Ein 3D-gedruckten Kammer für organische opto-elektronischen Gerät Abbau testen

Eine tragbare, vielseitige 3D-gedruckte Klimakammer kann dazu beitragen, wichtige Fragen im Bereich der organischen Elektronik zu beantworten, insbesondere in Bezug auf die Degradation von Geräten unter verschiedenen Bedingungen. Der Hauptvorteil der Verwendung einer 3D-gedruckten Kammer besteht darin, dass sie schnelle kostenwirksame Anpassungen ermöglicht, um sich ändernde Proben- oder Umweltanforderungen zu erfüllen, während der Nutzen des Grunddesigns erhalten bleibt. Die niedrigen Kosten und die Geschwindigkeit der Produktion mit 3D-Druck ermöglichen es Forschern, unsere Entwürfe schnell an ihre Zwecke anzupassen.

Dazu gehören unterschiedliche Gerätegrößen, zusätzliche Anschlüsse und zusätzliche Sensoren. Ein Merkmal der Kammern ist ihre Herstellungsmethode. Dies ist ein Beispiel für ein Design, eine IV-Testkammer mit sechs Pixeln.

Es wird aus 3D-gedruckten Komponenten für die obere Kammer, einen Sicherungsring und eine untere Kammer hergestellt. Dies gibt einen Überblick über den Aufbau der Kammer mit einem Gerät. Der O-Ring und die Dichtung sind nicht 3D-gedruckt.

Konzentrieren Sie sich vorerst auf die obere Kammer. Halten Sie die Innenseite der oberen Kammer nach oben. Suchen Sie eines der vier Pilotlöcher und bohren Sie ein Gewindebohrloch.

Wenn alle Löcher mit Gewinde versehen sind, setzen Sie einen konischen Gewindeeinsatz aus Messing mit kleinerem Durchmesser nach unten in eines der Löcher ein. Drücken Sie die erhitzte Spitze eines Lötkolbens in den Gewindeeinsatz, während Sie den Nenndruck ausüben, um den Einsatz gerade nach unten zu bewegen. Stoppen, wenn sich die Oberseite des Einsatzes etwa einen Millimeter über der Innenfläche der oberen Kammer befindet.

Während der Kunststoff noch heiß ist, drücken Sie den Einsatz mit der Kante einer geraden Kante leicht an, damit er bündig mit der Kammerfläche abschließt. Lassen Sie den Kunststoff eine Minute lang abkühlen und fügen Sie dann einen zweiten Einsatz hinzu. Platzieren Sie anschließend den Sicherungsring über dem Einsatz, um sicherzustellen, dass die Löcher ausgerichtet sind.

Befolgen Sie die gleichen Schritte, um Einsätze in den verbleibenden Löchern zu installieren. Setzen Sie mit den Einsätzen den O-Ring in die kreisförmige Nut an der Kammerfläche ein und drücken Sie ihn ein. Holen Sie sich als Nächstes das organische Gerät.

In diesem Fall eine Sechs-Pixel-Diode. Platzieren Sie zum Testen das organische Gerät auf dem O-Ring. Richten Sie als Nächstes die Löcher der Sicherungsringe mit den Metalleinsätzen in der oberen Kammer aus.

Befestigen Sie die beiden mit Schrauben miteinander und drücken Sie das Gerät gegen den O-Ring. Hier ist ein Beispiel für eine obere Kammer mit einer Vorrichtung und einem Sicherungsring. Der O-Ring sollte vollständig in die Nut passen, frei von Bersa-Partikeln sein und zwischen 15 und 25 Prozent seines Querschnitts zusammengedrückt werden, um eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten.

Knacken Sie die Probe nicht, wenn Sie die Schrauben festziehen. Wenn Sie fertig sind, lassen Sie die zusammengebaute obere Kammer mindestens 24 Stunden lang in einem Handschuhfach. Wenn die obere Kammer im Handschuhfach montiert ist, gehen Sie zur Arbeit mit der unteren Kammer über.

Die untere Kammer verfügt über Löcher für Kontaktstifte, die für die Messung der Stromspannung benötigt werden. Bestehen Sie aus jedem Kontaktstift ein Pogo-Stift und ein Lötkelch. Führen Sie sechs bis sieben Millimeter des schmalen Endes des Pogo-Stifts in den Lötkelch ein.

Verwenden Sie helfende Hände, um die Teile des Kontaktstifts horizontal abzustützen. Berühren Sie eine erhitzte Lötkolbenspitze mit dem Verbindungsbereich zwischen Pogo-Stift und Becher. Drücken Sie Lötzinn in den Verbindungsbereich und erhitzen Sie den Bereich weiter, bis das Lötzinn schmilzt.

Wenn Sie fertig sind, sollte eine dünne, glatte Lötschicht den Bereich zwischen den beiden Teilen rundherum bedecken. Das Lot muss auf die Außenseite des Pins gelegt werden, da das Löten der Innenseite den Pin unbrauchbar macht. Achten Sie immer darauf, die elektrische Verbindung über den Stift und den Becher vor und nach der Montage an der Kammer zu überprüfen.

Schieben Sie den fertigen Kontaktstift in eines der Löcher an der Außenseite der unteren Kammer. Stoppen Sie, wenn etwa 2,2 Zentimeter des Lötkelchs über die Außenseite hinausragen. Verwenden Sie Epoxidharz, das für Vakuumanwendungen geeignet ist, und tragen Sie es um den Kontaktstift und das Loch auf, um das Eindringen von Luft zu verhindern.

Tragen Sie das Epoxidharz um das Loch herum auf, sowohl innen als auch außen. Lassen Sie das Epoxidharz idealerweise 24 Stunden lang bei 25 Grad Celsius aushärten, bevor Sie die Schritte für jeden Kontaktstift wiederholen. Stellen Sie für jeden der Pins sicher, dass das ausgehärtete Harz weiß ist.

Es sollte fest sein, wenn es gedrückt wird. Fügen Sie den Kontaktstiften, die für den Anschluss an die Messplatine erforderlich sind, Kabel hinzu. Legen Sie zu diesem Zeitpunkt die zusammengebaute untere Kammer mit der oberen Kammer in das Handschuhfach und lassen Sie es mindestens 24 Stunden lang stehen.

Kehren Sie nach 24 Stunden für die Endmontage in das Handschuhfach zurück. Arbeiten Sie in der Handschuhbox und bringen Sie eine KF50-Zentrierdichtung auf der unteren Kammer an. Richten Sie als Nächstes die Kerben in den beiden Kammern aus.

Setze dann die obere Kammer auf die untere. Um die Teile zu sichern, öffnen Sie eine KF50-Klemme und platzieren Sie sie um den Rand der beiden Kammern. Ziehen Sie die Flügelmutter so fest wie möglich, um die Schraube zu befestigen.

Lassen Sie die fertige Kammer im Handschuhfach, bis sie benötigt wird. Halten Sie einen Computer und die anderen notwendigen Geräte für das Experiment bereit. Dazu gehören eine Quellenmesseinheit und eine Null-Einfügekraft-Testplatine.

Schließen Sie ein BNC-Kabel vom ersten Kanal der SMU an die Testplatine an. Verbinden Sie die SMU über ein USB-Kabel mit dem Computer. Schließen Sie außerdem das Netzteil an die SMU an.

Richten Sie die Computersoftware für die Messung ein. Suchen Sie an der SMU den Bereichsschalter mit der Bezeichnung zwei und schalten Sie ihn in die Position Ein. Holen Sie nun die fertig montierte Kammer aus dem Handschuhfach.

Verbinden Sie die Kontaktstifte der Kammern mit der Testplatine. Fokussieren Sie sich auf ein Pixel und schalten Sie den Kathodenstift auf Masse. Schalten Sie den Anodenpin auf BNC um.

Stellen Sie sicher, dass die anderen Pixel ausgeschaltet sind. Führen Sie die Software aus, um die Messungen durchzuführen. In diesem Diagramm ist in Hellblau die Stromdichtespannungskurve eines standardmäßigen organischen Photovoltaikgeräts in der Kammer ohne Beleuchtung dargestellt.

Die dunkelblaue Kurve ist für das gleiche Gerät mit einem Objektträger über dem aktiven Bereich verkapselt und mit Epoxidharz versiegelt. Dabei handelt es sich um die gleichen beiden Systeme, die von einer Laborlichtquelle beleuchtet werden. Die Diagramme zeigen das erwartete Diodenverhalten.

Bei diesem Verfahren ist es wichtig, eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Gerät und der Kammer durch die Verwendung von Pogo-Stiften und zwischen der Kammer und der Messplatine durch die Verwendung einer geeigneten Verkabelung oder eines Stützkragens herzustellen. Nach diesem Verfahren ist es möglich, eine Kammer für Kurzzeittests geeignet zu machen, wenn darauf geachtet wird, dass kein Leck auftritt. Testen Sie immer die Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit in die Kammer, wenn Sie unterschiedliche Materialien oder Ausführungen verwenden.

Diese 3D-gedruckte Klimakammer bietet einen kostengünstigen, vielseitigen und anpassbaren Ansatz zum Testen der Gerätedegradation. Forscher können bei der Prüfung von Geräten schnell und einfach Modifikationen für ihre eigenen Zwecke vornehmen.