Gedruckte Elektronik Elektronische Komponenten jetzt auch auf Papier druckbar

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Im Forschungsprojekt „Supersmart“ ist es einem europäischen Konsortium mit elf Partnern gelungen, technologisch reife Hochdurchsatz-Verfahren auf den Druck elektronischer Komponenten auf Papier zu übertragen. Der Vorteil: Papierbasierte Sensoren und Etiketten könnten damit einfach, umweltschonend und in großer Menge in Verpackungen und Gebrauchsgegenstände integrieren werden.

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Für ein smartes fälschungssicheres Etikett werden Displays direkt auf Papier gedruckt. Ausgelesen wird die Komponente über eine Handy-App.
Für ein smartes fälschungssicheres Etikett werden Displays direkt auf Papier gedruckt. Ausgelesen wird die Komponente über eine Handy-App.
(Bild: Fraunhofer ISC)

Hochfunktionelle, druckbare Materialien sind sehr kostenintensiv, da sie bisher nur in kleinen Prototypsynthesen verwendet werden. Laut Projektpartner Fraunhofer ISC erfüllen diese Materialien häufig auch nicht die Ansprüche an gleichbleibende Qualität. Das Forschungsprojekt „Supersmart“ legte daher besonderen Wert auf die industrielle Hochskalierung der funktionellen Materialien und die Entwicklung von präzisen Prozessprotokollen für die Qualitätssicherung. Neben dem Funktionspapier selbst waren dies vor allem Piezopolymere, ferroelektrische Nanopartikel, elektrochrome Materialien, Metall-Oxid-Halbleiter für die Drucktinten und Barrierebeschichtungen für das Papier.

Hochskalierte Materialien

Um zu demonstrieren, dass die hochskalierten Materialien die gleichen Eigenschaften haben wie die bisher in kleinen Mengen hergestellten Chemikalien, wurden smarte Etiketten auf Hochdurchsatz-Prozessanlagen verarbeitet, sowohl im Rolle-zu-Rolle- als auch im Blatt-zu-Blatt-Verfahren. Auch die notwendige Polarisierung der piezoelektrischen Materialien wurde auf einer automatisierten Polungsanlage hochskaliert, so dass Piezosensoren auch in großen Mengen zeiteffizient konfektioniert werden können. Mit Pick-and-Place Technologien wurden auf den Papiersubstraten zusätzliche mikroelektronische Bauteile wie Batterien oder Chips für die Kommunikation integriert.

Sensoren und Etiketten als Anwendung

Für die Schockerkennungssensoren wurden die elektronischen Schaltungen direkt auf Papier gedruckt.
Für die Schockerkennungssensoren wurden die elektronischen Schaltungen direkt auf Papier gedruckt.
(Bild: Fraunhofer ISC)

Im Forschungsprojekt wurden für Schockerkennungssensoren und smarte fälschungssichere Etiketten Materialien und Verfahren so aufeinander abgestimmt, dass elektronische Schaltungen und Displays direkt auf Papier gedruckt werden können. Ein Anti-Fälschungs-Etikett könnte z.B. helfen, Hersteller und Verbraucher vor Betrug zu schützen. Eine großflächige Schockerkennung, die in Verpackungen integriert wird, könnte für Transportschutz und Nachverfolgbarkeit von Ereignissen eingesetzt werden. Ausgelesen werden die Komponenten einfach über eine Handy-App. Doch auch ganz neue Einsatzgebiete seien denkbar, z. B. in der Filtertechnik oder im Bildungsbereich.

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