Gedruckte Elektronik für Identifikation und Sensorik · PDF file3 Fraunhofer IZM Chemnitz...

1Fraunhofer IZM ChemnitzMassendruck von Elektronik
Dr. H. Kempa
Gedruckte Elektronik fr Identifikation und Sensorik
Workshop Identifikationstechnologien & Sensorik , Erfurt, 27.03.2007

H. Kempa, Gedruckte Elektronik fr Identifikation und Sensorik
Inhalt
Einleitung
Aktivitten in Chemnitz Projektbeispiele
Anwendungen und Produkte
Status und Ausblick
Zusammenfassung

MaterialienMaschinenProzesse
BauelementeSchaltungenSysteme
AnwendungenProdukte
Chemnitz printronics Cluster

Chemnitz printronics Cluster
BMBF-Wachstumskern
erste Phase: 2006-2008
Volumen: 5.3 Mio.
Ziel: innerhalb von10 Jahren zum welt-weit fhrenden An-bieter von gedruckterElektronik zu werden
zahlreicheKooperationenweltweit

Ausganssituation: Herstellung von Sensoren mit der Technologie
der gedruckten Elektronik prinzipiell mglich,aber noch nicht umgesetzt
Mglichkeit der kostengnstigen Produktionund damit Zugang zu preissensitiven Mrktenwird derzeit noch nicht genutzt
Ziele des Projekts: Entwicklung gedruckter Sensoren (Temperatur,
Feuchte, UV-Strahlung, Druck) frAnwendungen im Automobilbau, im BereichHaushaltsgerte und zur direkten Integration inVerpackungen
Herstellung von Funktionsmustern
Quelle: www.siemensvdo.com
Projekt pSens: Entwicklung gedruckter Sensorik
Beispiel: Drucksensor fr Autositze

FOLIE_03A: 20/80 C - 0,2 K/min - RH 40%
20
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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Zeit [h]
Wid
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0
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Tem
per
atu
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C]
K113 K114 Temp.
Untersuchungsschwerpunkte: Kontaktierung
Trgermaterialien OberflchenschutzProblemstellungen:
Reproduzierbarkeit Zuverlssigkeit Alterung
Anstze: aktive & passive Elemente Materialformulierungen
Ausleseelektronik
Projekt pSens: Entwicklung gedruckter Sensorik
Beispiel: Temperaturabhngigkeit desWiderstandes einer gedruckten Polymerschicht

BMBF-Projekt LoCostix Low Cost Smart-Labels fr Logistische Prozesse im EinzelhandelVolumen: 5,3 Mio. Projektziel: Preiswerte RFID-Lsung zur Optimierung der Logistikkette
Logistikkette, die in LoCostix mit RFID optimiert werden soll

BMBF-Projekt LoCostix Low Cost Smart-Labels fr Logistische Prozesse im Einzelhandel
NXP Semiconductor, Hamburg Entwicklung und Herstellung Low-cost Gen2-Chip
SAP AG, Karlsruhe Softwareseitige Konzeption, Realisierung und Integration effizienter Middleware
PDS GmbH, Kln Hardwareseitige Konzeption, Realisierung und Integration effizienter Middleware
Uni Karlsruhe, Karlsruhe Erhhung der Erfassungsgeschwindigkeit und -genauigkeit fr item-level basierte Tags
TU Chemnitz, Chemnitz Konzeption Applikator-Prototype fr Interposer-Montage
Verbindungstechnologien Interposer - gedruckte Antenne
MAN Roland Druckmaschinen AG, Mhlheim Integriertes Drucken von RFIDAntennen in der Verpackungsherstellung Realisierung und Integration der Prototype in Druckmaschine
dm-drogerie markt GmbH + Co. KG, Karlsruhe Geschftsprozesse und Anwendung der RFID-Lsung im Filialbereich

Ausgangssituation:Probleme mit Plagiaten in- Pharma/Medizintechnik- Consumer-Elektronik- Verkehrstechnik- Verpackungstechnik
Verbundprojekt plastag:Schutz vor Produktpiraterie durch
Integration von elektronischenKomponenten in Kunststoffbauteile
Projektziele:flschungssichere Produktgestaltungintegrierte, unsichtbare KennzeichnungFokus auf Massenprodukte
BMBF-AntragVolumen: 3.8 Mio.

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printed systems Produkte elektronische Funktionalitt auf Papier, aufgebracht im Druckprozess Leiterbahnen, Taster und read-only-memory, bis zu 32 bit
Nahfeldkommunikation kommerziell erhltlich preisgnstig, wegwerfbar
Keyboards fr Spiele, Handys, Werbung
ID-Karten fr Spiele, Eintrittskarten

Sammelkarten fr online-Fussballspiel kostengnstige Herstellung (vollstndig gedruckt) USB-Lesegert

OEA-Demonstrator
komplexes, flexibles System mit verschiedenen Modulen hergestellt von 9 OEA-Mitgliedern:
Konarka, MAN Roland, Mitsubishi Polyester, Nanoident, Orgatronics, PolyIC, PrintedSystems, VARTA Microbattery and Fraunhofer IZM
zusammengefgt in Chemnitz

Philips RFID-Tag 13,56 MHz teilweise Verwendung organischer Materialien
nicht flssigprozessiert
PolyIC RFID-Tag 13,56 MHz teilweise Verwendung organischer Materialien teilweise flssigprozessiert
PolyApply RFID-Tag 13,56 MHz
teilweise Verwendung organischer Materialien teilweise flssigprozessiert
bisher kein vollstndig organischer, vollstndig gedruckter RFID-Tag

TU Chemnitz: vollstndig gedruckte Schaltung
14 Transistoren, Herstellung bei ~ 1 m/s Auflsung ~ 100 m, Mobilitt ~ 10-3 cm2/Vs, Schaltfrequenz < 10 Hz @ 80 V
-30
-20
-10
0
0 10 20
t / s
V OU
T /
V
VDD = -10 VDD2 VL2
~fVDD = -80 V
L=110m
L=55m
L=35m
L=25m
Erhhung der Auflsung und der Mobilitt
fr Schaltfrequenz > 100 kHz

Zusammenfassung
Eignung organischer, auch flssigprozessierbarer Materialien nachgewiesen kostengnstige Herstellungsverfahren in der Entwicklung Potential der Druckverfahren gezeigt
weitere Material- und Prozessentwicklung notwendig
Zwischenschritte fr Anwendungen: einfache Sensor- und Identifikationssysteme

Wir sind offen fr Ideen und Kooperationen!Sprechen Sie uns an!
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[email protected]@che.izm.fraunhofer.de

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