Gedruckte Nanomaterialien für die Mikro Sensorik
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- Wilhelm Beltz
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1 20. EUROPÄISCHES ELEKTRONIKTECHNOLOGIE-KOLLEG From Lab to Fab to the market Gedruckte Nanomaterialien für die Mikro Sensorik Eike Kottkamp, , Espelkamp
2 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
3 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
4 Geschichte und Vision - Ausgründung aus der Erwin Quarder Gruppe - Vorzugslieferant für Kunststoffhybridbauteile im Automotiv - Vollautomatische Prozessautomation - Gegründet Weltweit ca. 950 Mitarbeiter - seit über 10 Jahren Strategische Entwicklung in den Bereich Medizintechnik Quelle: Quarder Gruppe
5 Geschichte und Vision - Entwicklung und Produktion von Kunststoffhybridbauteilen - Sensor- und Elektronik Integration - Werkzeugtechnik und Automatisierungstechnik In-House Quelle: Quarder Gruppe
6 Geschichte und Vision MID Technologie => Molded Interconnect Devices => Mechatronic Integrated Devices Quelle: Quelle: MID Forum
7 Geschichte und Vision Mikro Sensorik in der Medizintechnik A) Kooperationspartner im AHA (Automatic High-Throughput Analysesystem) Multiwellplattenentwicklung und Produktion Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Quelle: Quarder Gruppe
8 Geschichte und Vision Start der gedruckten Sensorik B) Kooperationspartner im PrintS (Printed Sensors) Entwicklung und Produktion von gedruckten Biosensoren Quelle: Quarder Gruppe 50 µm Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
9 Geschichte und Vision
10 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
11 Einführung in die gedruckte Sensorik Film: Printed Sensors
12 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
13 Heutige Möglichkeit der Technologie Vorstellung Printed Foil Thermoforming (PFTF) 1. Bedrucken des Foliensubtrates (z.b. Siebdruck, Rolle zu Rolle, etc.) 2. Thermoformen des bedruckten Folienmaterials 3. Optional: Hinterspritzen des geformten Folienmaterials InnoME GmbH
14 Heutige Möglichkeit der Technologie Vorstellung Printed Foil Thermoforming (PFTF) InnoME GmbH
15 Heutige Möglichkeit der Technologie Vorstellung Embedded Foils Bedrucken des Foliensubtrates (z.b. Siebdruck, Rolle zu Rolle, etc.) Bestücken des Folienmaterials mit Bauelementen Thermoformen der Deckfolie (angepasst auf bestückte Bauteile) 4. Einbetten der elektrischen Schaltung durch Laminieren von Träger- und Deckfolie InnoME GmbH
16 Heutige Möglichkeit der Technologie Embedded Folis - Schematischer Aufbau 1. Bedrucken bzw. Strukturieren (konventionell) der Trägerfolie 2. Bestücken der Bauteile via Leitklebstoff oder Lötverfahren (in Abhängigkeit des Temperatureintrages) 3. Umformen der Deckfolie, z.b. durch Thermoformen oder Tiefziehen 4. Aufsetzend der geometrisch geformten Deckfolie und zusammenfügen der Trägerund Deckfolie durch den Laminierprozess InnoME GmbH
17 Heutige Möglichkeit der Technologie Vorstellung Embedded Foils WARUM? - Schutz vor aggressiven Medien - Geringe Materialkosten - Integration von Elektronik in flexiblen Elementen Quelle: Quarder Gruppe
18 Heutige Möglichkeit der Technologie Vorstellung Multi-Layer Printing Bedrucken des Foliensubtrates (Material 1) Bedrucken des Foliensubtrates (Material 2) Bedrucken des Foliensubtrates (Material 3) 4. Bedrucken des Foliensubtrates (Isolation) InnoME GmbH
19 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
20 Nanomaterialien für Mikro Sensoren Faktoren Viskosität Temperaturverhalten Feststoffanteil Leitfähigkeit Homogenität der ausgehärteten Leiterbahn Polymer-Matrix Sinterprozess und Leitfähigkeit Lösungsmittel Sinterprozess Partikel-Größe Partikel-Form Material des Zielsubstrat InnoME GmbH
21 Nanomaterialien für Mikro Sensoren Oberflächeneigenschaft gleicher Silberdispersion (ausgehärtet) auf unterschiedlichen Kunststoffoberflächen InnoME GmbH
22 Nanomaterialien für Mikro Sensoren Unterschiedliche Druckbilder von 50µm Leiterbahnen mit der selben Silberdispersion auf unterschiedlichen Kunststoffoberflächen InnoME GmbH
23 Nanomaterialien für Mikro Sensoren Unterschiedliche Widerstände bei gleicher Silberdispersion auf unterschiedlichen Trägersubstraten 200 Widerstand Substrate Widerstand in Ohm Makrofol DE Makrofol DE Glas Schott D263T eco PI Kapton SAN Luran COC Topas PESU Ultrason E PEI Tecfilm PP Tecfilm PET Hostaphan PEEK Aptiv Mittelwert 200 µm Mittelwert 150 µm Mittelwert 100 µm Membran Millipore 5µm Powercoat XD Powercoat HD Papier InnoME GmbH
24 Nanomaterialien für Mikro Sensoren 3D Digital-Mikroskop Aufnahmen von gedruckten Sensoren InnoME GmbH InnoME GmbH
25 Nanomaterialien für Mikro Sensoren Beispiel: Aufbau eines gedruckten Piezo-Elements Anwendungsbeispiel: - Drucksensor - Aktor (z.b. Lautsprecher) InnoME GmbH
26 Nanomaterialien für Mikro Sensoren InnoME GmbH
27 Nanomaterialien für Mikro Sensoren Piezoschicht = PVDF InnoME GmbH
28 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
29 Ausblick der Technologie High Cost Quelle: Google Bildersuche Low End High End Low Cost InnoME GmbH
30 Ausblick der Technologie printed electronics & sensors - Elektrochemische Sensoren - Optochemische Sensoren - Opto-Transducer InnoME GmbH
31 Ausblick der Technologie InnoME GmbH Quelle:
32 Agenda Geschichte und Vision Einführung in die gedruckte Sensorik Heutige Möglichkeiten der Technologie Nanomaterialien für Mikro Sensoren Ausblick der Technologie Anwendungsbeispiele
33 Anwendungsbeispiel Quelle: Quelle: Quelle: www. qualityteak.net
34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Rückfragen und Anregungen gerne an, InnoME GmbH Herrn Eike Kottkamp InnoME GmbH In der Tütenbeke Espelkamp / eike.kottkamp@innome.de
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