ISBN 9783843934831

978-3-8439-3483-1, Reihe Ingenieurwissenschaften

Bernhard Polzinger
Inkjetdruck von Silberleiterbahnen zur Anwendung als Temperatursensor

191 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Durch die Megatrends Sensors Everywhere, Internet of Things, Cyber Physical Systems, Industrie 4.0 und Ambient Assisted Living steigt der Bedarf an Sensoren und Sensorsystemen. Neue Fertigungstechnologien und Sensordesigns werden in diesem Kontext benötigt um die steigenden Anforderungen an die Sensoren erfüllen zu können. Der Inkjetdruck und die Sinterung von nanopartikelbasierten Silbertinten auf Kunststoffsubstraten könnte eine dieser neuen Fertigungstechnologien sein, da solche inkjetgedruckten Silberstrukturen als Temperatursensoren eingesetzt werden könnten.

In dieser Arbeit wurde der Aufbau von Temperatursensoren auf Foliensubstraten und spritzgegossenen thermoplastischen Substraten mittels Inkjettechnologie anhand zweier Anwendungsbeispielen untersucht. Als Funktionsmaterial wurden für beide Anwendungsbeispiele eine nanopartikuläre Silbertinte eingesetzt. Um Temperatursensoren für die Anwendungsbeispiele aufbauen zu können, wurden zu Beginn die Einflussfaktoren auf die Eigenschaften der gedruckten Silberstrukturen wie z.B. der Druck- und Sinterprozess auf Polyimidfolie und spritzgegossenen thermoplastischen Substraten untersucht und optimiert. Hierbei fand auch eine neuartige Sinterung von Silbertinte mittels UV-Strahlung Anwendung. Die gedruckten Silberschichten wurden nach dem Sintern unter anderem in Bezug auf den elektrischen Widerstand und das Temperaturverhalten charakterisiert. Vor allem inkjetgedruckte Leiterstrukturen auf spritzgegossenen thermoplastischen Substraten waren bisher nur unzureichend untersucht. Hierzu wurde der Einfluss der Glasfasern, der anisotropen Eigenschaften und der erhöhten Substratrauheit untersucht. Basierend auf den Ergebnissen wurden für beide Anwendungsbeispiele Aufbaukonzepte für gedruckte Temperatursensoren erarbeitet. Abschließend wurden gedruckte Temperatursensoren aufgebaut und bezüglich ihrer Anforderungen aus den Anwendungsbeispielen charakterisiert und evaluiert.