Printed Electronics - Verfahren, Material, Vergleich

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aktualisiert am 24.03.2021 - 07:40:33
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Printed_Electronics

Printed Electronics oder auch gedruckte Elektronik bezeichnet elektronische Elemente, die ganz oder teilweise durch ein Druckverfahren hergestellt wurden. Die übliche Druckfarbe wird durch elektronische Funktionsmaterialien ersetzt.

Synonym(e): gedruckte Elektronik



Vorteile der gedruckten Elektronik sind die reduzierten Herstellungskosten, das Bedrucken von flexiblen und großen Substraten und die Möglichkeit der Weiterentwicklung neuer Funktionalitäten. Zu diesen neuen Entwicklungen zählen RFID, flexible Displays oder Solarzellen. Fast alle notwendigen Bauelemente können mit gedruckter Elektronik erzeugt werden. Aktuell liegt der Schwerpunkt auf Sensoren, OLED, OPVC, OFET, Dioden, Speicherelemente, Batterien.

Materialien für gedruckte Elektronik

Wie funktioniert Printed Electronics?


Bedruckt werden organische Materialien, daher ist es ein Teilgebiet der organischen Elektronik. Das Drucken von Funktionen kann auf folgende Substrate erfolgen:

  • Polyester
  • Kunststoff
  • Papier
  • Textilien
  • Metall
  • Glas

Zu beachten ist die elektronische Funktionalität der Materialien und, dass die Materialien als Lösung oder Suspension, Dispersion vorliegen. Besonders wichtig für diese, die als Leiter, Halbleiter oder Isolatoren eingesetzt werden. Eine große Rolle spielt auch die Prozessierbarkeit im Druckverfahren der Materialien. Wichtige Faktoren dabei sind Viskosität, Oberflächenspannung und Feststoffgehalt und Wechselwirkungen mit anderen Schichten sowie der Trocknungsprozess.

bei den Massendruckverfahren können flexible Substrate wie Folien aus PET (Polyethylenterephthalat), PEN (Polyethylennaphthalat) oder PI (Polyimid) zum Einsatz kommen.

Verfahren

Printed Electronics kann mit allen gängigen Druckverfahren stattfinden. Im Prinzip müssen diese nur etwas angepasst werden. Anstatt der mehrfachen Farbschichtung werden mehrere Funktionsschichten übereinander gedruckt.  

Die Auswahl des Druckverfahrens ist abhängig von den Anforderungen an das spätere Produkt.

  1. Welche Eigenschaften müssen die Pasten/Tinten aufweisen?
  2. Wie viele gedruckte Schichten sind notwendig?
  3. Welche Substrate werden bedruckt?
  4. Gibt es Preisvorgaben?
  5. Welche weiteren technischen Eigenschaften müssen gegeben sein?

Herkömmlicherweise werden von den industriellen Druckverfahren hauptsächlich der Inkjet- und Siebdruck sowie die sog. Massendruckverfahren Tief-, Offset- und Flexodruck in der gedruckten Elektronik verwendet. Während die Massendruckverfahren meist das Rolle-zu-Rolle-Verfahren nutzen, wird beim Sieb- und  Inkjetdruck meist das Bogenverfahren eingesetzt. Es existieren jedoch noch weitere Varianten.

Grüne Folie mit Leiterbahnen und Elektronikbauteilen
Gedruckte Leiterbahnen und auf Folie bestücke Bauteile von Hoffmann + Krippner

Anwendungen

  • Funktionale Folie
  • Gedruckte Schaltkreise in Kombination mit konventionellen elektronischen Bauteilen
  • Gedruckte Widerstände
  • Flexible Elektronik
  • Transparente durchleuchtbare Touchfolien
  • Hybride Baugruppen
  • RDIF Systeme auf Verpackungen

Gedruckte Elektronik vs Konventionelle Elektronik

Hand hält Folie mit bedruckten Sensoren zwischen den Fingern
Printed Electronics von Hoffmann + Krippner.
Gedruckte Elektronik Konventionelle Elektronik
große Schaltzeiten sehr kleine Schaltzeiten
geringe Integrationsdichte sehr hohe Integrationsdichte
optimal für große Flächen nur für kleine Flächen
flexible Substrate starre Substrate
simple Herstellung schwere Herstellung
sehr geringe Produktionskosten hohe Produktionskosten

Wichtige Hersteller Printed Electronics mit großem Umsatz

Witte Group, Hoffmann + Krippner, Forster

Übersicht der Hersteller von Printed Electronic im Herstellerverzeichnis.

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