Stretchable Electronics
EPTATECH ha unito Printed Electronics e stampa tessile per offire nuovi inchiostri conduttivi e protettivi per la stampa di elettronica stretchable su tessuto.
Gli inchiostri
La gamma di materiali di EPTATECH in ambito Stretchable Electronics si compone di:
- Inchiostri conduttivi a base argento (flakes micrometrici)
- Inchiostri protettivi/incapsulanti
- Inchiostri adesivi per stampa transfer
Entrambe le tipologie di inchiostri sono:
- A base acqua
- Stampabili in serigrafia
- Resistenti ad allungamenti spinti (testati fino al 100% di allungamento)
Gli inchiostri incapsulanti vengono sempre stampati in combinazione con gli inchiostri conduttivi e hanno funzione di:
- Supporto strutturale/ammortizzazione di stress meccanici
- Barriera all’acqua
- Isolamento elettrico
La tecnologia
La particolarità dell’offerta EPTATECH è costituita dal fatto che gli inchiostri non vengono stampati su membrane elastiche laminate successivamente sul tessuto o oggetto finale, ma:
- Nel caso di applicazione su tessuto viene utilizzata la tecnica del transfer printing, comunemente usata nella stampa tessile, che prevede la stampa di strati successivi di inchiostro su un supporto sacrificale e il loro successivo trasferimento su tessuto per pressatura a caldo grazie all’utilizzo di adesivi termoplastici, a loro volta stampati sopra il pacchetto di inchiostri da trasferire e forniti da EPTATECH
- Nel caso di altre possibili applicazioni è possibile il prelievo del pacchetto di inchiostri dal supporto sacrificale, sul quale viene stampato, da applicare successivamente sull’oggetto finale.
La Figura 1. qui sotto mostra il processo nel caso di applicazione finale su tessuto
Figura 1. – Processo nel caso di applicazione finale su tessuto
- Gli strati di inchiostro e una colla termoplastica sono serigrafati su un substrato sacrificale
- Il set di strati di inchiostro viene trasferito, utilizzando una pressa a caldo, attivando la colla termoplastica (i parametri correnti sono: 180 ° C / 4 bar / 15 sec)
- Il substrato sacrificale viene rimosso
- La polimerizzazione finale viene eseguita (5 min a 150 ° C per le migliori prestazioni)
I vantaggi della tecnologia utilizzata sono:
- Maggior affidabilità e semplicità del processo produttivo. La stampa avviene su un supporto sacrificale piano, dalla superficie regolare, dimensionalmente e termicamente stabile e scelto in base alle caratteristiche del processo produttivo (e non del prodotto finale).
- Processo totalmente additivo senza procedure di ablazione di parti non desiderate. Il non utilizzo di membrane elastiche come supporto permanente evita il ricorso all’intaglio, tipicamente laser, per eliminare le eventuali porzioni di membrane non desiderate.
- Miglior “con-formabilità” del componente elettrico/elettronico all’oggetto finale. Fra la superficie di applicazione e il componente stampato non c’è alcun substrato intermedio permanente, come nel caso delle membrane elastiche, ma solo un sottile strato di adesivo. Nel caso di applicazione su tessile ciò comporta migliore “mano” e maggior comfort del tessuto funzionalizzato, e in ultima istanza migliore “indossabilità” prolungata dell’indumento finale.
Le performance elettriche
Non esistono standard per definire il grado di “elasticità” di un inchiostro conduttivo. I nostri inchiostri sono testati su allungamenti singoli fino al 100% e su cicli di allungamenti ripetuti, tipicamente 1000 cicli, da 0% a 20%.
La tipica resistività iniziale è <30 mOhm/square@25mcs (dopo curing dell’inchiostro a 150°C per 5 min in forno statico). Di seguito un esempio di performance elettriche in regime di singolo allungamento e di cicli ripetuti.
Figura 2. – Singolo allungamento
Figura 3. – Cicli ripetuti
I grafici si riferiscono a performance di tracce lineari lunghe 150mm e larghe 4 mm.
I due grafici precedenti hanno un valore orientativo. Secondo la nostra esperienza le performance elettriche dipendono infatti da:
- Le caratteristiche dell’inchiostro conduttivo (in particolare da concentrazione, tipologia e mix di flakes di argento utilizzati)
- Il protettivo utilizzato. Protettivi resistenti ai lavaggi hanno, ad esempio, caratteristiche di elasticità inferiori che influenzano le prestazioni finali, specie in regime di cicli ripetuti
- Il tessuto finale (in particolare la trama, più che il materiale della fibra)
- La forma geometrica della traccia (in generale linee rette e angoli vivi hanno performance elettriche inferiori a linee curve)
Per questo motivo EPTATECH ha sviluppato inchiostri conduttivi di base a partire dai quali è possibile un certo grado di personalizzazione e diversi inchiostri protettivi. Fra questi ultimi anche incapsulanti con caratteristiche “strutturali”, utili quando si voglia prelevare il circuito di inchiostri stampati dal supporto sacrificale per successive manipolazioni.
Vista l’articolazione dell’argomento delle performance elettriche vi invitiamo a contattarci per verificarle sulla vostra specifica applicazione.
L'offerta
EPTATECH può fornire sia gli inchiostri che manufatti (su disegno specifico) stampati su supporto sacrificale in modo da poter essere successivamente applicati, da parte del cliente, sul prodotto finale.
La seconda opzione è fortemente consigliata nel caso di test preliminari o studio di fattibilità iniziale.
Gli inchiostri sono disponibili in vendita diretta e non attraverso i nostri distributori. EPTATECH ritiene infatti di poter mettere a disposizione del cliente l’esperienza accumulata durante lo sviluppo dei prodotti sia nell’ottimizzazione dei processi di stampa sia nella valutazione e test di personalizzazione dei prodotti stessi.