تحكم متقن في الطابعة النافثة للحبر لتصنيع المكثفات الفائقة القائمة على الرقائق

يتغلب هذا البروتوكول على المكثف الفائق الحالي ذي الحجم الثابت ويوفر طريقة لإنتاج مكثف فائق حر الشكل من خلال الطباعة الدقيقة النافثة للحبر. ومن خلال هذا البروتوكول، يمكن تأمين كفاءة الموارد البشرية والمادية. كما أن تزويد المستخدمين بطريقة التحكم في البرامج للطابعات النافثة للحبر يمكن أن يساعد في تصنيع مكثفات فائقة أكثر دقة.

توفر هذه التقنية طريقة للتعامل مع الطابعات النافثة للحبر ، وبالتالي ، يمكن استخدام هذا البروتوكول ليس فقط لإنتاج مكثفات فائقة ، ولكن أيضا لإنتاج أجهزة أخرى. قبل تصميم نمط المكثفات الكهروكيميائية مزدوجة الطبقة ، أو EDLCs ، ابدأ بتشغيل برنامج CAD. انتقل إلى الزر "ملف" أعلى نافذة البرنامج وانقر على الزرين "جديد" و"مشروع" لتشكيل ملف مشروع جديد.

لإنشاء ملف اللوحة، انقر فوق الأزرار ملف وجديد ولوحة بالترتيب. في الجزء العلوي الأيسر من نافذة ملف اللوحة التي تم إنشاؤها ، انقر فوق زر الشبكة على شكل شبكة لتعيين قيم حجم الشبكة ومضاعفاتها و Alt. قم بتغيير حجم الشبكة وقيمة Alt من الملليمترات إلى البوصة بحيث يمكن للطابعة النافثة للحبر قراءة نمط PCB CAD اضغط على Finest لإجراء تعديلات دقيقة.

بمجرد تعيين المعلمات ، قم بتصميم نمط المجمع الحالي وخط EDLC في شكل رقمي. تصميم إلكتروليت البوليمر الهلامي ، أو GPE ، نمط ومنصات تجميع التيار في شكل مستطيل. بالنسبة لثلاثة أنواع من الأنماط النهائية ، مثل الخط الموصل و EDLC و GPE ، قم بتعيين الطبقات الثلاث بالنقر فوق إعدادات العرض والطبقة بالترتيب.

قم بإنشاء طبقات جديدة بالضغط على زر طبقة جديدة في أسفل يسار نافذة الطبقات المرئية. في النافذة الجديدة للطبقة الجديدة، قم بإعداد الاسم واللون للطبقة الجديدة. لتمييز الطبقات بصريا ، اضبط أسماء الطبقات الثلاث على المجمع الحالي ، EDLC ، و GPE ، وقم بتغيير الألوان المقابلة بالنقر فوق المربع الموجود على يمين اللون.

اضغط على Line في أسفل يمين الشاشة. لتغيير سمك الخط ، أدخل قيمة العرض الموجودة في المركز العلوي بمقياس بوصة. ثم انقر فوق الحقل الرئيسي واسحب لرسم خط.

لتحرير طول السطر ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق السطر وانقر فوق الخصائص الموجودة في الأسفل. في الحقلين من وإلى، أدخل قيمتي X وY لنقطتي البداية والنهاية. بالنسبة للنقطة المرجعية للنمط، اضبط الزاوية العلوية اليمنى على 0، 0.

ارسم بقية النمط استنادا إلى المعلومات التي تمت مشاركتها من قبل. لضبط الحشو المرسوم على الطبقة المطلوبة، انقر بزر الماوس الأيمن على النقش وانقر على خصائص. ثم انقر فوق طبقة واختر الطبقة المطلوبة.

ارسم أنماطا مستطيلة من لوحة المجمع الحالية في GPE عن طريق الضغط على RECT في أسفل يسار النافذة الرئيسية. انقر واسحب على الشاشة حيث يوجد النمط المرسوم مسبقا. بعد ذلك ، انقر بزر الماوس الأيمن على السطح المستطيل وانقر فوق خصائص في الأسفل.

أدخل قيم X وY العلوية اليسرى والسفلية اليمنى للمستطيل في الحقلين من وإلى، على التوالي. اضبط المستطيل على الطبقة المطلوبة كما ذكرنا سابقا. قبل تحويل ملف CAD للنمط المصمم إلى تنسيق ملف Gerber ، احفظ ملف اللوحة بتنسيق brd بالنقر فوق الملف وحفظه.

بعد حفظ الملف ، انقر فوق علامة التبويب ملف في الجزء العلوي من النافذة وانقر فوق معالج CAM. لإنشاء ملف Gerber للطبقة المطلوبة، قم بتعديل العناصر الموجودة ضمن علامة تبويب Gerber لملفات الإخراج عن طريق حذف القوائم الفرعية، مثل النحاس العلوي والنحاس السفلي عن طريق الضغط على علامة الطرح. اضغط على زائد وانقر فوق إخراج Gerber الجديد لإنشاء إخراج Gerber.

على الجانب الأيسر من الشاشة، اضبط اسم الطبقة في الاسم والوظيفة على النحاس عن طريق الضغط على الترس الموجود على اليمين. ثم قم بتعيين نوع الطبقة إلى أعلى وقم بتعيين رقم طبقة Gerber للمجمع الحالي و EDLC و GPE إلى L1 و L2 و L3 بالترتيب. في نافذة الطبقات في أسفل ملف Gerber ، انقر فوق تحرير الطبقات في أسفل اليسار لتحديد كل طبقة مطلوبة.

لتعيين اسم ملف الإخراج المراد إنشاؤه، قم بتعيين اسم ملف Gerber الخاص بالإخراج في أسفل النافذة إلى بادئة/name.gbr. أخيرا ، انقر فوق حفظ الوظيفة في أعلى يسار النافذة لحفظ الإعدادات. انقر على مهمة العملية في أسفل اليسار لإنشاء ملف Gerber.

لتعيين معلمات برنامج الطابعة النافثة للحبر، قم بتشغيل برنامج الطابعة، ثم انقر فوق الزر طباعة، وحدد بسيط، واختر الحبر الموصل المرن. قم بتحميل ملف Gerber للنمط المصمم بالنقر فوق الزر اختيار ملف. اختر ملف Gerber الخاص بالخط الموصل وافتحه.

انقر فوق الزر التالي كما هو موضح في المربع الأصفر. بعد ذلك إصلاح لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتركيب التحقيق. بمجرد الانتهاء من ذلك ، اضبط نقطة الصفر لطابعة PCB من خلال المسبار بالنقر فوق الزر Outline (المخطط التفصيلي).

حرك صورة النمط على الشاشة عن طريق السحب والنقر فوق الزر مخطط تفصيلي. تحقق مما إذا كان المسبار يتحرك عبر المسار المطلوب. ثم اضغط على علامة التبويب التالي.

انقر على المسبار لقياس ارتفاع الركيزة للتحقق مما إذا كانت الركيزة مسطحة. عند اكتمال قياس الارتفاع، قم بإزالة المسبار وأدخل خرطوشة الحبر في موزع الحبر وقم بتوصيل فوهة قطرها الداخلي البالغ 230 ميكرومتر لإعداد الموزع. بعد تركيب موزعات الحبر للخط الموصل وEDLC وGPE، اطبع نمط عينة بالضغط على زر المعايرة أثناء ضبط معلمات كل حبر.

تحقق بصريا من نتيجة الطباعة وسجل قيم المعلمات لكل حبر. امسح نمط طباعة العينة باستخدام منديل تنظيف مبلل بالإيثانول قبل الضغط على الزر ابدأ لطباعة النمط المصمم للخط الموصل. بعد الطباعة ، اقلب اللوحة وعالج الخط الموصل عند 180 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة ، متبوعا بقياس الوزن المشترك للركيزة والخط الموصل.

في شاشة البدء لبرنامج الطابعة، حدد الخيار محاذاة، وقم بتحميل ملف نمط خط EDLC، ثم انقر فوق التالي. تأكد من اكتشاف موضع الخط الموصل من خلال نقطتي محاذاة لمحاذاة مواضع نمط خط EDLC والخط الموصل. ثم انتقل إلى نقطة عشوائية وتحقق مما إذا كان الموقع صحيحا.

قم بقياس الارتفاع الكلي للخط الموصل للتحقق من ارتفاع فوهة الموزع فوق الخط الموصل بالنقر فوق زر المسبار. تغيير قيم معلمات البرامج الخاصة بأحبار EDLC. بمجرد الانتهاء من ذلك ، اطبع نموذجا للتحقق مما إذا كانت قيم معلمات البرنامج مناسبة.

في وقت لاحق ، امسح نمط طباعة العينة باستخدام مسح تنظيف مبلل بالإيثانول لطباعة خط EDLC بالضغط على زر ابدأ. قم بإجراء القياسات الكهروكيميائية لجهاز المكثف الفائق المطبوع بنفث الحبر. انقر فوق تطبيق على Ch وقم بتشغيل ملف التسلسل الخاص باختبار قياس الفولتامتر الدوري للحصول على النتيجة.

انقر فوق تطبيق على Ch وقم بتشغيل ملف التسلسل الخاص باختبار الشحنة / التفريغ الجلفانوستاتيكي للحصول على النتيجة. انقر فوق تطبيق على Ch وقم بتشغيل ملف التسلسل الخاص باختبار التحليل الطيفي للمعاوقة الكهروكيميائية للحصول على النتيجة. تم تحليل الخصائص الهيكلية للحبر الموصل وحبر EDLC باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.

كان الحبر الموصل مركزا بشكل جيد لتشكيل مسارات توصيل مستمرة. كانت جميع مكونات الحبر مشتتة بشكل جيد ، مع عدم وجود عناصر مرئية يمكن أن تسبب انسدادا أثناء الطباعة. تم الإبلاغ عن الخصائص الريولوجية لحبر EDLC ، ولوحظ أن لزوجة الحبر زادت مع وقت القص ، مما يشير إلى سلوك سماكة القص دون أي امتداد هيكلي أو تمدد أو إعادة ترتيب ناجم عن الإجهاد.

في الدراسة ، تم الحصول على مكثف فائق مطبوع بنجاح. تعتبر جودة الطباعة جيدة. إذا كان النمط المطبوع يحتوي على عيوب أقل أو معدومة ، مع الحد الأدنى من خشونة السطح وسماكة موحدة.

أظهرت نتائج الطباعة بمعدل تغذية لا يقل عن 100 ملليمتر في الدقيقة خطوطا موحدة بدون انقطاع مرئي. تم تقليل وقت الطباعة الإجمالي عندما كان معدل التغذية أقصى عند 600 ملم في الدقيقة. بالمقارنة مع النتائج المطبوعة بمعدل تغذية يبلغ 500 ملم في الدقيقة ، تم قطع الخطوط التي تشكلت بسرعة 600 ملم في الدقيقة أو تشققها لأن الموزع تحرك بسرعة.

كان معدل التغذية البالغ 300 ملليلتر في الدقيقة مثاليا لوقت الطباعة المناسب ولمنع التكوين المتصدع. تم فحص نتائج الطباعة بحثا عن التغييرات المقابلة في الركلة. تم فصل جميع الخطوط عندما كانت الركلة منخفضة للغاية.

ومع ذلك ، فإن الضغط العالي عند ركلة عالية خلق عنق الزجاجة ، مما أدى إلى انسداد الفوهة. عند قيمة الركلة المناسبة ، لم ينكسر الخط ولم تسد الفوهة. يمكن إجراء طباعة أكثر دقة من خلال التحكم في معلمات البرامج ، مما يسمح للعديد من الباحثين باستخدام الطباعة النافثة للحبر في ظل الظروف المثلى في مختلف المجالات.