Funkční inkousty pro aplikaci v tištěné elektronice a senzorice pomocí metody inject, aerosolu a sítotisku

Naše pracovní skupina zkoumá a vyvíjí funkční inkousty pro aplikace v tištěné elektronice a senzorice a také pro elektroniku integrovanou v textiliích (smart textiles). Přitom využíváme mimo jiné alternativní, velice rychlé a selektivní laserové metody slinování. Za použití těchto materiálů a technologií mouhou být realizovány koncepty na bázi polymerních folií, papíru, textilií a tenkých flexibilních keramických subtrátů (oxid zirkoničitý nebo spinel) respektive tenkého plochého skla.

© Fraunhofer IKTS
Digitálně tištěné teplotní senzory na PET.
© Fraunhofer IKTS
Nakontaktování LED na textil.
© Fraunhofer IKTS
Tištěný elektrický obvod na PET.
© Fraunhofer IKTS
Stříbrný inkoust (vyvinutý na Fraunhofer IKTS) na papíru.
© Fraunhofer IKTS
Platinové elektrody na spinelové keramice.

Nabídka služeb a kooperací#

Kompatibilita funkčního inkoustu se substrátovým materiálem#

 

Fraunhofer IKTS vyvíjí spektrum inkoustů pro tisk, které jsou kompatibilní s různými substráty od polymerů až po keramiku.

 

Tab.: Teplotní rozpětí inkoustů podle typu aplikace

Teplota Teplotní rozpětí Aplikace na substrát
Nízká < 150 ºC Polymery jako PET, PTFE, PI, PEEK, LCP nebo papír
Střední 150 až 350 ºC Tenké ploché sklo a kovy
Vysoká > 350 ºC Keramika, co firing vícevrstvá keramika
© Fraunhofer IKTS
Inkoustové nanočástice vyvinuté na IKTS (stříbro, zlato, měď, platina).
© Fraunhofer IKTS
Inkousty vzácných kovů s různými vypalovacími teplotami.

Spektrum materiálů#

 

Funkční inkousty jsou navrženy tak, aby byly kompatibilní s injekt technologií (piezo DOD) a s aerosolovou technologií tisku. Navíc je možné tyto funkční materiály vyvinuté na IKTS přeměnit na pasty pro sítotisk. Základem těchto inkoustů jsou nanočástice vlastní výroby respektive zpracováním komerčně dostupných prášků. Fraunhofer IKTS vyvíjí na přání zákazníka a v rámci společných výzkumných projektů také následující nové inkousty připravené podle individuálních požadavků:

  • Inkousty ze vzácných kovů (Ag, Au, Pt nebo Pd)
  • Kovové inkousty (Cu, Ni a Si)
  • Odolné a kompozitní inkousty (např. Ag a sklo, RuO2 a sklo)
  • Uhlíkové inkousty (grafit, CNTs)
  • Flexibilní polymerokovové kompozitní inkousty
  • Speciální inkousty na přání zákazníka
© Fraunhofer IKTS
Funkční stříbrný inkoust (připravený na IKTS) na PET fólii po vysintrování.
© Fraunhofer IKTS
Funkční stříbrný inkoust (připravený na IKTS) na PET fólii po vysintrování.

Přístrojové vybavení#

 

Pro společné projekty máme k dispozici různé technologie tisku:

  • Inject technologie pro tisk s tiskovými hlavami Dimatrix DMP (plocha tisku až 20 x 20 cm2)
  • Aerosolová tiskárna M3D Optomec Inc. (plocha tisku až 20 x 20 cm2)
  • Různé tiskárny pro sítotisk firmy EKRA, poloautomatické a plně automatické E5, X5, HX2 (plocha tisku až 25 x 25 cm2)
© Fraunhofer IKTS
Zařízení na tisk pomocí technologie inject.
© Fraunhofer IKTS
Zařízení na tisk aerosolovou technologií.
© Fraunhofer IKTS
Zařízení na tisk sítotiskem.
© Fraunhofer IKTS
Zařízení na tisk sítotiskem.

Funkcionalizace#

 

Vytvrzení respektive slinování tištěných struktur je možné dosáhnout několika různými technologiemi. Ve spolupráci s hlavními aplikačními subjekty na trhu vyvíjíme mimo jiné nové aplikace, které se zakládají na nových, velice rychlých metodách tepelného zpracování. Tyto technologie skrývají velký potenciál pro budoucí produkci tištěné elektroniky a sensoriky metodou »roll-to-roll«.

  • Kontinuální zpracování lineárním laserem (HDPL)
  • Flash lamp annealing (FLA)
  • Metoda elektronového paprsku
© Fraunhofer IKTS
Lineární laser pro rychlé a selektivní slinování tištěných struktur na substrátech citlivých na teplotu (pracovní plocha 30 mm).
© Fraunhofer IKTS
Lineární laser pro rychlé a selektivní slinování tištěných struktur na substrátech citlivých na teplotu (pracovní plocha 30 mm).
© Fraunhofer IKTS
Metodou inject tištěné, měděné elektrické vodiče na PET materiálu po tepelném zpracování lineárním laserem.
© Fraunhofer IKTS
Metodou inject tištěné, měděné elektrické vodiče na PET materiálu po tepelném zpracování lineárním laserem.

Naše odpověď na technické výzvy tisknutých vrstev#

 

Na základě našich bohatých zkušeností v oblasti výzkumu a vývoje funkčních inkoustů v kombinaci s různými technologiemi tisku a tepelného zpracování jsme schopni vyskytnuté technologické problémy v oblasti tištěné elektroniky a senzoriky ve většině případů vyřešit:

  • Tloušťky vrstev (rozmezí dle zkušenosti mezi 0.1 a 100 µm)
  • Přilnavost
  • Příprava substrátu
  • Elektrická vodivost, odpor
  • Kvalita tisku (např. tisk jemných linií, miniaturizace)
  • Aspektový poměr tisknuté vrstvy
  • Převedení technologií do komerčního měřítka
  • Individuální přizpůsobení formulace tisku

 

Organizujeme konsorcia a účastníme se jako partner národních a evropských výzkumných projektů. Kromě toho provádíme pro naše zákazníky studie proveditelnosti. Díky síti našich partnerů propojujeme subjekty z výzkumu a průmyslu.