемдә күрсәтелгәнчә) .Бу өчнең каршылыкларын чагыштыру. 1c рәсемдә мөмкин булган геометрияләр, 1000 см киңлектәге 5 см индуктивлык кәтүгенең иң түбән каршылыгы 34 is булуын табарга мөмкин, бу бүтән икесенә караганда 40% түбәнрәк. Бирелгән индуктивлыкка ирешү өчен гомуми проектлау процессы. минималь каршылык белән түбәндәгечә йомгак ясала: Беренчедән, кушымта куйган космик чикләүләр буенча максималь рөхсәт ителгән тышкы диаметрны сайлагыз. Аннары, югары киңлек алу өчен кирәкле индуктивлыкка ирешкәндә, сызык киңлеге мөмкин кадәр зур булырга тиеш. (3) тигезләмәсе.
Калынлыкны арттырып яки металл пленкаларның каршылыгын киметү өчен югары үткәрүчәнлеге булган материал кулланып, DC каршылыгы индуктивлыкка тәэсир итмичә тагын да киметергә мөмкин. Геометрик параметрлары 1 таблицада L1 һәм L2 дип аталган ике индуктивлык кәтүге, Каршылык үзгәрүен бәяләү өчен төрле сандагы капламалар белән җитештерелә. Сыя каплагычлар саны арта барган саен, каршылык көтелгәнчә пропорциональ рәвештә кими, 1d һәм e рәсемнәрендә күрсәтелгәнчә, L1 һәм L2 индуктивлык кәтүкләре. 1d һәм e рәсемнәре. 6 катлам каплау белән каршылыкны 6 тапкыр киметергә мөмкинлеген күрсәтегез, һәм каршылыкның максималь кимүе (50-65%) 1 катлам белән 2 катлам арасында була. Сыяның һәр катламы чагыштырмача нечкә булганга, а Бу индуктивлык кәтүген бастыру өчен чагыштырмача кечкенә челтәр зурлыгы булган экран кулланыла (бу дюймга 400 сызык), бу безгә үткәргеч калынлыгының каршылыкка тәэсирен өйрәнергә мөмкинлек бирә. patternрнәк үзенчәлекләре челтәрнең минималь резолюциясеннән зуррак булса, а охшаш калынлык (һәм каршылык) зуррак челтәр зурлыгы белән аз санлы капламалар бастырып тизрәк ирешеп була. Бу ысул монда каралган 6 капланган индуктивлык кәтүге белән бер үк DC каршылыгына ирешү өчен кулланыла ала, ләкин җитештерү тизлеге югары.
Рәсемнәр 1d һәм e шулай ук ​​күрсәтәләр: DuPont 5064H үткәргеч көмеш плитка сыя кулланып, каршылык ике факторга кими. Ике запрос белән басылган фильмнарның SEM микрографларыннан (1f, g), бу булырга мөмкин. 5028 сыяның түбән үткәрүчәнлеге аның кечерәк кисәкчәләр зурлыгына һәм басылган фильмда кисәкчәләр арасында күп бушлыклар булуына бәйле. Икенче яктан, 5064H зуррак, тыгызрак урнаштырылган плиталарга ия, аны күпчелеккә якынрак тота. көмеш. Бу сыя җитештергән фильм 5028 сыядан нечкә булса да, бер катлам 4 мм һәм 6 катлам 22 мм булса да, үткәрүчәнлекнең артуы гомуми каршылыкны киметү өчен җитәрлек.
Ниһаять, индуктивлык (тигезләмә (1)) борылышлар санына бәйле булса да, каршылык (тигезләмә (5)) сызык киңлегенә генә бәйле. Шуңа күрә w-ны s белән чагыштырганда, каршылык тагын да киметергә мөмкин. L3 һәм L4 ике өстәмә индуктивлык кәтүге w = 2s һәм зур тышкы диаметрлы булырга тиеш, 1 нче таблицада күрсәтелгәнчә. Бу индуктивлык кәтүкләре 6 катлам DuPont 5064H капламы белән җитештерелгән, алда күрсәтелгәнчә, тәэмин итү өчен иң югары күрсәткеч. L3 индуктивлыгы 4,720 ± 0,002 μХ һәм каршылык 4,9 ± 0,1 Ω, ә L4 индуктивлыгы 7,839 ± 0,005 μХ һәм 6,9 ± 0,1 Ω, бу модель фаразлау белән яхшы килешә. калынлык, үткәрүчәнлек, w / s арту, димәк, L / R нисбәте 1-нче рәсемдәге кыйммәткә караганда зурлык тәртибеннән арткан.
Түбән DC каршылыгы өметле булса да, kHz-МГц диапазонында эшләүче электр электрон җиһазлары өчен индуктивлык кәтүгенең яраклылыгын бәяләү AC ешлыкларында характеристика таләп итә. 2а рәсемдә L3 һәм L4 каршылыгының ешлыгы бәйләнеше күрсәтелә. , каршылык аның DC кыйммәтендә якынча тотрыклы булып кала, реакция ешлык белән турыдан-туры арта, димәк, индуктивлык көтелгәнчә даими. Selfз-резонанс ешлыгы импеданс индуктивлыктан конденсаторга үзгәргән ешлык дип билгеләнә. L3 - 35,6 ± 0,3 МГц һәм L4 - 24,3 ± 0,6 МГц. Q сыйфат факторының ешлыкка бәйләнеше (ωL / R тигез) рәсем 2b.L3 һәм L4 максималь сыйфат факторларына ирешәләр, 35 ± 1 һәм 33 ± 1 11 һәм 16 МГц ешлыкларында. Берничә μH индуктивлыгы һәм МГц ешлыкларында чагыштырмача югары Q бу индуктивлык кәтүкләрен аз көчле DC-DC конвертерларында традицион өслек монтаж индуктивлык кәтүкләрен алыштыру өчен җитәрлек итә.
L3 һәм L4 индуктивлык кәтүгенең R һәм реакциясе X (a) һәм сыйфат факторы Q (b) ешлык белән бәйле.
Бирелгән сыйдырышлык өчен кирәк булган эз эзен киметү өчен, конденсатор технологиясен зур специфик сыйдырышлык белән куллану яхшырак, бу диэлектрик константасына тигез, диэлектрик калынлыгы белән бүленгән. Бу эштә без барий титанат композитын сайладык. диэлектрик буларак, чөнки ул башка эремә эшкәртелгән органик диэлектрикларга караганда югарырак эпсилонга ия. Диэлектрик катлам металл-диэлектрик-металл структурасын формалаштыру өчен ике көмеш үткәргеч арасында экранда бастырыла. 3а рәсемдә күрсәтелгәнчә сантиметрда төрле зурлыктагы конденсаторлар. , яхшы уңышны саклап калу өчен, ике-өч кат диэлектрик сыя ярдәмендә җитештерелә. 3б рәсемдә ике катлам диэлектрик белән эшләнгән, гомуми диэлектрик калынлыгы 21 мм булган өске һәм аскы электродлар белән күрсәтелгән конденсаторның кисемтә SEM микрографиясе күрсәтелә. бер катламлы һәм алты катлы 5064H. Микрон размерлы барий титанат кисәкчәләре SEM образында күренеп тора, чөнки яктырак урыннар караңгы органик бәйләүче белән уратып алынган. Диэлектрик сыя аскы электродны яхшы дымлый һәм ачык интерфейс формалаштыра. югарырак зурлыктагы иллюстрациядә күрсәтелгәнчә, металл пленка.
а) Биш төрле өлкә булган конденсатор фотосы. 1 МГц белән үлчәнгән диэлектрик катламнар һәм төрле өлкәләр.
Сыйдырышлык көтелгән мәйданга пропорциональ. 3-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, ике катлы диэлектрикның конкрет сыйдырышлыгы - 0,53 nF / см2, һәм өч катлы диэлектрикның конкрет сыйдырышлыгы - 0,33 nF / см2. Бу кыйммәтләр 13 диэлектрик константасына туры килә. сыйдырышлык һәм таралу факторы (DF) шулай ук ​​төрле ешлыкларда үлчәнде, 3d рәсемдә күрсәтелгәнчә, 2,25 см2 конденсатор өчен ике катлы диэлектрик. Без сыйдырышлыкның кызыксыну ешлыгында чагыштырмача яссы булуын, 20% ка артуын ачыкладык. 1 дән 10 МГцга кадәр, шул ук диапазонда, DF 0.013 дән 0.023гә кадәр артты. Диспипация факторы - һәр AC циклында сакланган энергиягә энергия югалту нисбәте булганлыктан, DF 0.02 DF көченең 2% эшләвен аңлата. Конденсатор куллана. Бу югалту гадәттә ешлыкка бәйле эквивалент серия каршылыгы (ESR) белән күрсәтелә, конденсатор белән DF / ωC.А тигез булган 3d рәсемдә күрсәтелгәнчә, 1 МГц, ESR ешлыклары өчен. 1,5 thanдан түбән, һәм 4 МГцдан зуррак ешлыклар өчен ESR 0,5 thanдан түбән. Бу конденсатор технологиясен кулланса да, DC-DC конвертерлары өчен кирәк булган μF дәрәҗәсендәге конденсаторлар бик зур мәйдан таләп итә, ләкин 100 pF-nF сыйдырышлык диапазоны һәм бу конденсаторларның аз югалуы аларны фильтрлар һәм резонант схемалар кебек башка кушымталар өчен яраклы итә .Сыйдырышлыкны арттыру өчен төрле ысуллар кулланырга мөмкин. Higherгары диэлектрик тотрыклы конкрет сыйдырышлыкны арттыра 37; мәсәлән, бу сыядагы барий титанат кисәкчәләренең концентрациясен арттырып ирешеп була. Кечкенә диэлектрик калынлык кулланырга мөмкин, гәрчә бу экранда көмеш плитка караганда түбән тупаслык белән түбән электрод таләп итә. Тиннер, түбән тупаслык конденсаторы катламнарны инжет бастыру 31 яки тарту басмасы 10 белән урнаштырырга мөмкин, бу экранны бастыру процессы белән берләштерелергә мөмкин. Ахырда, металл һәм диэлектрикның берничә алмаш катламы тезеп бастырыла һәм параллель рәвештә тоташтырыла, шуның белән берәмлек мәйданына сыйдырышлык 34 арта. .
Пар резисторлардан торган көчәнеш бүлүче, гадәттә, көчәнеш көйләүчесенең кире контроле өчен кирәк булган көчәнеш үлчәвен башкару өчен кулланыла. Бу төр куллану өчен, басылган резисторның каршылыгы kΩ-MΩ диапазонында булырга тиеш, һәм аерма. җайланмалар кечкенә. Монда, бер катлы экранда басылган углерод сыяның таблицаның каршылыгы 900 Ω / was булганлыгы ачыкланды .Бу мәгълүмат ике сызыклы резистор (R1 һәм R2) һәм елан резисторы (R3) проектлау өчен кулланыла. ) 10 kΩ, 100 kΩ, һәм 1,5 MΩ номиналь каршылыклары белән. Номиналь кыйммәтләр арасындагы каршылык 4-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, ике-өч кат сыя бастыру һәм өч ераклык фотолары белән ирешелә. Eachәр төрнең 12 үрнәге; барлык очракларда да каршылыкның стандарт тайпылышы 10% яки аннан да азрак. Ике-өч катлы катлам белән үрнәкләрнең каршылык үзгәреше бер катлам каплау үрнәкләренә караганда бераз кечерәк була. Measлчелгән каршылыкның кечкенә үзгәреше. һәм номиналь кыйммәт белән тыгыз килешү бу диапазондагы башка каршылыкларны турыдан-туры резистор геометриясен үзгәртеп алу мөмкинлеген күрсәтә.
Өч төрле резистор геометриясе төрле сандагы углерод резистив сыя каплаулары белән. Уң якта өч резистор фотосы күрсәтелгән.
РЛК схемалары - реаль дәрес схемаларына интеграцияләнгән пассив компонентларның тәртибен күрсәтү һәм тикшерү өчен кулланылган резистор, индуктивлык кәтүге һәм конденсатор комбинацияләренең классик дәреслек үрнәкләре. Бу схемада 8 μH индуктивлык кәтүге һәм 0,8 nF конденсатор тоташтырылган, һәм а. 25 кΩ резистор алар белән параллель тоташтырылган. Эластик схеманың фотосы 5а рәсемдә күрсәтелгән. Бу махсус серия-параллель комбинацияне сайлау сәбәбе - аның тәртибе өч төрле ешлык компонентларының һәрберсе тарафыннан билгеләнә, шулай итеп һәр компонентның эшләнеше күрсәтелергә һәм бәяләнергә мөмкин. Индуктивлык кәтүгенең 7 Ω серияле каршылыгын һәм конденсаторның 1,3 Ω ESRын исәпкә алып, схеманың көтелгән ешлык реакциясе исәпләнде. Схема схемасы 5б рәсемдә күрсәтелгән, һәм исәпләнгән импеданс амплитудасы һәм фаза һәм үлчәнгән кыйммәтләр 5c һәм d рәсемнәрендә күрсәтелгән. Түбән ешлыкларда, конденсаторның югары импедициясе схеманың тәртибе 25 кΩ резистор белән билгеләнә. Ешлык арта барган саен, импеданс LC юлы кими; Резонант ешлыгы 2,0 МГц булганчы бөтен схема сыйдырышлы. Резонанс ешлыгы өстендә индуктив импеданс өстенлек итә. 5 нче рәсем бөтен ешлык диапазоны буенча исәпләнгән һәм үлчәнгән кыйммәтләр арасында искиткеч килешүне ачык күрсәтә. Бу кулланылган модель дигән сүз монда (индуктивлык кәтүге һәм конденсаторлар серия каршылыгы булган идеаль компонентлар) бу ешлыкларда схема тәртибен фаразлау өчен төгәл.
а) 25 кΩ резистор белән параллель рәвештә 8 μH индуктивлык кәтүгенең һәм 0,8 nF конденсаторның комбинациясен кулланган экранда басылган RLC схемасы фотосы. г) импеданс амплитудасы (в) һәм схеманың фазасы (г).
Ниһаять, басылган индуктивлык кәтүкләре һәм резисторлар көчәйтү регуляторында тормышка ашырыла. Бу демонстрациядә кулланылган IC Microchip MCP1640B14, ул 500 кГц эш ешлыгы булган PWM нигезендә синхрон көчәйтү көйләүчесе. Схема схемасы 6a.A рәсемендә күрсәтелгән. 4.7 μH индуктивлык кәтүге һәм ике конденсатор (4,7 μF һәм 10 μF) энергия саклау элементлары буларак кулланыла, һәм кире контрольнең чыгу көчәнешен үлчәү өчен пар резисторлар кулланыла. Чыгыш көчәнешен 5 V га көйләү өчен каршылык бәясен сайлагыз. Схема PCBда җитештерелә, һәм аның эшләнеше йөкләү каршылыгы һәм литий-ион батареясын төрле зарядлау шартларында охшату өчен 3 - 4 V диапазонында үлчәнә. Басылган индуктивлык кәтүкләренең һәм резисторларның эффективлыгы белән чагыштырыла. SMT индуктивлык кәтүгенең һәм резисторларның эффективлыгы. SMT конденсаторлары барлык очракларда да кулланыла, чөнки бу кушымта өчен кирәк булган сыйдырышлык басылган конденсаторлар белән тәмамланырлык зур түгел.
а) көчәнешне тотрыклыландыручы схема схемасы. һәм үлчәү өчен бастырылган индуктивлык кәтүге кулланыла. Бу үлчәү өчен җир өстендәге резисторлар һәм конденсаторлар кулланыла. (e) Төрле йөк каршылыклары һәм кертү көчәнешләре өчен, барлык өслек монтаж компонентларын һәм басылган индуктивлык кәтүкләрен һәм резисторларны кулланып көчәнеш көйләүче схемаларның эффективлыгы. (f) (E) күрсәтелгән өслек монтажының һәм басма схеманың эффективлык коэффициенты.
4.0 V кертү көчәнеше һәм 1000 Ω йөк каршылыгы өчен, басылган индуктивлык кәтүкләре ярдәмендә үлчәнгән дулкын формалары 6б-д рәсемдә күрсәтелгән. индуктивлык кәтүгенең көчәнеше Vin-Vsw. 6d рәсем индуктивлык кәтүгенең агымын күрсәтә. SMT һәм басылган компонентлар белән схеманың эффективлыгы 6e рәсемдә кертү көчәнеше һәм йөк каршылыгы функциясе буларак күрсәтелә, һәм 6f рәсем эффективлык коэффициентын күрсәтә. SMT компонентларына бастырылган компонентлар. SMT компонентларын кулланып үлчәнгән эффективлык җитештерүче мәгълүмат таблицасында бирелгән көтелгән кыйммәткә охшаш. Highгары кертү токында (аз йөкләнешкә каршы һәм аз кертү көчәнеше), басылган индуктивлык кәтүгенең эффективлыгы шактый түбән. СМТ индуктивлык кәтүгенең югары серияле каршылыгы аркасында. Ләкин, югары көчәнеш һәм югары ток белән, каршылык югалту әһәмиятсезләнә, һәм басылган индуктивлык кәтүгенең эшләве SMT индуктивлык кәтүкләренә якынлаша башлый. Йөк аралыгы өчен> 500 Ω һәм Vin = 4.0 V яки> 750 Ω һәм Vin = 3,5 V, басылган индуктивлык кәтүгенең эффективлыгы SMT индуктивлык кәтүгенең 85% тан зуррак.
6-нчы рәсемдәге агымдагы дулкын формасын чагыштыру шуны күрсәтә: индуктивлык кәтүгенең каршылык югалтуы, көтелгәнчә, басылган схема һәм SMT схемасы арасындагы эффективлык аермасының төп сәбәбе. Керү һәм чыгу көче 4.0 V белән үлчәнде. кертү көчәнеше һәм 1000 Ω йөк каршылыгы 30,4 мВт һәм SMT компонентлары булган схемалар өчен 25,8 мВт, һәм басылган компонентлары булган схемалар өчен 33,1 мВт һәм 25,2 мВт. Шуңа күрә басылган схеманың югалуы 7,9 мВт, бу 3,4 мВттан югарырак. SMT компонентлары белән схема. 6-нчы рәсемдәге дулкын формасыннан исәпләнгән RMS индуктивлык кәтүге 25,6 мА. Аның серияле каршылыгы 4,9 is булганлыктан, көтелгән энергия югалту 3,2 мВт. Бу үлчәнгән 3,4 мВт көч аермасының 96% тәшкил итә. Моннан тыш, схема басма индуктивлык кәтүкләре һәм басма резисторлар, басма индуктивлык кәтүкләре һәм SMT резисторлары белән җитештерелә, һәм алар арасында мөһим эффективлык аермасы күзәтелми.
Аннары көчәнеш көйләүчесе сыгылучан PCB өстендә эшләнгән (схеманың бастыру һәм SMT компонентының эшләнеше С1 өстәмә рәсемдә күрсәтелгән) һәм сыгылучан литий-ион батареясы белән электр чыганагы һәм OLED массивы арасында йөк булып тоташтырылган. Лохнер һ.б. сүзләре буенча. 9 OLED җитештерү өчен, һәр OLED пиксель 5 V-та 0,6 мА куллана. Батарейка литий кобальт оксиды һәм графитны катод һәм анод буларак куллана, һәм батарейканы бастыруның иң еш очрый торган табиб плитасы белән җитештерелә.7 The батарея сыйдырышлыгы 16МАч, һәм сынау вакытында көчәнеш 4.0В. 7 нче рәсемдә сыгылучан PCB схемасының фотосы күрсәтелә, параллель рәвештә тоташтырылган өч OLED пиксель эшли. Демонстрация басма электр компонентларының бүтәннәр белән интеграцияләнү мөмкинлеген күрсәтте. катлаулырак электрон системалар формалаштыру өчен сыгылмалы һәм органик җайланмалар.
Өч органик светофорны эшләтеп җибәрү өчен, сыгылмалы литий-ион батарейкаларын кулланып, сыгылучан PCB-та көчәнеш көйләүче схема фотосы.
Экранда басылган индуктивлык кәтүкләрен, конденсаторларны һәм резисторларны сыгылмалы PET субстратларында төрле кыйммәтләр белән күрсәттек, электр электрон җиһазларында өслек монтаж компонентларын алыштыру максатыннан. Без зур диаметрлы спираль эшләп, тутыру тизлеген күрсәттек. , һәм сызык киңлеге-киңлек киңлеге коэффициенты, һәм түбән чыдамлы сыя калын катлам кулланып. Бу компонентлар тулы басылган һәм сыгылмалы RLC схемасына интеграцияләнәләр һәм kHz-MHz ешлык диапазонында алдан әйтеп була торган электр тотышын күрсәтәләр, бу иң зуры Электроника белән кызыксыну.
Басма электрон җайланмалар өчен типик куллану очраклары киемле яки продукт белән интеграль сыгылучан электрон системалар, корылма торышы буенча үзгәрә торган көчәнешләр ясый ала торган сыгылучан зарядландырыла торган батарейкалар белән эшләнә (литий-ион кебек). Әгәр дә йөк булса (бастыру һәм органик электрон җиһаз) даими көчәнеш таләп итә яки батарейка көчәнешеннән югарырак, көчәнеш көйләүчесе кирәк. Шуңа күрә басылган индуктивлык кәтүкләре һәм резисторлар традицион кремний IC белән OLEDны даими көчәнеш белән көчәйтү өчен көйләүче регуляторга интеграцияләнәләр. Vзгәрешле көчәнеш батарея электр белән тәэмин итүдән 5 V. Билгеле йөк токы һәм кертү көчәнеше белән, бу чылбырның эффективлыгы өслек монтаж индуктивлык кәтүкләрен һәм резисторларны кулланып контроль схема эффективлыгының 85% тан артып китә. Материал һәм геометрик оптимизациягә карамастан, индуктивлык кәтүгенең резистив югалтулары әле дә югары ток дәрәҗәсендә схеманың эшләвен чикләүче фактор булып тора (кертү агымы 10 мАдан зуррак). Ләкин, түбән агымнарда, индуктивлык кәтүгенең югалтулары кими, һәм гомуми күрсәткеч эффективлык белән чикләнә. IC.Бер басма һәм органик җайланмалар чагыштырмача түбән агымнар таләп иткәнгә күрә, безнең демонстрациядә кулланылган кечкенә OLEDлар кебек, басылган электр индуктивлык кәтүкләре андый кушымталар өчен яраклы саналырга мөмкин. югары гомуми конвертер эффективлыгына ирешергә мөмкин.
Бу эштә көчәнеш көйләүчесе традицион PCB, сыгылмалы PCB һәм өслек монтаж компонентларын эретү технологиясенә корылган, басылган компонент аерым субстратта җитештерелә. басылган фильмнар пассив компонентларга, шулай ук ​​җайланма һәм өслек монтаж компоненты контакт такталары арасындагы үзара бәйләнешне теләсә нинди субстратта бастырырга рөхсәт итәргә тиеш. Бу, өске монтаж компонентлары өчен булган түбән температуралы үткәргеч ябыштыргычларны куллану белән бергә, мөмкинлек бирәчәк. PCB эфиры кебек субтрактив процессларга мохтаҗлыксыз арзан субстратларда (мәсәлән, ПЭТ) төзелергә тиешле бөтен схема. Шуңа күрә, бу эштә эшләнгән экранда басылган пассив компонентлар энергияне һәм йөкләрне берләштерә торган сыгылмалы электрон системаларга юл ача. Арзан субстратларны кулланып, югары җитештерүчәнлекле электроника белән, нигездә өстәмә процесслар һәм минималь өслек монтаж компонентлары саны.
Asys ASP01M экран принтеры һәм Dynamesh Inc. белән тәэмин ителмәгән корыч экран кулланып, пассив компонентларның барлык катламнары 76 мм калынлыктагы сыгылучан PET субстратында экранга бастырылды. Металл катламның зурлыгы дюймга 400 линия һәм 250 диэлектрик катлам һәм каршылык катламы өчен дюймга сызыклар. 55 N кысу көчен кулланыгыз, бастыру тизлеге 60 мм / с, өзелү аралыгы 1,5 мм, һәм катылыгы 65 булган Серилор кыскыч (металл һәм резистив өчен). катламнар) яки 75 (диэлектрик катламнар өчен) экран бастыру өчен.
Conductткәргеч катламнар - индуктивлык кәтүкләре һәм конденсаторлар һәм резисторларның контактлары - DuPont 5082 яки DuPont 5064H көмеш микрофлейк сыя белән бастырыла. Резистор DuPont 7082 углерод үткәргеч белән бастырыла. Конденсатор диэлектрик өчен, BT-101 барий титан диэлектрик кушылмасы. Диэлектрикның һәр катламы фильмның бердәмлеген яхшырту өчен ике пассажирлы (дымлы) басу циклы ярдәмендә җитештерелә. Eachәрбер компонент өчен берничә басма циклның компонент эшенә һәм үзгәрүчәнлегенә тәэсире тикшерелде. бер үк материалның берничә катламы 70 ° C температурада 2 минут эчендә киптерелде. Materialәрбер материалның соңгы пальтосын кулланганнан соң, үрнәкләр 140 ° C температурада 10 минутка пешерелде, тулы кипүне тәэмин итү. Экранның автоматик тигезләү функциясе. Принтер киләсе катламнарны тигезләү өчен кулланыла. Индуктивлык кәтүгенең үзәге белән контакт үзәк тактадагы тишекне һәм DuPont 5064H сыя белән субстрат артындагы карандаш басу эзләрен кисеп алына. Басма җиһазлары арасындагы үзара бәйләнеш Dupontны да куллана. 5064H карандаш бастыру. 7 нче рәсемдә күрсәтелгән сыгылучан PCBда басылган компонентларны һәм SMT компонентларын күрсәтү өчен, бастырылган компонентлар CW2400 үткәргеч эпокси ярдәмендә тоташтырылган, һәм SMT компонентлары традицион эретү белән тоташтырылган.
Литий кобальт оксиды (LCO) һәм графит нигезендәге электродлар, батареяның катоды һәм аноды буларак кулланыла. % углерод кара (Супер П, Тимкал) һәм 10% поливинилиден фторид (PVDF, Kureha Corp.). ) Анод - 84wt% графит катнашмасы, 4wt% углерод кара һәм 13wt% PVDF.N-Метил-2-пирролидон (NMP, Сигма Алдрич) PVDF бәйләүчене эретү һәм чүпне таркату өчен кулланыла. төнлә вортекс миксеры белән кузгату. Катод һәм анод өчен хәзерге коллектор буларак 0.0005 дюйм калынлыктагы дат басмас корыч фольга һәм 10 мм никель фольга кулланыла. Сыя хәзерге коллекторда 20 тизлек белән кысу белән бастырыла. мм / с. Электродны 80 ° C мичтә 2 сәгать җылытырга мөмкин. Корыганнан соң электродның биеклеге якынча 60 мм, һәм актив материалның авырлыгына карап, теоретик куәт 1,65 мАч. /cm2. Электродлар 1,3 × 1,3 см2 үлчәмнәргә киселгәннәр һәм вакуум мичтә төнлә 140 ° C җылытылганнар, аннары азот тутырылган перчаткада алюминий ламинат капчыклар белән мөһерләнгәннәр. Полипропилен база пленкасы эремәсе белән. анод һәм катод һәм EC / DEC (1: 1) 1M LiPF6 батарея электролиты буларак кулланыла.
Яшел OLED поли (9,9-диоктилфлуорен-ко-н- (4-бутилфенил) -дифениламин) (TFB) һәм поли ((9,9-диоктилфлуорен-2,7- (2,1,3-бензотиадиазол-)) тора. 4, 8-дил)) (F8BT) Лохнер һәм башкаларда күрсәтелгән процедура буенча.
Фильм калынлыгын үлчәү өчен Dektak стилус профилен кулланыгыз. Фильм электрон микроскопияне (SEM) сканерлау ярдәмендә тикшерү өчен кисемтәләр үрнәген әзерләү өчен киселде .Бу басма структурасын характерлау өчен FEI Quanta 3D кыр чыгару мылтыгы (FEG) SEM кулланыла. калынлык үлчәвен фильм һәм раслагыз. SEM өйрәнүе 20 кВ тизләнешле көчәнештә һәм гадәти эш дистанциясе 10 мм.
DC каршылыгын, көчәнешне һәм токны үлчәү өчен санлы мультиметр кулланыгыз. Индуктивлык кәтүгенең, конденсаторларның һәм схемаларның AC импедициясе 1 МГцдан түбән ешлыклар өчен Agilent E4980 LCR метр белән үлчәнә һәм Agilent E5061A челтәр анализаторы 500 кГцдан артык ешлыкларны үлчәү өчен кулланыла. Тектроникс TDS 5034 осиллоскоп көчәнеш көйләүче дулкын формасын үлчәү өчен.
Бу мәкаләне ничек китерергә: Остфельд, АЭ һ.б. 5, 15959; doi: 10.1038 / srep15959 (2015).
Натан, А. һ.б. сыгылучан электроника: чираттагы киң таралган платформа. IEEE 100 процессы, 1486-1517 (2012).
Rabaey, JM Human Intranet: Төркемнәр кешеләр белән очраша торган урын. Дизайн, автоматлаштыру һәм сынау буенча Европа Конференциясендә һәм Гранобль, Франция. Сан Хосе, Калифорния: EDA Альянс.637-640 (2015, 9 март-) 13).
Кребс, ФК һ.б.
Али, М., Пакаш, Д., Зиллгер, Т., Сингх, П.К. 1300427 (2014).
Чен, А., Мадан, Д., Райт, ПК & Эванс, JW Диспенсер басылган яссы калын фильм термоэлектрик энергия генераторы. Микромеханика Микроэжиниринг 21, 104006 (2011).
Гайквад, АМ, Штингарт, Д.А.
Gaikwad, AM, Arias, AC & Steingart, DA Басылган сыгылмалы батарейкалардагы соңгы эшләнмәләр: механик проблемалар, полиграфия технологиясе һәм киләчәк перспективалар. Энергия технологиясе.3, 305–328 (2015).
Ху, Й.