Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Im Rahmen des Cornet-Projekts ENAMEL haben wir gemeinsam mit der Hochschule Niederrhein (DE), der University of West Bohemia (CZ) und der Firma VÚB Co.Ltd. (CZ) zentrale Herausforderungen der textilintegrierten Elektronik adressiert. Im Fokus standen zwei vielversprechende Ansätze: die Verkapselung leitfähiger textiler Strukturen sowie die Bewertung der PCB-Embedding-Technologie für den Einsatz in Elektronischen Textilien.
Vereinfachte Prozesse durch eingebettete Elektronik
Die PCB-Embedding-Technologie ermöglicht die vollständige Einbettung elektronischer Bauteile in das Leiterplattenmaterial. Dadurch entfallen gegenüber herkömmlichen Verkapselungstechnologien mehrere nachträgliche Arbeitsschritte – etwa das Aufbringen von Vergussmassen, das Anbringen von Gehäusen oder zusätzliche Beschichtungsprozesse. Der Wegfall dieser Schritte vereinfacht den Fertigungsprozess erheblich und steigert so die Wirtschaftlichkeit.
Bessere Bonding-Ergebnisse durch planare Moduloberflächen
Die untersuchten planaren Chip-Embedded-Module bieten über die Prozessvereinfachung hinaus einen weiteren Vorteil: Aufgrund ihrer flachen Oberflächentopografie eignet sie sich hervorragend für die gleichzeitige elektrische und mechanische Integration in leitfähige Textilien mittels Textil-Bonding. Verglichen mit konventionellen Elektronikmodulen, die aufgelötete Bauteile aufweisen, entfallen aufwändige Rahmenkonstruktionen (Frame-Bonding). Die ebene Moduloberfläche ermöglicht eine gleichmäßige Druckverteilung beim Bondprozess, reduziert Lufttaschen und Hohlräume und sorgt für eine homogene Wärmeübertragung. Das führt zu einer höheren Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit der Bondverbindungen. Zudem können standardisierte, flache Bondwerkzeuge für verschiedene Modulvarianten eingesetzt werden – das erhöht die Flexibilität und verkürzt Rüstzeiten.
Systematische Untersuchung der Barrierewirkung für E-Textilien
Ein zentraler Bestandteil des Projekts war die Kombination aus reinem PCB-Embedding mit einer zusätzlichen Barriereschicht aus thermoplastischen Klebe- und Barrierefolien. Diese Module wurden gezielt hinsichtlich Waschbarkeit, Feuchteintrag sowie Schweißauslagerung untersucht. Ein zusätzlicher innovativer Ansatz ergibt sich aus der Funktion dieser Folien als Hart-Weich-Gradient zwischen dem starren Elektronikmodul und den flexiblen Textilien. Dieser Gradient reduziert Leiterbrüche, die durch Knick- und Biegebelastungen – wie sie beim Waschen auftreten können – entstehen. Die weiterführenden Untersuchungen zu dieser Schutz- und Übergangsschicht werden im Folgeprojekt Cornet WET weiter adressiert.