Die Welt der gedruckten Elektronik

24. März 2022

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SCHREINER GROUP

Die Welt der gedruckten Elektronik

Was ist gedruckte Elektronik?

Gedruckte Elektronik bezeichnet die Kombination leitfähiger Materialien sowie Lack- und Farbsysteme, die großflächig und kostengünstig auf Folie, Papier oder andere Träger in mehreren Schichten aufgetragen werden. Gedruckte Elektronik übernimmt dabei Teilaufgaben von konventioneller Elektronik, bietet jedoch besondere Verarbeitungsmöglichkeiten. Leitfähige Bahnen, Widerstände oder andere technische Funktionen werden dabei durch Ausstanzen von Metallfolien oder mittels Siebdruck von Silber- und Karbonpasten realisiert. Dadurch entstehen beispielsweise Antennen, Heizelemente, multifunktionale Bedienoberflächen oder (Touch-)Sensoren.

Diese Grafik zeigt beispielhaft, wie eine Produktlösung mit gedruckter Elektronik aufgebaut sein kann.

Welche Vorteile bietet gedruckte Elektronik?

Erzeugung von transparenten und opaken elektrisch leitenden Strukturen
Stabil, ultradünn, flexibel, leicht und durchleuchtbar
Automatische oder manuelle Applikation: selbstklebend oder nichtselbstklebend

Kontaktierung durch Steck-, Crimp oder Federkontakte – optional mit zusätzlichem Korrosionsschutz
Verwendung verschiedener Folien mit unterschiedlichen Eigenschaften möglich (z. B. PI / PET)
Einfache Produktintegration durch selbstklebende Ausstattung

Durchleuchtbar (links) und sehr flexibel (rechts): Das sind exemplarisch nur zwei von vielen Vorteilen, die gedruckte Elektronik bietet.

Was sind Entwicklungsthemen in der gedruckten Elektronik?

Ein Beispiel für eine besonders erfolgreiche Entwicklung der Schreiner Group ist die gedruckte Sensorplattform. Sie kombiniert durch gedruckte Leiterbahnen einen Temperatur- und Erstöffnungssensor mit einem NFC-Chip. Dieser lässt sich dank einer aufgedruckten NFC-Antenne mit entsprechend ausgerüsteten Smartphones auslesen. Da das Label für Rolle- zu-Rolle-Prozesse entwickelt wurde, erfüllt es beste Voraussetzungen für die automatisierte Weiterverarbeitung. Darüber hinaus beschäftigt sich unsere Forschung und Entwicklung im Kontext gedruckter Elektronik mit der Integration von funktionalen leitenden Strukturen, Chips, LEDs sowie flachen und flexiblen Batterien.

Komplexes Label mit elektrischen Funktionen: Als die gedruckte Sensorplattform von Schreiner PrinTronics bei einer OE-A Competition in der Kategorie „Prototypen & Neue Produkte“ den 1. Platz gewonnen hat, hob die Jury lobend hervor, dass die RFID-Sensorplattform weit über das Prototypenstadium hinausgeht und explizit für Rolle-zu-Rolle-Prozesse entwickelt wurde.

Wie kann gedruckte mit konventioneller Elektronik verbunden werden?

Die Kontaktierung von gedruckter und konventioneller Elektronik funktioniert durch Kleben, Crimpen oder Stecken: Dadurch ist eine hohe Leitfähigkeit trotz geringer Folienverbundstärken gegeben. Zudem sorgt das technische Know-how unserer Experten für Korrosionsschutz an den Kontaktpunkten, um eine homogene und stabile Funktionalität über Lebenszeit zu gewährleisten.

Stecken: Die gedruckten Leiterbahnen werden in die Kontaktstelle an der Leiterplatte gesteckt und durch das Herunterklappen der schwarzen Halterung formschlüssig fixiert.

Crimpen ist eine Verbindungstechnik, bei der zwei Komponenten durch plastische Verformung miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Umformen, Quetschen, Kräuseln oder Falten.

Kleben: Darunter versteht man die Verbindung durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff, einen sogenannten Leitkleber. Dieser Kleber ist mit Metallpartikeln gefüllt und wird mittels Siebdruck oder Dispensen z. B. zwischen gedruckter Silberbahn und flexibler Leiterplatte in sehr geringen Mengen aufgetragen.

Welche konkreten Kundenanwendungen gibt es für gedruckte Elektronik?

Bei gedruckter Elektronik bleibt die Folie leicht, dünn und flexibel – eine der Grundvoraussetzungen für den platzsparenden Einbau in unterschiedlichste Produkte für verschiedene Branchen wie pharmazeutische Industrie, Medizintechnik, Automotive, Cards and Payment.

Die Einhaltung von Medikationsvorgaben ist entscheidend für den Erfolg einer klinischen Studie. Unsere smarten Verpackungen lösen diese Herausforderung und erhöhen die Therapietreue. Durch integrierte Elektronik, Sensortechnik und NFC-Technologie werden aus Standard-Medikamentenverpackungen smarte Blister Wallets.

Gedruckte Elektronik hilft der Wundheilung: Für die Plasmatherapie der Coldplasmatech GmbH haben wir ein spezielles EIF(Elektronik in Films)-Produkt entwickelt.

Unsere Heizfolien auf Basis gedruckter Elektronik befreien Sensoren im Innen- und Außenbereich von Fahrzeugen zuverlässig von Eis und Schnee.

Wer sind bei der Schreiner Group die Experten für gedruckte Elektronik?

Unter der Dachmarke der Schreiner Group agieren neben den drei Geschäftsbereichen fünf Competence Center, die sich auf spezifische Technologien und deren Weiterentwicklung konzentrieren. Schreiner PrinTronics unter der Leitung von Johannes Becker ist dabei das Competence Center für gedruckte Elektronik. Es ist eng vernetzt mit dem Competence Center Schreiner LogiData, welches auf Kommunikationstechnologien mit RFID und NFC spezialisiert ist – sodass smarte Gesamtlösungen für den Kunden entwickelt werden können.

Schreiner PrinTronics verfügt über fundiertes Know-how im Druck von Silber, Karbon, Isolation, Stanzen von Metallfolien sowie von Kontaktierungen und der industriellen Verarbeitung von Rolle zu Rolle. Die Experten von Schreiner PrinTronics entwickeln und realisieren auf der Basis gedruckter Elektronik besonders dünne, flexible und mehrlagige Folienprodukte für elektrisches Leiten, Schalten, Messen und Steuern. Basis dafür ist unter anderem ein umfangreich ausgestattetes physikalisches Messlabor und Technikum zur Qualifizierung von Materialien und Produkten.