TECHBLICK – deel 2: apparatuur voor printed electronics

Het drukken met elektrisch geleidende inkten is een snelgroeiende printmarkt. Eind oktober verzamelde deze sector op het Techblick-event (https://www.techblick.com/electronicsreshaped). In deze aflevering gaan we op zoek naar trends in apparatuur voor de productie van printed electronics.

De revival van Pad-printing

Deze druktechniek om gebogen oppervlakken te bedrukken, is helemaal terug. Pad-printing is ook gekend als indirecte gravure doordat een flexibele drager (de ‘pad’) inkt opneemt van een gegraveerde vlakke drukvorm. Daarna wordt de elastisch samendrukbaar silicone Pad met daarop aangebrachte inkt in contact gebracht met een gebogen oppervlak.

Fig. 1. Schematisch voorstelling van Pad-printing. Nadat de gegraveerde cellen zijn gevuld met inkt en overtollig materiaal met een rakel is verwijderd (a), wordt een zachte siliconen pad tegen de drukvorm gedrukt (b). Wanneer de pad van de drukvorm wordt getild (c), neemt deze de inkt uit de cellen (d) en zet deze vervolgens af op het oppervlak van het substraat (e, f). (Bron: Technische Universität Darmstadt, Institute of Printing Science and Technology).

Vanuit productieland China komt de innovatieve vraag om zeefdruk te vervangen door Pad-printing om de conductieve lijnen van de antenne in je smartphone te produceren.

Fig. 2. Pad-printing om een bolvormige 5G-antenne te produceren.

Deze vraag is inktproducent Henkel niet ontgaan: ze hebben een partnership aangegaan met de Zwitsers van Teca-print voor hun expertise op vlak van pad-printing. Dit resulteerde specifiek voor Pad-printing ontwikkelde zilverinkten, de karakteristieken kan je hier nalezen. Let wel: navraag leert dat er verschillende lagen op mekaar geprint worden voor een optimaal resultaat!

Fig. 3. Een Teca-pad printer voor het beprinten van smartphones-antennes

Zeefdruk

Zeefdruk is de dominante druktechniek om zilverinkten te drukken. Wil je je meer inwerken in deze materie, dan is er een zeer goede (gratis) gids voorhanden van de Finse Oulu University of Applied Sciences:

https://oula.finna.fi/oamk/Record/theseus_oamk.10024_227000

Fig. 4. De gratis gids van de Oulu University (Finland)

Rotatie zeefdruk is de basistechnologie voor de grotere volumes gedrukte elektronica en SPGprints uit het Nederlandse Boxmeer is hier de grote speler. RFID, biosensoren en zonnepanelen zijn hierbij doelmarkten voor massaproductie.

SPGPrint biedt hier nu ‘Production-as-a-service’ aan. Hierbij krijg je een volledig oplossing aangeboden, met producttesten en on-site learning. Het vervolg kan bestaan uit instap in hun nieuwe printing line ‘ BASALT’ (aangekondigd voor begin 2025) of full-inhouse productie. Voorbeeldcase van afgelopen jaar was Joaneo uit Luxemburg (https://joaneo.com/) met het zeefdrukken van grote volumes duurzame RFID-tags.

Fig. 5. Resultaat van de PAAS-aanpak van SPGPrints: duurzaam geprinte RFID-tags.

Inkjet

De evolutie in inkjet gaat onverstoord verder. Elephantech (https://elephantech.com/en/) is een Japanse producent van printed circuit boards. Hun grootste aandeelhouder is fabrikant van printkoppen, EPSON en het is onmiddellijk duidelijk waarom. Hoog op hun agenda staat de transitie van het vervuilende etsen om een printplaat te produceren naar een duurzamere digitaal print technologie. Hierbij vertrekken ze van het idee van ‘printing’ gecombineerd mat ‘plating’: eerst wordt er een dun laagje geleidend materiaal efficiënt via inkjet geprint. In een tweede stap wordt via ‘plating’ (chemisch) de dunne laag verder opgebouwd tot de gewenste laagdikte.

Fig. 6. Nieuw idee om via inkjet laagdikte op te bouwen: eerst een dunne lag jetten en deze daarna uitbreiden.

Nieuw en waarschijnlijk ook de sterke interesse van EPSON verklarend, is het concept van printen zonder vaste gealigneerde printkoppen: door hier een hoek toe te laten, kan de kwaliteit van schuine lijnstructuren aanzienlijk verbeterd worden.

Fig. 7. Hogere printkwaliteit door een niet optimaal gealigneerde printkop (NeuralJet van Elephantech).

All-in-one productiemachines

Knap ook om te zien hoe de verschillende vormen van ‘smart printing’ zijn geïntegreerd in een enkele productiemachine. Hiermee worden zowel 3D structuren geprint, stroomgeleiders (additively manufactured electronics – AME), en worden bovendien elektronische componenten automatisch aangebracht (SMT – Surface mount technology).

Fig. 8. één machine integreert alle processen: 3D-printen van structuren, printen van geleiders en aanbrengen van elektronische componenten, resultaat: een kant-en-klare NFC-munt met geïntegreerde LED (bron: https://www.fpm-t.com/).

Zoals aangehaald organiseert het VIGC een masterclass rond gedrukte elektronica, noteer alvast 20 mei 2025 in je agenda! Volgende maand dan zoomen we in op een aantal typische applicaties van gedrukte elektronica.