Gedruckte Elektronik ist eine Reihe von Druckverfahren, mit denen elektrische Geräte auf verschiedenen Substraten hergestellt werden. Der Druck verwendet typischerweise gängige Druckgeräte, die geeignet sind, Muster auf Materialien zu definieren, wie z.B. Siebdruck, Flexodruck, Tiefdruck, Offset-Lithografie und Inkjet. Nach den Standards der Elektronikindustrie sind dies kostengünstige Prozesse. Elektrisch funktionierende elektronische oder optische Tinten werden auf das Substrat aufgebracht, wodurch aktive oder passive Vorrichtungen wie Dünnschichttransistoren oder Widerstände entstehen. Gedruckte Elektronik ermöglicht weit verbreitete, sehr kostengünstige, stromsparende Anwendungen wie flexible Displays.

Der Begriff gedruckte Elektronik bezieht sich auf organische Elektronik oder Kunststoffelektronik, bei der eine oder mehrere Tinten aus kohlenstoffbasierten Verbindungen bestehen. Die gedruckte Elektronik umfasst organische Halbleiter, anorganische Halbleiter, metallische Leiter, Nanopartikel, Nanoröhrchen, etc.

Der wichtigste Vorteil des Druckens ist die kostengünstige Serienfertigung. Die niedrigeren Kosten ermöglichen den Einsatz in mehr Anwendungen. Der Druck auf flexiblen Substraten ermöglicht es, die Elektronik auf gekrümmten Oberflächen zu platzieren, z.B. indem man Solarzellen auf Fahrzeugdächern platziert. Typischerweise rechtfertigen konventionelle Halbleiter ihre viel höheren Kosten durch eine viel höhere Leistung.

Gedruckte Elektronikmaterialien

Für die gedruckte Elektronik werden sowohl organische als auch anorganische Materialien verwendet. Die Farbmaterialien müssen in flüssiger Form für Lösung, Dispersion oder Suspension vorliegen. Sie müssen als Leiter, Halbleiter, Dielektrika oder Isolatoren fungieren. Die Materialkosten müssen für die Anwendung geeignet sein.

Die Materialeigenschaften bestimmen maßgeblich die Unterschiede zwischen gedruckter und konventioneller Elektronik. Bedruckbare Materialien bieten neben der Bedruckbarkeit entscheidende Vorteile, wie mechanische Flexibilität und funktionale Anpassung durch chemische Modifikation (z.B. Lichtfarbe in OLEDs).

Bedruckte Leiter bieten eine geringere Leitfähigkeit und Mobilität der Ladungsträger.

  • Einweg-Herzüberwachungssensor-Array auf Hot-Melt TPU
  • Atemfrequenzsensor auf TPU gedruckt & auf T-Shirt übertragen
  • Bedruckte Muster, die auf Handschuhe aufgebracht werden, um sie leitfähig zu machen.
  • Gedruckte flexible Heizgeräte und Wärmer (PTC-Technologie)
  • Gedruckt mit handelsüblichen leitfähigen oder leitfähigen Plastisol-Tinten.
  • Elektronikpakete werden über Schwanz oder Schnappverschluss mit dem Sensor verbunden.

Flexible Substrate

Die gedruckte Elektronik ermöglicht den Einsatz von flexiblen Substraten, was die Produktionskosten senkt und die Herstellung von mechanisch flexiblen Schaltungen ermöglicht. Während Inkjet- und Siebdruck typischerweise starre Substrate wie Glas und Silikon bedrucken, werden bei Massendruckverfahren fast ausschließlich flexible Folien und Papiere verwendet. Poly(ethylenterephthalat)-Folie (PET) ist aufgrund ihrer niedrigen Kosten und höheren Temperaturstabilität die gängige Wahl.

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