HyPerStripes: Hybrid integrated high Performance Electronic Stripes

Selbst in heutigen innovativen, miniaturisierten Elektronikprodukten wird hauptsächlich noch eine traditionelle Verkabelung verwendet. Die Herausforderung einer manuellen Verdrahtung ist, dass sie sich auf die Zuverlässigkeit, den Produktionsertrag, das Gewicht und den Ressourcenverbrauch auswirkt, was bis zu 80 % der Produktkosten ausmacht.  Zusätzlich limitiert sie die Möglichkeiten einer weiteren Miniaturisierung. Forschende des Fraunhofer EMFT arbeiten im Projekt HyPerStripes mit 16 Partnern aus drei europäischen Ländern an einer vielversprechenden Alternative: Langen, flexiblen und dehnbaren elektronischen Folienstreifen ("Hyperstripes") mit Hilfe digitaler Rolle-zu-Rolle (R2R) Lithografie, die herkömmliche Kabel und Leiterplatten ersetzen sollen.

Das Projektziel ist es, dehnbare Schaltungsträger in Längen von mehr als einem Meter sowie die entsprechenden Fertigungstechnologien zu entwickeln. Die Projektpartner werden dazu eine Technologieplattform aufbauen, die Fertigungstechniken für die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung (R2R) sowie die Integration elektronischer Komponenten auf sehr langen ("endlosen"), flexiblen und dehnbaren Leiterplatten umfasst. Das Projekt konzentriert sich auf zwei Schlüsselanwendungen - zum einen auf medizinische Instrumente, die bei minimalinvasiven Eingriffen verwendet werden, wie Katheter und Implantate, und zum anderen auf umweltfreundliche LED-Beleuchtungsflächen. So könnten beispielsweise große, flache Lichtflächen entwickelt werden, die vollständig in die Verglasung von Gebäuden integriert werden können und letztlich das natürliche Licht imitieren.

Kernaufgabe des Fraunhofer EMFT ist die Entwicklung von R2R-Lithografieprozessen mittels digitalen Direkt-Schreibverfahren mit der besonderen Herausforderung, durchgehende und sehr eng beieinander liegende Leiterbahnen über 1 bis 3m Länge zu realisieren. Dazu wird ein sogenanntes „stitching“ Verfahren entwickelt, welches sowohl auf Polyimid-Folien als auch auf dehnbaren TPU (Thermoplastisches Polyurethan) Folien demonstriert werden soll.

Die Entwicklungen sollen den Weg zu leistungsfähigeren Produkten und neuen Anwendungen ebnen und gleichzeitig die Kosten und Umweltauswirkungen der Herstellung reduzieren. Dabei streben die Projektpartner einen möglichst schnellen und reibungslosen Transfer ihres gewonnenen Know-hows auf die industrielle Produktion an: Dies geschieht über eine offene, nachhaltige Technologieplattform, die Drucktechnologien, lithografisch strukturierte Kupferverdrahtungssysteme und Niedertemperatur-Bestückungsschritte anbietet - alles in einer Beratungs- und Fertigungsplattform aus einer Hand.

Das Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Kennzeichen 16ME0467K gefördert.