خبریں

نیچر میں آنے کے لیے آپ کا شکریہ۔ آپ جو براؤزر ورژن استعمال کر رہے ہیں اس میں CSS کے لیے محدود سپورٹ ہے۔ بہترین تجربہ کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ براؤزر کا نیا ورژن استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو بند کر دیں)۔ مسلسل تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم اسٹائلز اور جاوا اسکرپٹ کے بغیر سائٹس ڈسپلے کریں گے۔
اضافی اور کم درجہ حرارت پرنٹنگ کے عمل مختلف بجلی استعمال کرنے والے اور بجلی استعمال کرنے والے الیکٹرانک آلات کو لچکدار ذیلی جگہوں پر کم قیمت پر مربوط کر سکتے ہیں۔ تاہم، ان آلات سے مکمل الیکٹرانک نظام کی تیاری کے لیے عام طور پر بجلی کے الیکٹرانک آلات کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ مختلف آپریٹنگ وولٹیجز کے درمیان تبدیل ہو سکیں۔ آلات۔ غیر فعال اجزاء—انڈکٹرز، کیپسیٹرز، اور ریزسٹرس—فلٹرنگ، قلیل مدتی توانائی ذخیرہ کرنے، اور وولٹیج کی پیمائش جیسے افعال انجام دیتے ہیں، جو کہ پاور الیکٹرانکس اور بہت سی دوسری ایپلی کیشنز میں ضروری ہیں۔ اس مضمون میں، ہم انڈکٹرز، کیپسیٹرز، ریزسٹرس اور RLC سرکٹس کو لچکدار پلاسٹک سبسٹریٹس پر اسکرین پرنٹ کیا جاتا ہے، اور انڈکٹرز کی سیریز کی مزاحمت کو کم سے کم کرنے کے لیے ڈیزائن کے عمل کی اطلاع دیتے ہیں تاکہ انہیں پاور الیکٹرانک آلات میں استعمال کیا جا سکے۔ نامیاتی روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس اور لچکدار لتیم آئن بیٹریوں کا۔وولٹیج ریگولیٹرز کا استعمال بیٹری سے ڈائیوڈز کو پاور کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جو DC-DC کنورٹر ایپلی کیشنز میں روایتی سطح کے ماؤنٹ اجزاء کو تبدیل کرنے کے لیے پرنٹ شدہ غیر فعال اجزاء کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں۔
حالیہ برسوں میں، پہننے کے قابل اور بڑے رقبے پر مشتمل الیکٹرانک مصنوعات اور انٹرنیٹ آف تھنگز 1,2 میں مختلف لچکدار آلات کا اطلاق تیار کیا گیا ہے۔ ان میں توانائی کی کٹائی کے آلات، جیسے فوٹوولٹک 3، پیزو الیکٹرک 4، اور تھرمو الیکٹرک 5؛توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات، جیسے بیٹریاں 6، 7؛اور بجلی استعمال کرنے والے آلات، جیسے سینسرز 8، 9، 10، 11، 12، اور روشنی کے ذرائع 13۔ اگرچہ انفرادی توانائی کے ذرائع اور بوجھ میں بڑی پیش رفت ہوئی ہے، لیکن ان اجزاء کو ایک مکمل الیکٹرانک سسٹم میں ملانے کے لیے عام طور پر پاور الیکٹرانکس کی ضرورت ہوتی ہے۔ بجلی کی فراہمی کے رویے اور لوڈ کی ضروریات کے درمیان کسی بھی عدم مطابقت کو دور کریں۔ مثال کے طور پر، ایک بیٹری اپنی چارج کی حالت کے مطابق متغیر وولٹیج پیدا کرتی ہے۔ پاور الیکٹرانکس سوئچنگ اور کنٹرول کے افعال انجام دینے کے لیے فعال اجزاء (ٹرانزسٹرز) کے ساتھ ساتھ غیر فعال اجزاء (انڈکٹرز، کیپسیٹرز، اور ریزسٹرس) کا استعمال کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک سوئچنگ ریگولیٹر سرکٹ میں، ہر سوئچنگ سائیکل کے دوران توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے ایک انڈکٹر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ، وولٹیج کی لہر کو کم کرنے کے لیے ایک کپیسیٹر استعمال کیا جاتا ہے، اور فیڈ بیک کنٹرول کے لیے درکار وولٹیج کی پیمائش ایک ریزسٹر ڈیوائیڈر کے ذریعے کی جاتی ہے۔
پاور الیکٹرانک ڈیوائسز جو پہننے کے قابل آلات کے لیے موزوں ہیں (جیسے پلس آکسیمیٹر 9) کو کئی وولٹ اور کئی ملی ایمپس کی ضرورت ہوتی ہے، عام طور پر سینکڑوں کلو ہرٹز سے لے کر کئی میگا ہرٹز کی فریکوئنسی رینج میں کام کرتے ہیں، اور کئی μH اور کئی μH انڈکٹنس کی ضرورت ہوتی ہے اور کیپیسیٹینس μF ہے۔ 14 بالترتیب۔ ان سرکٹس کی تیاری کا روایتی طریقہ یہ ہے کہ مجرد اجزاء کو سخت پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ (PCB) میں ملایا جائے۔ اگرچہ پاور الیکٹرانک سرکٹس کے فعال اجزاء کو عام طور پر ایک ہی سلیکون انٹیگریٹڈ سرکٹ (IC) میں ملایا جاتا ہے، لیکن غیر فعال اجزاء عام طور پر ہوتے ہیں۔ بیرونی، یا تو حسب ضرورت سرکٹس کی اجازت دے رہا ہے، یا اس لیے کہ مطلوبہ انڈکٹینس اور کیپیسیٹینس سلیکون میں لاگو کرنے کے لیے بہت زیادہ ہیں۔
روایتی پی سی بی پر مبنی مینوفیکچرنگ ٹکنالوجی کے مقابلے میں، اضافی پرنٹنگ کے عمل کے ذریعے الیکٹرانک آلات اور سرکٹس کی تیاری میں سادگی اور لاگت کے لحاظ سے بہت سے فائدے ہوتے ہیں۔ سب سے پہلے، چونکہ سرکٹ کے بہت سے اجزاء کو ایک ہی مواد کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے رابطوں کے لیے دھاتیں اور انٹر کنکشن، پرنٹنگ ایک ہی وقت میں متعدد اجزاء کو تیار کرنے کی اجازت دیتی ہے، نسبتاً کم پروسیسنگ مراحل اور مواد کے کم ذرائع کے ساتھ۔ 18، اور 19۔ مزید برآں، پرنٹنگ میں استعمال ہونے والا کم درجہ حرارت لچکدار اور سستے پلاسٹک کے ذیلی ذخیروں کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، جس سے الیکٹرانک ڈیوائسز 16، 20 بڑے علاقوں میں ڈھکنے کے لیے تیز رفتار رول ٹو رول مینوفیکچرنگ کے عمل کے استعمال کی اجازت ملتی ہے۔ جسے پرنٹ شدہ اجزاء کے ساتھ مکمل طور پر محسوس نہیں کیا جا سکتا، ہائبرڈ طریقے تیار کیے گئے ہیں جن میں سرفیس ماؤنٹ ٹیکنالوجی (SMT) کے اجزاء کم درجہ حرارت پر پرنٹ شدہ اجزاء کے ساتھ لچکدار سبسٹریٹس 21، 22، 23 سے منسلک ہوتے ہیں۔ اضافی عمل کے فوائد حاصل کرنے اور سرکٹ کی مجموعی لچک کو بڑھانے کے لیے زیادہ سے زیادہ SMT اجزاء کو پرنٹ شدہ ہم منصبوں سے تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔ اجزا، بڑے SMT انڈکٹرز کو پلانر اسپائرل انڈکٹرز سے تبدیل کرنے پر خصوصی زور دیتے ہوئے۔ پرنٹ شدہ الیکٹرانکس بنانے کے لیے مختلف ٹیکنالوجیز میں، سکرین پرنٹنگ خاص طور پر غیر فعال اجزاء کے لیے موزوں ہے کیونکہ اس کی بڑی فلم موٹائی (جو دھاتی خصوصیات کی سیریز کی مزاحمت کو کم کرنے کے لیے ضروری ہے۔ ) اور اعلی پرنٹنگ کی رفتار، یہاں تک کہ جب سینٹی میٹر سطح کے علاقوں کو ڈھانپتے ہیں تو کبھی کبھی ایسا ہی ہوتا ہے۔ مواد 24۔
بجلی کے الیکٹرانک آلات کے غیر فعال اجزاء کے نقصان کو کم سے کم کیا جانا چاہیے، کیونکہ سرکٹ کی کارکردگی نظام کو طاقت دینے کے لیے درکار توانائی کی مقدار کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔ یہ خاص طور پر لمبے کنڈلیوں پر مشتمل پرنٹ شدہ انڈکٹرز کے لیے مشکل ہے، جو اس لیے ہائی سیریز کے لیے حساس ہوتے ہیں۔ مزاحمت۔ اس لیے، اگرچہ پرنٹ شدہ کوائلز کی مزاحمت 25، 26، 27، 28 کو کم کرنے کے لیے کچھ کوششیں کی گئی ہیں، لیکن پاور الیکٹرانک آلات کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے پرنٹ شدہ غیر فعال اجزاء کی کمی ہے۔ لچکدار سبسٹریٹس پر اجزاء کو ریڈیو فریکوئنسی شناخت (RFID) یا توانائی کی کٹائی کے مقاصد کے لیے ریزوننٹ سرکٹس میں کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے 10، 12، 25، 27، 28، 29، 30، 31۔ دیگر مواد یا مینوفیکچرنگ کے عمل کی ترقی پر توجہ مرکوز کرتے ہیں اور عام اجزاء دکھاتے ہیں۔ 26، 32، 33، 34 جو مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے موزوں نہیں ہیں۔ اس کے برعکس، پاور الیکٹرانک سرکٹس جیسے وولٹیج ریگولیٹرز اکثر عام پرنٹ شدہ غیر فعال آلات کے مقابلے بڑے اجزاء استعمال کرتے ہیں اور انہیں گونج کی ضرورت نہیں ہوتی، اس لیے مختلف اجزاء کے ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔
یہاں، ہم پاور الیکٹرانکس سے متعلق فریکوئنسیوں پر سب سے چھوٹی سیریز کی مزاحمت اور اعلی کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے μH رینج میں اسکرین پرنٹ شدہ انڈکٹرز کے ڈیزائن اور اصلاح کو متعارف کراتے ہیں۔ مختلف اجزاء کی قدروں کے ساتھ اسکرین پرنٹ شدہ انڈکٹرز، کیپسیٹرز اور ریزسٹرز تیار کیے جاتے ہیں۔ لچکدار پلاسٹک کے ذیلی ذخیروں پر۔ لچکدار الیکٹرانک مصنوعات کے لیے ان اجزاء کی مناسبیت کو سب سے پہلے ایک سادہ RLC سرکٹ میں ظاہر کیا گیا تھا۔ پھر پرنٹ شدہ انڈکٹر اور ریزسٹر کو IC کے ساتھ مربوط کر کے ایک بوسٹ ریگولیٹر بنایا جاتا ہے۔ آخر میں، ایک نامیاتی روشنی خارج کرنے والا ڈایڈڈ (OLED) ) اور ایک لچکدار لتیم آئن بیٹری تیار کی جاتی ہے، اور بیٹری سے OLED کو پاور کرنے کے لیے ایک وولٹیج ریگولیٹر استعمال کیا جاتا ہے۔
پاور الیکٹرانکس کے لیے پرنٹ شدہ انڈکٹرز کو ڈیزائن کرنے کے لیے، ہم نے سب سے پہلے موہن ایٹ ال میں تجویز کردہ موجودہ شیٹ ماڈل کی بنیاد پر انڈکٹر جیومیٹریوں کی ایک سیریز کے انڈکٹنس اور DC مزاحمت کی پیش گوئی کی۔35، اور ماڈل کی درستگی کی تصدیق کے لیے مختلف جیومیٹریوں کے من گھڑت انڈکٹرز۔ اس کام میں، انڈکٹر کے لیے ایک سرکلر شکل کا انتخاب کیا گیا تھا کیونکہ کثیر الاضلاع جیومیٹری کے مقابلے میں کم مزاحمت کے ساتھ زیادہ انڈکٹنس 36 حاصل کیا جا سکتا ہے۔ سیاہی کا اثر مزاحمت پر پرنٹنگ سائیکلوں کی قسم اور تعداد کا تعین کیا جاتا ہے۔ پھر ان نتائج کو ایمی میٹر ماڈل کے ساتھ 4.7 μH اور 7.8 μH انڈکٹرز کو ڈیزائن کرنے کے لیے استعمال کیا گیا جو کم از کم DC مزاحمت کے لیے موزوں تھے۔
سرپل انڈکٹرز کی انڈکٹنس اور ڈی سی ریزسٹنس کو کئی پیرامیٹرز سے بیان کیا جا سکتا ہے: بیرونی قطر ڈو، ٹرن چوڑائی w اور سپیسنگ s، موڑ کی تعداد n، اور کنڈکٹر شیٹ ریزسٹنس Rsheet۔ شکل 1a سلک اسکرین پرنٹ شدہ سرکلر انڈکٹر کی تصویر دکھاتا ہے۔ n = 12 کے ساتھ، ہندسی پیرامیٹرز دکھاتے ہیں جو اس کے انڈکٹنس کا تعین کرتے ہیں۔ موہن وغیرہ کے ایمی میٹر ماڈل کے مطابق۔35، انڈکٹنس کا حساب انڈکٹر جیومیٹریوں کی ایک سیریز کے لیے کیا جاتا ہے، جہاں
(a) اسکرین پرنٹ شدہ انڈکٹر کی تصویر جس میں ہندسی پیرامیٹرز دکھائے گئے ہیں۔ قطر 3 سینٹی میٹر ہے۔ مختلف انڈکٹر جیومیٹریوں کی انڈکٹنس (b) اور DC مزاحمت (c) ہے۔ لائنیں اور نشانات بالترتیب حساب شدہ اور ناپی گئی قدروں کے مطابق ہیں۔ (d,e) انڈکٹرز L1 اور L2 کے DC مزاحمت بالترتیب Dupont 5028 اور 5064H سلور انکس کے ساتھ اسکرین پرنٹ کیے گئے ہیں۔
اعلی تعدد پر، جلد کا اثر اور طفیلی صلاحیت انڈکٹر کی مزاحمت اور انڈکٹنس کو اس کی DC ویلیو کے مطابق بدل دے گی۔ انڈکٹر سے کافی کم فریکوئنسی پر کام کرنے کی توقع کی جاتی ہے کہ یہ اثرات نہ ہونے کے برابر ہیں، اور ڈیوائس مستقل انڈکٹنس کے طور پر برتاؤ کرتی ہے۔ سیریز میں مستقل مزاحمت کے ساتھ۔ اس لیے، اس کام میں، ہم نے جیومیٹرک پیرامیٹرز، انڈکٹنس، اور DC ریزسٹنس کے درمیان تعلق کا تجزیہ کیا، اور سب سے چھوٹی ڈی سی مزاحمت کے ساتھ دی گئی انڈکٹنس حاصل کرنے کے لیے نتائج کا استعمال کیا۔
انڈکٹنس اور مزاحمت کا حساب ہندسی پیرامیٹرز کی ایک سیریز کے لیے کیا جاتا ہے جس کا اسکرین پرنٹنگ کے ذریعے احساس کیا جا سکتا ہے، اور یہ توقع کی جاتی ہے کہ μH رینج میں انڈکٹنس پیدا ہو جائے گا۔ 3 اور 5 سینٹی میٹر کے بیرونی قطر، 500 اور 1000 مائکرون کی لائن کی چوڑائی ، اور مختلف موڑ کا موازنہ کیا جاتا ہے۔ حساب میں، یہ فرض کیا جاتا ہے کہ شیٹ کی مزاحمت 47 mΩ/□ ہے، جو 7 μm موٹی ڈوپونٹ 5028 سلور مائیکرو فلیک کنڈکٹر پرت کے مساوی ہے جو 400 میش اسکرین کے ساتھ پرنٹ کی گئی ہے اور سیٹنگ w = s۔ کیلکولیٹڈ انڈکٹنس اور مزاحمتی قدریں بالترتیب شکل 1b اور c میں دکھائی گئی ہیں۔ ماڈل پیش گوئی کرتا ہے کہ بیرونی قطر اور موڑ کی تعداد میں اضافے کے ساتھ، یا لکیر کی چوڑائی کم ہونے کے ساتھ ساتھ انڈکٹنس اور مزاحمت دونوں میں اضافہ ہوتا ہے۔
ماڈل کی پیشین گوئیوں کی درستگی کا اندازہ کرنے کے لیے، مختلف جیومیٹریز اور انڈکٹنس کے انڈکٹرز کو پولی تھیلین ٹیریفتھلیٹ (PET) سبسٹریٹ پر گھڑا گیا تھا۔ پیمائش شدہ انڈکٹنس اور مزاحمتی اقدار کو شکل 1b اور c میں دکھایا گیا ہے۔ متوقع قدر، بنیادی طور پر جمع شدہ سیاہی کی موٹائی اور یکسانیت میں تبدیلی کی وجہ سے، انڈکٹنس نے ماڈل کے ساتھ بہت اچھا معاہدہ ظاہر کیا۔
ان نتائج کو مطلوبہ انڈکٹنس اور کم از کم DC ریزسٹنس کے ساتھ ایک انڈکٹر کو ڈیزائن کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، فرض کریں کہ 2 μH کا انڈکٹنس درکار ہے۔ شکل 1b ظاہر کرتا ہے کہ اس انڈکٹنس کو 3 سینٹی میٹر کے بیرونی قطر، ایک لکیر کی چوڑائی کے ساتھ محسوس کیا جا سکتا ہے۔ 500 μm، اور 10 موڑ۔ 5 سینٹی میٹر بیرونی قطر، 500 μm لائن کی چوڑائی اور 5 موڑ یا 1000 μm لائن کی چوڑائی اور 7 موڑ (جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے) کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہی انڈکٹنس پیدا کیا جا سکتا ہے۔ ان تینوں کی مزاحمت کا موازنہ کرنا۔ شکل 1c میں ممکنہ جیومیٹریز، یہ پایا جا سکتا ہے کہ 1000 μm کی لائن کی چوڑائی والے 5 سینٹی میٹر انڈکٹر کی سب سے کم مزاحمت 34 Ω ہے، جو کہ دیگر دو سے تقریباً 40% کم ہے۔ دیے گئے انڈکٹنس کو حاصل کرنے کے لیے ڈیزائن کا عمومی عمل کم از کم مزاحمت کے ساتھ اس کا خلاصہ اس طرح کیا گیا ہے: سب سے پہلے، ایپلی کیشن کی طرف سے لگائی گئی جگہ کی رکاوٹوں کے مطابق زیادہ سے زیادہ قابل اجازت بیرونی قطر کا انتخاب کریں۔ پھر، لائن کی چوڑائی زیادہ سے زیادہ ہونی چاہیے جب کہ پھر بھی زیادہ بھرنے کی شرح حاصل کرنے کے لیے مطلوبہ انڈکٹنس حاصل کر رہے ہوں۔ (مساوات (3))۔
دھاتی فلم کی شیٹ مزاحمت کو کم کرنے کے لیے موٹائی کو بڑھا کر یا اعلی چالکتا والے مواد کا استعمال کرتے ہوئے، انڈکٹنس کو متاثر کیے بغیر ڈی سی مزاحمت کو مزید کم کیا جا سکتا ہے۔ مزاحمت میں تبدیلی کا اندازہ لگانے کے لیے مختلف عدد کوٹنگز کے ساتھ تیار کیے جاتے ہیں۔ جیسے جیسے سیاہی کی کوٹنگز کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، مزاحمت متناسب طور پر متوقع طور پر کم ہو جاتی ہے، جیسا کہ اعداد و شمار 1d اور e میں دکھایا گیا ہے، جو بالترتیب L1 اور L2 انڈکٹرز ہیں۔ اعداد و شمار 1d اور e ظاہر کریں کہ کوٹنگ کی 6 تہوں کو لگانے سے، مزاحمت کو 6 گنا تک کم کیا جا سکتا ہے، اور مزاحمت میں زیادہ سے زیادہ کمی (50-65%) تہہ 1 اور تہہ 2 کے درمیان ہوتی ہے۔ چونکہ سیاہی کی ہر تہہ نسبتاً پتلی ہوتی ہے، a ان انڈکٹرز کو پرنٹ کرنے کے لیے نسبتاً چھوٹے گرڈ سائز (400 لائنیں فی انچ) والی اسکرین کا استعمال کیا جاتا ہے، جو ہمیں مزاحمت پر موصل کی موٹائی کے اثر کا مطالعہ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ جب تک پیٹرن کی خصوصیات گرڈ کی کم از کم ریزولوشن سے بڑی رہیں، a اسی طرح کی موٹائی (اور مزاحمت) کو ایک بڑے گرڈ سائز کے ساتھ چھوٹی تعداد میں کوٹنگز پرنٹ کرکے تیزی سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ یہ طریقہ وہی DC مزاحمت حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جیسا کہ یہاں زیر بحث 6 کوٹڈ انڈکٹر، لیکن زیادہ پیداواری رفتار کے ساتھ۔
اعداد و شمار 1d اور e یہ بھی ظاہر کرتے ہیں کہ زیادہ کنڈکٹیو سلور فلیک انک DuPont 5064H استعمال کرنے سے، مزاحمت کو دو عنصر سے کم کیا جاتا ہے۔ دیکھا گیا ہے کہ 5028 سیاہی کی کم چالکتا اس کے چھوٹے ذرہ سائز اور پرنٹ شدہ فلم میں ذرات کے درمیان بہت سے خالی جگہوں کی موجودگی کی وجہ سے ہے۔ دوسری طرف، 5064H میں بڑے، زیادہ قریب سے ترتیب والے فلیکس ہیں، جس سے یہ بلک کے قریب برتاؤ کرتا ہے۔ اگرچہ اس سیاہی سے تیار کردہ فلم 5028 سیاہی سے پتلی ہے، 4 μm کی ایک تہہ اور 22 μm کی 6 تہوں کے ساتھ، چالکتا میں اضافہ مجموعی مزاحمت کو کم کرنے کے لیے کافی ہے۔
آخر میں، اگرچہ انڈکٹنس (مساوات (1)) موڑ کی تعداد (w + s) پر منحصر ہے، لیکن مزاحمت (مساوات (5)) کا انحصار صرف لکیر کی چوڑائی w پر ہوتا ہے۔ اس لیے، s کے نسبت w کو بڑھا کر، مزاحمت مزید کم کیا جا سکتا ہے۔ دو اضافی انڈکٹرز L3 اور L4 کو w = 2s اور ایک بڑا بیرونی قطر رکھنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ انڈکٹرز DuPont 5064H کوٹنگ کی 6 تہوں کے ساتھ تیار کیے گئے ہیں، جیسا کہ پہلے دکھایا گیا ہے، فراہم کرنے کے لیے۔ سب سے زیادہ کارکردگی۔ L3 کا انڈکٹنس 4.720 ± 0.002 μH ہے اور مزاحمت 4.9 ± 0.1 Ω ہے، جب کہ L4 کا انڈکٹنس 7.839 ± 0.005 μH اور 6.9 ± 0.1 Ω ہے، جو کہ پہلے سے طے شدہ ماڈل کے ساتھ اچھے معاہدے میں ہیں۔ موٹائی، چالکتا، اور w/s میں اضافہ، اس کا مطلب ہے کہ L/R تناسب میں شکل 1 کی قدر کے مقابلہ میں طول و عرض کی ترتیب سے زیادہ اضافہ ہوا ہے۔
اگرچہ کم ڈی سی مزاحمت امید افزا ہے، لیکن kHz-MHz رینج میں چلنے والے پاور الیکٹرانک آلات کے لیے انڈکٹرز کی مناسبیت کا جائزہ لینے کے لیے AC فریکوئنسیوں پر خصوصیت کی ضرورت ہوتی ہے۔ شکل 2a L3 اور L4 کی مزاحمت اور رد عمل کی فریکوئنسی انحصار کو ظاہر کرتا ہے۔ 10 میگاہرٹز سے کم تعدد کے لیے ، مزاحمت اپنی DC قدر پر تقریباً مستقل رہتی ہے، جب کہ تعدد کے ساتھ ری ایکٹنس لکیری طور پر بڑھتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ انڈکٹینس توقع کے مطابق مستقل ہے۔ خود گونجنے والی تعدد کو تعدد کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جس پر مائبادا inductive سے capacitive میں تبدیل ہوتا ہے۔ L3 35.6 ± 0.3 MHz اور L4 24.3 ± 0.6 MHz ہے۔ معیار کے عنصر Q (ωL/R کے برابر) کی فریکوئنسی انحصار تصویر 2b میں دکھایا گیا ہے۔L3 اور L4 35 ± 1 اور 33 ± 1 کے زیادہ سے زیادہ معیار کے عوامل حاصل کرتے ہیں۔ بالترتیب 11 اور 16 میگاہرٹز کی فریکوئنسیوں پر۔ چند μH اور میگاہرٹز فریکوئنسیوں پر نسبتاً زیادہ Q انڈکٹرز کو کم طاقت والے DC-DC کنورٹرز میں روایتی سطح کے ماؤنٹ انڈکٹرز کو تبدیل کرنے کے لیے کافی بناتے ہیں۔
انڈکٹرز L3 اور L4 کے ماپا مزاحمت R اور ری ایکٹنس X (a) اور کوالٹی فیکٹر Q (b) تعدد سے متعلق ہیں۔
کسی دیے گئے کیپیسیٹینس کے لیے درکار فٹ پرنٹ کو کم کرنے کے لیے، ایک بڑی مخصوص گنجائش کے ساتھ کیپیسیٹر ٹیکنالوجی کا استعمال کرنا بہتر ہے، جو ڈائی الیکٹرک مستقل ε کو ڈائی الیکٹرک کی موٹائی سے تقسیم کیا جاتا ہے۔ اس کام میں، ہم نے بیریم ٹائٹانیٹ مرکب کا انتخاب کیا۔ ڈائی الیکٹرک کے طور پر کیونکہ اس میں دیگر محلول پراسیس شدہ نامیاتی ڈائی الیکٹرک کے مقابلے زیادہ ایپسیلون ہوتا ہے۔ ڈائی الیکٹرک پرت کو چاندی کے دو کنڈکٹرز کے درمیان ایک دھاتی ڈائی الیکٹرک دھاتی ڈھانچہ بنانے کے لیے اسکرین پرنٹ کیا جاتا ہے۔ کیپسیٹرز سینٹی میٹر میں مختلف سائز کے ساتھ، جیسا کہ شکل 3a میں دکھایا گیا ہے۔ , اچھی پیداوار کو برقرار رکھنے کے لیے ڈائی الیکٹرک سیاہی کی دو یا تین تہوں کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جاتا ہے۔ شکل 3b ڈائی الیکٹرک کی دو تہوں کے ساتھ بنے نمائندہ کیپسیٹر کا کراس سیکشنل SEM مائیکروگراف دکھاتا ہے، جس کی کل ڈائی الیکٹرک موٹائی 21 μm ہے۔ اوپر اور نیچے کے الیکٹروڈز بالترتیب ایک پرت اور چھ پرت والے 5064H ہیں۔ SEM امیج میں مائیکرون سائز کے بیریم ٹائٹانیٹ ذرات نظر آتے ہیں کیونکہ روشن علاقے گہرے نامیاتی بائنڈر سے گھرے ہوئے ہیں۔ ڈائی الیکٹرک سیاہی نیچے کے الیکٹروڈ کو اچھی طرح گیلا کرتی ہے اور ایک واضح انٹرفیس بناتی ہے۔ پرنٹ شدہ دھاتی فلم، جیسا کہ اعلی میگنیفیکیشن کے ساتھ مثال میں دکھایا گیا ہے۔
(a) پانچ مختلف علاقوں کے ساتھ ایک کپیسیٹر کی تصویر۔ (b) ڈائی الیکٹرک کی دو تہوں والے کپیسیٹر کا کراس سیکشنل SEM مائیکرو گراف، بیریم ٹائٹینیٹ ڈائی الیکٹرک اور سلور الیکٹروڈ دکھا رہا ہے۔ ڈائی الیکٹرک پرتیں اور مختلف علاقے، 1 میگاہرٹز پر ماپا جاتا ہے۔
گنجائش متوقع علاقے کے متناسب ہے۔جیسا کہ شکل 3c میں دکھایا گیا ہے، دو پرتوں کے ڈائی الیکٹرک کی مخصوص گنجائش 0.53 nF/cm2 ہے، اور تھری لیئر ڈائی الیکٹرک کی مخصوص گنجائش 0.33 nF/cm2 ہے۔ یہ قدریں 13 کے ڈائی الیکٹرک مستقل سے مساوی ہیں۔ کیپیسیٹینس اور ڈسپیشن فیکٹر (DF) کو بھی مختلف فریکوئنسیوں پر ماپا گیا، جیسا کہ شکل 3d میں دکھایا گیا ہے، ڈائی الیکٹرک کی دو تہوں والے 2.25 cm2 کیپیسیٹر کے لیے۔ ہم نے پایا کہ کیپسیٹینس دلچسپی کی فریکوئنسی رینج میں نسبتاً فلیٹ تھا، جس میں 20% اضافہ ہوا۔ 1 سے 10 میگا ہرٹز تک، جبکہ اسی رینج میں، ڈی ایف 0.013 سے بڑھ کر 0.023 ہو گیا۔ چونکہ ڈسپیشن فیکٹر ہر AC سائیکل میں ذخیرہ شدہ توانائی کے لیے توانائی کے نقصان کا تناسب ہے، 0.02 کے DF کا مطلب ہے کہ 2% پاور ہینڈل کیپسیٹر کے ذریعے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس نقصان کو عام طور پر فریکوئنسی پر منحصر مساوی سیریز مزاحمت (ESR) کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے جو کیپسیٹر کے ساتھ سیریز میں منسلک ہوتا ہے، جو DF/ωC کے برابر ہوتا ہے۔ جیسا کہ شکل 3d میں دکھایا گیا ہے، 1 میگاہرٹز سے زیادہ تعدد کے لیے، ESR 1.5 Ω سے کم ہے، اور 4 میگاہرٹز سے زیادہ فریکوئنسیوں کے لیے، ESR 0.5 Ω سے کم ہے۔ اگرچہ اس کپیسیٹر ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، DC-DC کنورٹرز کے لیے درکار μF-کلاس کیپسیٹرز بہت بڑے علاقے کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن 100 pF- nF کیپیسیٹینس کی حد اور ان کیپسیٹرز کا کم نقصان انہیں دیگر ایپلی کیشنز، جیسے فلٹرز اور ریزوننٹ سرکٹس کے لیے موزوں بناتا ہے۔ کپیسیٹینس بڑھانے کے لیے مختلف طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ایک زیادہ ڈائی الیکٹرک مستقل مخصوص کیپسیٹینس کو بڑھاتا ہے 37؛مثال کے طور پر، یہ سیاہی میں بیریم ٹائٹینیٹ ذرات کے ارتکاز کو بڑھا کر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ایک چھوٹی ڈائی الیکٹرک موٹائی کا استعمال کیا جا سکتا ہے، حالانکہ اس کے لیے اسکرین پرنٹ شدہ سلور فلیک سے کم کھردری کے ساتھ نیچے والے الیکٹروڈ کی ضرورت ہوتی ہے۔ پتلا، کم کھردری کیپیسیٹر تہوں کو انک جیٹ پرنٹنگ 31 یا گریوور پرنٹنگ 10 کے ذریعے جمع کیا جا سکتا ہے، جسے اسکرین پرنٹنگ کے عمل کے ساتھ ملایا جا سکتا ہے۔ آخر میں، دھات اور ڈائی الیکٹرک کی متعدد باری باری تہوں کو اسٹیک اور پرنٹ کیا جا سکتا ہے اور متوازی طور پر منسلک کیا جا سکتا ہے، اس طرح فی یونٹ رقبہ کی گنجائش 34 بڑھ جاتی ہے۔ .
ایک وولٹیج ڈیوائیڈر جو ریزسٹرس کے جوڑے پر مشتمل ہوتا ہے عام طور پر وولٹیج ریگولیٹر کے فیڈ بیک کنٹرول کے لیے درکار وولٹیج کی پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ آلات چھوٹے ہیں۔ یہاں، یہ پایا گیا کہ سنگل لیئر اسکرین پرنٹ شدہ کاربن سیاہی کی شیٹ مزاحمت 900 Ω/□ تھی۔ یہ معلومات دو لکیری ریزسٹرس (R1 اور R2) اور ایک سرپینٹائن ریزسٹر (R3) کو ڈیزائن کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ ). ہر قسم کے 12 نمونے؛تمام صورتوں میں، مزاحمت کا معیاری انحراف 10% یا اس سے کم ہے۔ کوٹنگ کی دو یا تین تہوں والے نمونوں کی مزاحمتی تبدیلی کوٹنگ کی ایک تہہ والے نمونوں کی نسبت قدرے چھوٹی ہوتی ہے۔ ماپی گئی مزاحمت میں چھوٹی تبدیلی اور برائے نام قدر کے ساتھ قریبی معاہدہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اس رینج میں دیگر مزاحمتیں ریزسٹر جیومیٹری میں ترمیم کرکے براہ راست حاصل کی جاسکتی ہیں۔
کاربن مزاحم سیاہی کوٹنگز کے مختلف نمبروں کے ساتھ تین مختلف ریزسٹر جیومیٹریز۔ تین ریزسٹرس کی تصاویر دائیں طرف دکھائی گئی ہیں۔
RLC سرکٹس ریزسٹر، انڈکٹر، اور کپیسیٹر کے امتزاج کی کلاسک نصابی مثالیں ہیں جو اصلی پرنٹ شدہ سرکٹس میں ضم شدہ غیر فعال اجزاء کے رویے کو ظاہر کرنے اور اس کی تصدیق کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ اس سرکٹ میں، ایک 8 μH انڈکٹر اور ایک 0.8 nF کیپسیٹر سیریز میں جڑے ہوئے ہیں، اور ایک 25 kΩ ریزسٹر ان کے ساتھ متوازی طور پر جڑا ہوا ہے۔ لچکدار سرکٹ کی تصویر شکل 5a میں دکھائی گئی ہے۔ اس خصوصی سیریز کے متوازی امتزاج کو منتخب کرنے کی وجہ یہ ہے کہ اس کے رویے کا تعین تین مختلف فریکوئنسی اجزاء میں سے ہر ایک سے ہوتا ہے، تاکہ ہر جزو کی کارکردگی کو نمایاں کیا جا سکتا ہے اور اس کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ انڈکٹر کی 7 Ω سیریز مزاحمت اور کپیسیٹر کے 1.3 Ω ESR کو مدنظر رکھتے ہوئے، سرکٹ کے متوقع تعدد ردعمل کا حساب لگایا گیا۔ سرکٹ کا خاکہ شکل 5b میں دکھایا گیا ہے، اور حساب کیا گیا مائبادی کا طول و عرض اور مرحلہ اور پیمائش شدہ اقدار کو اعداد و شمار 5c اور d میں دکھایا گیا ہے۔ کم تعدد پر، کیپسیٹر کے اعلی مائبادی کا مطلب یہ ہے کہ سرکٹ کے رویے کا تعین 25 kΩ ریزسٹر سے ہوتا ہے۔ جیسے جیسے تعدد بڑھتا ہے، مائبادا LC کا راستہ کم ہو جاتا ہے؛پورے سرکٹ کا رویہ اس وقت تک کیپسیٹو ہوتا ہے جب تک کہ گونج کی فریکوئنسی 2.0 میگاہرٹز نہ ہو۔ گونج کی فریکوئنسی کے اوپر، انڈکٹو مائبادا غالب ہوتا ہے۔ شکل 5 واضح طور پر پوری فریکوئنسی رینج میں کیلکولیٹڈ اور ناپی گئی اقدار کے درمیان بہترین معاہدے کو ظاہر کرتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ماڈل استعمال کیا گیا یہاں (جہاں انڈکٹرز اور کیپسیٹرز سیریز کی مزاحمت کے ساتھ مثالی اجزاء ہیں) ان فریکوئنسیوں پر سرکٹ کے رویے کی پیشین گوئی کے لیے درست ہے۔
(a) اسکرین پرنٹ شدہ RLC سرکٹ کی تصویر جو 25 kΩ ریزسٹر کے ساتھ متوازی طور پر 8 μH انڈکٹر اور 0.8 nF کیپسیٹر کے سیریز کے امتزاج کا استعمال کرتی ہے۔ ,d) سرکٹ کا مائبادی طول و عرض (c) اور مرحلہ (d)۔
آخر میں، پرنٹ شدہ انڈکٹرز اور ریزسٹرس کو بوسٹ ریگولیٹر میں لاگو کیا جاتا ہے۔ اس مظاہرے میں استعمال ہونے والا IC Microchip MCP1640B14 ہے، جو PWM پر مبنی سنکرونس بوسٹ ریگولیٹر ہے جس کی آپریٹنگ فریکوئنسی 500 kHz ہے۔ سرکٹ ڈایاگرام کو شکل 6a میں دکھایا گیا ہے۔ 4.7 μH انڈکٹر اور دو کیپسیٹرز (4.7 μF اور 10 μF) توانائی ذخیرہ کرنے والے عناصر کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، اور ریزسٹرس کا ایک جوڑا فیڈ بیک کنٹرول کے آؤٹ پٹ وولٹیج کی پیمائش کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ آؤٹ پٹ وولٹیج کو 5 V پر ایڈجسٹ کرنے کے لیے مزاحمتی قدر کو منتخب کریں۔ سرکٹ پی سی بی پر تیار کیا جاتا ہے، اور اس کی کارکردگی کو لوڈ ریزسٹنس اور ان پٹ وولٹیج کی حد میں 3 سے 4 V کے اندر ماپا جاتا ہے تاکہ مختلف چارجنگ حالتوں میں لیتھیم آئن بیٹری کی تقلید کی جا سکے۔ SMT inductors اور resistors کی کارکردگی۔ SMT capacitors تمام صورتوں میں استعمال کیے جاتے ہیں کیونکہ اس ایپلی کیشن کے لیے درکار گنجائش بہت زیادہ ہے جسے پرنٹ شدہ capacitors کے ساتھ مکمل نہیں کیا جا سکتا۔
(a) وولٹیج اسٹیبلائزنگ سرکٹ کا خاکہ۔ (b–d) (b) Vout، (c) Vsw، اور (d) انڈکٹر میں بہنے والے کرنٹ کی ویوفارمز، ان پٹ وولٹیج 4.0 V ہے، لوڈ ریزسٹنس 1 kΩ ہے، اور پرنٹ شدہ انڈکٹر کو پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس پیمائش کے لیے سرفیس ماؤنٹ ریزسٹرس اور کیپسیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں۔ ) سطح کے ماؤنٹ اور پرنٹ شدہ سرکٹ کی کارکردگی کا تناسب (e) میں دکھایا گیا ہے۔
4.0 V ان پٹ وولٹیج اور 1000 Ω لوڈ ریزسٹنس کے لیے، پرنٹ شدہ انڈکٹرز کا استعمال کرتے ہوئے ماپے گئے ویوفارمز کو شکل 6b-d میں دکھایا گیا ہے۔ Figure 6c IC کے Vsw ٹرمینل پر وولٹیج دکھاتا ہے۔انڈکٹر وولٹیج Vin-Vsw ہے۔ شکل 6d انڈکٹر میں بہنے والے کرنٹ کو دکھاتا ہے۔ SMT اور پرنٹ شدہ اجزاء کے ساتھ سرکٹ کی کارکردگی کو شکل 6e میں ان پٹ وولٹیج اور لوڈ ریزسٹنس کے فنکشن کے طور پر دکھایا گیا ہے، اور شکل 6f کارکردگی کا تناسب دکھاتا ہے۔ طباعت شدہ اجزاء کی ایس ایم ٹی اجزاء سے۔ ایس ایم ٹی اجزاء کے استعمال سے ماپا جانے والی کارکردگی مینوفیکچرر کی ڈیٹا شیٹ میں دی گئی متوقع قیمت کے مترادف ہے 14۔ زیادہ ان پٹ کرنٹ (کم بوجھ مزاحمت اور کم ان پٹ وولٹیج) پر، پرنٹ شدہ انڈکٹرز کی کارکردگی نمایاں طور پر کم ہوتی ہے۔ زیادہ سیریز کی مزاحمت کی وجہ سے ایس ایم ٹی انڈکٹرز کا۔ تاہم، زیادہ ان پٹ وولٹیج اور زیادہ آؤٹ پٹ کرنٹ کے ساتھ، مزاحمتی نقصان کم اہم ہو جاتا ہے، اور پرنٹ شدہ انڈکٹرز کی کارکردگی ایس ایم ٹی انڈکٹرز کے مقابلے میں آنے لگتی ہے۔ لوڈ مزاحمت کے لیے>500 Ω اور ون = 4.0 V یا >750 Ω اور Vin = 3.5 V، پرنٹ شدہ انڈکٹرز کی کارکردگی SMT انڈکٹرز کے 85% سے زیادہ ہے۔
شکل 6d میں موجودہ ویوفارم کا پیمائش شدہ بجلی کے نقصان کے ساتھ موازنہ کرنے سے پتہ چلتا ہے کہ انڈکٹر میں مزاحمتی نقصان پرنٹ شدہ سرکٹ اور SMT سرکٹ کے درمیان کارکردگی میں فرق کی بنیادی وجہ ہے، جیسا کہ توقع کی گئی ہے۔ ان پٹ اور آؤٹ پٹ پاور کی پیمائش 4.0 V ان پٹ وولٹیج اور 1000 Ω لوڈ مزاحمت ایس ایم ٹی اجزاء والے سرکٹس کے لیے 30.4 میگاواٹ اور 25.8 میگاواٹ ہے، اور پرنٹ شدہ اجزاء والے سرکٹس کے لیے 33.1 میگاواٹ اور 25.2 میگاواٹ ہیں۔ اس لیے پرنٹ شدہ سرکٹ کا نقصان 7.9 میگاواٹ ہے، جو m4 سے زیادہ ہے۔ ایس ایم ٹی اجزاء کے ساتھ سرکٹ۔ شکل 6d میں ویوفارم سے حساب کیا گیا RMS انڈکٹر کرنٹ 25.6 mA ہے۔چونکہ اس کی سیریز کی مزاحمت 4.9 Ω ہے، اس لیے متوقع بجلی کا نقصان 3.2 میگاواٹ ہے۔ یہ 3.4 میگاواٹ DC پاور فرق کا 96% ہے۔ اس کے علاوہ، سرکٹ پرنٹ شدہ انڈکٹرز اور پرنٹ شدہ ریزسٹرس اور پرنٹ شدہ انڈکٹرز اور ایس ایم ٹی ریزسٹرس کے ساتھ تیار کیا جاتا ہے، اور ان کے درمیان کوئی اہم کارکردگی فرق نہیں دیکھا جاتا ہے.
پھر وولٹیج ریگولیٹر کو لچکدار پی سی بی (سرکٹ کی پرنٹنگ اور ایس ایم ٹی جزو کی کارکردگی ضمنی شکل S1 میں دکھایا گیا ہے) پر گھڑا جاتا ہے اور لچکدار لتیم آئن بیٹری کے درمیان پاور سورس کے طور پر اور OLED ارے کے درمیان جوڑ دیا جاتا ہے۔لوچنر ایٹ ال کے مطابق۔9 OLEDs بنانے کے لیے، ہر OLED پکسل 5 V پر 0.6 mA استعمال کرتا ہے۔ بیٹری بالترتیب کیتھوڈ اور اینوڈ کے طور پر لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ اور گریفائٹ کا استعمال کرتی ہے، اور اسے ڈاکٹر بلیڈ کوٹنگ کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے، جو کہ بیٹری پرنٹنگ کا سب سے عام طریقہ ہے۔7 بیٹری کی گنجائش 16mAh ہے، اور ٹیسٹ کے دوران وولٹیج 4.0V ہے۔ شکل 7 لچکدار PCB پر سرکٹ کی ایک تصویر دکھاتی ہے، جو متوازی طور پر جڑے ہوئے تین OLED پکسلز کو طاقت فراہم کرتی ہے۔ زیادہ پیچیدہ الیکٹرانک نظام بنانے کے لیے لچکدار اور نامیاتی آلات۔
لچکدار پی سی بی پر وولٹیج ریگولیٹر سرکٹ کی ایک تصویر پرنٹ شدہ انڈکٹرز اور ریزسٹرس کا استعمال کرتے ہوئے، لچکدار لتیم آئن بیٹریوں کا استعمال کرتے ہوئے تین نامیاتی ایل ای ڈی کو طاقت دیتی ہے۔
ہم نے لچکدار پی ای ٹی سبسٹریٹس پر متعدد اقدار کے ساتھ سکرین پرنٹ شدہ انڈکٹرز، کیپسیٹرز اور ریزسٹرس دکھائے ہیں، جس کا مقصد پاور الیکٹرانک آلات میں سطح کے ماؤنٹ اجزاء کو تبدیل کرنا ہے۔ ، اور لائن کی چوڑائی-اسپیس چوڑائی کا تناسب، اور کم مزاحمت والی سیاہی کی موٹی تہہ کا استعمال کرتے ہوئے۔ یہ اجزاء مکمل طور پر پرنٹ شدہ اور لچکدار RLC سرکٹ میں ضم ہوتے ہیں اور kHz-MHz فریکوئنسی رینج میں متوقع برقی رویے کی نمائش کرتے ہیں، جو کہ سب سے زیادہ ہے۔ پاور الیکٹرانکس میں دلچسپی
پرنٹ شدہ پاور الیکٹرانک آلات کے لیے عام استعمال کے معاملات پہننے کے قابل یا مصنوعات کے ساتھ مربوط لچکدار الیکٹرانک سسٹم ہیں، جو لچکدار ریچارج ایبل بیٹریوں (جیسے لیتھیم آئن) سے چلتے ہیں، جو چارج کی حالت کے مطابق متغیر وولٹیج پیدا کر سکتے ہیں۔ اگر بوجھ (بشمول پرنٹنگ اور آرگینک الیکٹرانک آلات) کو بیٹری کے ذریعہ ایک مستقل وولٹیج یا اس سے زیادہ وولٹیج آؤٹ پٹ کی ضرورت ہوتی ہے، ایک وولٹیج ریگولیٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس وجہ سے، پرنٹ شدہ انڈکٹرز اور ریزسٹرس کو روایتی سلیکون آئی سی کے ساتھ ایک بوسٹ ریگولیٹر میں ضم کیا جاتا ہے تاکہ OLED کو مستقل وولٹیج کے ساتھ پاور کیا جاسکے۔ ایک متغیر وولٹیج بیٹری پاور سپلائی سے 5 V۔ لوڈ کرنٹ اور ان پٹ وولٹیج کی ایک مخصوص حد کے اندر، اس سرکٹ کی کارکردگی سطحی ماؤنٹ انڈکٹرز اور ریزسٹرس استعمال کرنے والے کنٹرول سرکٹ کی کارکردگی کے 85% سے زیادہ ہے۔ میٹریل اور جیومیٹرک آپٹیمائزیشن کے باوجود، انڈکٹر میں مزاحمتی نقصانات اب بھی اعلی کرنٹ کی سطح پر سرکٹ کی کارکردگی کے لیے محدود عنصر ہیں (ان پٹ کرنٹ تقریباً 10 ایم اے سے زیادہ)۔ تاہم، کم کرنٹ پر، انڈکٹر کے نقصانات کم ہو جاتے ہیں، اور مجموعی کارکردگی کارکردگی کے لحاظ سے محدود ہوتی ہے۔ چونکہ بہت سے طباعت شدہ اور نامیاتی آلات کو نسبتاً کم کرنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ہمارے مظاہرے میں استعمال ہونے والے چھوٹے OLEDs، پرنٹ شدہ پاور انڈکٹرز کو ایسی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں سمجھا جا سکتا ہے۔ ICs کا استعمال کرتے ہوئے جو کم موجودہ سطحوں پر اعلیٰ ترین کارکردگی کے لیے بنائے گئے ہیں، اعلی مجموعی طور پر کنورٹر کی کارکردگی حاصل کی جا سکتی ہے۔
اس کام میں وولٹیج ریگولیٹر روایتی پی سی بی، لچکدار پی سی بی اور سرفیس ماؤنٹ کمپوننٹ سولڈرنگ ٹکنالوجی پر بنایا گیا ہے، جب کہ پرنٹ شدہ پرزہ الگ سبسٹریٹ پر تیار کیا گیا ہے۔ تاہم، کم درجہ حرارت اور زیادہ چپکنے والی سیاہی اسکرین تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ پرنٹ شدہ فلموں کو غیر فعال اجزاء کے ساتھ ساتھ آلے اور سطح کے ماؤنٹ اجزاء کے رابطہ پیڈ کے درمیان باہمی ربط کو کسی بھی ذیلی جگہ پر پرنٹ کرنے کی اجازت دینی چاہیے۔ پورے سرکٹ کو سستے سبسٹریٹس (جیسے پی ای ٹی) پر بنایا جائے گا جس میں پی سی بی ایچنگ جیسے تخفیف کے عمل کی ضرورت نہیں ہے۔ اس لیے، اس کام میں تیار کردہ اسکرین پرنٹ شدہ غیر فعال اجزاء لچکدار الیکٹرانک سسٹمز کے لیے راہ ہموار کرنے میں مدد کرتے ہیں جو توانائی اور بوجھ کو مربوط کرتے ہیں۔ اعلی کارکردگی والے پاور الیکٹرانکس کے ساتھ، سستے سبسٹریٹس کا استعمال کرتے ہوئے، بنیادی طور پر اضافی عمل اور کم سے کم سطح کے ماؤنٹ اجزاء کی تعداد۔
Asys ASP01M اسکرین پرنٹر اور Dynamesh Inc. کی طرف سے فراہم کردہ ایک سٹینلیس سٹیل اسکرین کا استعمال کرتے ہوئے، غیر فعال اجزاء کی تمام تہوں کو 76 μm کی موٹائی کے ساتھ لچکدار PET سبسٹریٹ پر اسکرین پرنٹ کیا گیا تھا۔ دھاتی تہہ کا میش سائز 400 لائنیں فی انچ اور 250 ہے۔ ڈائی الیکٹرک پرت اور مزاحمتی تہہ کے لیے فی انچ لائنیں۔ 55 N کی squeegee فورس، 60 mm/s کی پرنٹنگ کی رفتار، 1.5 mm کا بریکنگ فاصلہ، اور 65 کی سختی کے ساتھ سیریلر squeegee استعمال کریں (دھاتی اور مزاحمتی پرت کے لیے پرتیں) یا 75 (ڈائی الیکٹرک تہوں کے لیے) اسکرین پرنٹنگ کے لیے۔
کنڈکٹو پرتیں — انڈکٹرز اور کیپسیٹرز اور ریزسٹرس کے رابطے — کو DuPont 5082 یا DuPont 5064H سلور مائیکرو فلیک سیاہی سے پرنٹ کیا جاتا ہے۔ ریزسٹر کو DuPont 7082 کاربن کنڈکٹر کے ساتھ پرنٹ کیا جاتا ہے۔ کپیسیٹر ڈائی الیکٹرک کے لیے، کنڈکٹیو کمپاؤنڈ ti-1010 باربرٹن ڈائی الیکٹرک استعمال کیا جاتا ہے۔ ڈائی الیکٹرک کی ہر تہہ فلم کی یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے دو پاس (گیلے گیلے) پرنٹنگ سائیکل کا استعمال کرتے ہوئے تیار کی جاتی ہے۔ ہر جزو کے لیے، اجزاء کی کارکردگی اور تغیر پر متعدد پرنٹنگ سائیکلوں کے اثرات کی جانچ کی گئی۔ ایک ہی مواد کی متعدد کوٹنگز کو کوٹنگز کے درمیان 2 منٹ کے لیے 70 ° C پر خشک کیا گیا تھا۔ ہر مواد کے آخری کوٹ کو لگانے کے بعد، مکمل خشک ہونے کو یقینی بنانے کے لیے نمونوں کو 140 ° C پر 10 منٹ کے لیے بیک کیا گیا تھا۔ اسکرین کی خودکار سیدھ کا کام پرنٹر کا استعمال بعد کی تہوں کو سیدھ میں کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ انڈکٹر کے مرکز سے رابطہ سینٹر پیڈ پر ایک سوراخ کاٹ کر اور DuPont 5064H سیاہی کے ساتھ سبسٹریٹ کے پچھلے حصے پر سٹینسل پرنٹنگ نشانات کو کاٹ کر حاصل کیا جاتا ہے۔ 5064H سٹینسل پرنٹنگ۔ تصویر 7 میں دکھائے گئے لچکدار PCB پر پرنٹ شدہ اجزاء اور SMT اجزاء کو ظاہر کرنے کے لیے، پرنٹ شدہ اجزاء سرکٹ ورکس CW2400 کنڈکٹیو ایپوکسی کا استعمال کرتے ہوئے جڑے ہوئے ہیں، اور SMT اجزاء روایتی سولڈرنگ کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں۔
لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ (LCO) اور گریفائٹ پر مبنی الیکٹروڈ بیٹری کے کیتھوڈ اور اینوڈ کے طور پر بالترتیب استعمال ہوتے ہیں۔ کیتھوڈ سلری 80% LCO (MTI Corp.)، 7.5% گریفائٹ (KS6، Timcal)، 2.5 کا مرکب ہے۔ % کاربن بلیک (سپر پی، ٹمکل) اور 10% پولی وینیلائیڈین فلورائیڈ (PVDF، Kureha Corp.)) اینوڈ 84wt% گریفائٹ، 4wt% کاربن بلیک اور 13wt% PVDF.N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP، Sigma Aldrich) کا مرکب ہے PVDF بائنڈر کو تحلیل کرنے اور سلورری کو پھیلانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ورٹیکس مکسر کے ساتھ رات بھر ہلچل۔ ایک 0.0005 انچ موٹی سٹینلیس سٹیل کا ورق اور ایک 10 μm نکل کا ورق بالترتیب کیتھوڈ اور اینوڈ کے لیے موجودہ کلیکٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ موجودہ کلیکٹر پر سیاہی 20 کی پرنٹنگ کی رفتار سے نچوڑ کر پرنٹ کی جاتی ہے۔ mm/s. سالوینٹس کو ہٹانے کے لیے ایک تندور میں الیکٹروڈ کو 80 °C پر 2 گھنٹے تک گرم کریں۔ خشک ہونے کے بعد الیکٹروڈ کی اونچائی تقریباً 60 μm ہے، اور فعال مواد کے وزن کی بنیاد پر، نظریاتی صلاحیت 1.65 mAh ہے۔ الیکٹروڈز کو 1.3 × 1.3 cm2 کے طول و عرض میں کاٹا گیا اور ایک ویکیوم اوون میں رات بھر 140 ° C پر گرم کیا گیا، اور پھر انہیں نائٹروجن سے بھرے دستانے کے خانے میں ایلومینیم کے ٹکڑے کے تھیلوں سے بند کر دیا گیا۔ پولی پروپیلین بیس فلم کا حل اینوڈ اور کیتھوڈ اور EC/DEC (1:1) میں 1M LiPF6 بیٹری الیکٹرولائٹ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
گرین OLED پولی(9,9-dioctylfluorene-co-n-(4-butylphenyl)-diphenylamine) (TFB) اور پولی (9,9-dioctylfluorene-2,7- (2,1,3-benzothiadiazole-) پر مشتمل ہوتا ہے۔ 4, 8-diyl)) (F8BT) لوچنر وغیرہ میں بیان کردہ طریقہ کار کے مطابق۔
فلم کی موٹائی کی پیمائش کرنے کے لیے ڈیکٹک اسٹائلس پروفائلر کا استعمال کریں۔ فلم کو الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM) کو اسکین کرکے تفتیش کے لیے ایک کراس سیکشنل نمونہ تیار کرنے کے لیے کاٹا گیا تھا۔ FEI Quanta 3D فیلڈ ایمیشن گن (FEG) SEM پرنٹ کی ساخت کو نمایاں کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ فلم بنائیں اور موٹائی کی پیمائش کی تصدیق کریں۔ SEM مطالعہ 20 keV کے تیز رفتار وولٹیج اور 10 ملی میٹر کے عام کام کے فاصلے پر کیا گیا تھا۔
ڈی سی ریزسٹنس، وولٹیج اور کرنٹ کی پیمائش کے لیے ڈیجیٹل ملٹی میٹر کا استعمال کریں۔ انڈکٹرز، کیپسیٹرز اور سرکٹس کے AC مائبادی کو Agilent E4980 LCR میٹر کے ذریعے 1 میگاہرٹز سے کم فریکوئنسیوں کے لیے ماپا جاتا ہے اور Agilent E5061A نیٹ ورک اینالائزر 5000 سے اوپر کی فریکوئنسی کی پیمائش کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ وولٹیج ریگولیٹر ویوفارم کی پیمائش کے لیے Tektronix TDS 5034 oscilloscope۔
اس مضمون کا حوالہ کیسے دیا جائے: Ostfeld, AE وغیرہ۔ لچکدار پاور الیکٹرانک آلات کے لیے اسکرین پرنٹنگ غیر فعال اجزاء۔science.Rep.5، 15959;doi: 10.1038/srep15959 (2015)۔
Nathan, A. et al. Flexible electronics: اگلا ہر جگہ پلیٹ فارم۔ Process IEEE 100, 1486-1517 (2012)۔
Rabaey، JM ہیومن انٹرانیٹ: ایک ایسی جگہ جہاں گروپس انسانوں سے ملتے ہیں۔ پیپر 2015 کی یورپی کانفرنس اور نمائش آن ڈیزائن، آٹومیشن اور ٹیسٹنگ، گرینوبل، فرانس میں شائع ہوا۔ سان ہوزے، کیلیفورنیا: EDA الائنس۔637-640 (2015، مارچ 9- 13)۔
Krebs, FC etc.OE-A OPV demonstrator anno domini 2011.Energy environment.science.4, 4116–4123 (2011)۔
علی، ایم، پرکاش، ڈی، زیلگر، ٹی، سنگھ، پی کے اور ہبلر، اے سی پرنٹ شدہ پیزو الیکٹرک انرجی ہارویسٹنگ ڈیوائسز۔ جدید توانائی کے مواد۔4۔1300427 (2014)۔
چن، اے، مدن، ڈی، رائٹ، پی کے اینڈ ایونز، جے ڈبلیو ڈسپنسر پرنٹ شدہ فلیٹ موٹی فلم تھرمو الیکٹرک انرجی جنریٹر۔ جے۔Micromechanics Microengineering 21, 104006 (2011)۔
Gaikwad, AM, Steingart, DA, Ng, TN, Schwartz, DE & Whiting, GL ایک لچکدار ہائی پوٹینشل پرنٹ شدہ بیٹری جو پرنٹ شدہ الیکٹرانک آلات کو پاور کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ App Physics Wright.102, 233302 (2013)۔
Gaikwad, AM, Arias, AC & Steingart, DA پرنٹ شدہ لچکدار بیٹریوں میں تازہ ترین پیشرفت: مکینیکل چیلنجز، پرنٹنگ ٹیکنالوجی اور مستقبل کے امکانات۔ توانائی کی ٹیکنالوجی۔3، 305–328 (2015)۔
Hu, Y. وغیرہ۔ ایک بڑے پیمانے پر سینسنگ سسٹم جو ساختی صحت کی نگرانی کے لیے بڑے ایریا والے الیکٹرانک آلات اور CMOS ICs کو یکجا کرتا ہے۔ IEEE J. سالڈ اسٹیٹ سرکٹ 49, 513–523 (2014)۔