Prozess- und Produktentwicklung

Conformable Electronics

Starre und flexible Leiterplatten sind bestens etablierte und weit verbreitete Verdrahtungsträger für elektronische Baugruppen. Neue Produktkonzepte erfordern darüber hinausgehend elektronische Systeme, die auf oder in dreidimensional geformte Freiformflächen appliziert oder integriert werden können: Sogenannte Conformal Electronics. In solchen Produkten können Gewicht und Volumen des elektronische Systems reduziert werden. Sie ermöglichen zudem systemische Veränderungen, indem Strukturelemente und Oberflächen durch integrierte Sensoren und Aktuatoren elektronische funktional werden.

Ein wichtiger Aspekt für die Marktakzeptanz der Conformable Electronics ist der Herstellungsprozess. Der Begriff „Conformable“ beinhaltet, dass es sich in erster Linie um formbare, also nicht von vornherein dreidimensional aufgebaute Elektronik handelt (ein Ansatz, der z.B. in der MID-Technologie verfolgt wird). Beim Aufbau von Conformable Electronics wird weitgehend auf etablierte zweidimensionale Prozesstechnologien zum Aufbau der Schaltungsträger (Leiterplatte) sowie zur Komponentenmontage zurückgegriffen. Damit werden Conformable Electronics wie konventionelle elektronische Systeme hergestellt und entfalten ihre über die starre und flexible Leiterplatte hinausgehenden Eigenschaften erst im letzten Fabrikations bzw. Applikationsschritt, der (thermo-) Formung.

Am Fraunhofer IZM wurde und wird die Kombination aus Design, Materialien und Prozesstechnologien für unterschiedlichen Aspekte der Conformable Electronics entwickelt. Die Herstellungs- bzw. Produktkonzepte umfassen elektronische Systeme auf polymeren oder textilen Schaltungsträgern, die sich ein- oder mehrfach um bis zu 50 % Prozent dehnen lassen und damit eine faltenfreie Überdeckung dreidimensionaler Freiformflächen erlauben. Leiterbahnen sind speziell ausgelegte Kupferstrukturen oder gedruckte dehnbare Pasten. Die Wechselwirkungen zwischen Design, konkretem Aufbau und sehr starker Verformung ist Gegenstand aktueller Untersuchungen und Entwicklungen.
 

Fraunhofer IZM | Volker Mai | Process and Product Development - Conformable Electronics
© Fraunhofer IZM | Volker Mai

Terasel Project - Thermoplastically deformable circuits