Painettu elektroniikka on jo viime vuosina kehittynyt merkittäväksi innovaatioalueeksi. Tulevaisuudessa kysyntä Euroopassa todennäköisesti kasvaa entisestään. Mitä painotalojen, jotka haluavat laajentaa toimintaansa tälle alalle, on otettava huomioon?

Painettu elektroniikka – se kuulostaa huipputeknologialta. Ja tulevaisuudelta, sillä Fortune Business Insightsin asiantuntijat ennustavat, että tämän alan maailmanlaajuinen liikevaihto kasvaa vuoteen 2032 mennessä 69,5 miljardiin Yhdysvaltain dollariin yli 22 prosentin vuosittaisella kasvuvauhdilla.

Painetun elektroniikan käyttöalueet

Menetelmät, kuten siivilä- ja fleksopainatus sekä teollinen mustesuihkupainatus, käytetään pääasiassa

  • Anturit (lämpötila, paine, optiikka)
  • Näytöt pienille mobiililaitteille
  • Aurinkokennot
  • RFID-tunnisteet
  • Virtalähteet
  • Lämmityselementit

käytetään. Usein kyseessä ovat suhteellisen yksinkertaiset piirit, jotka toteutetaan levittämällä johtavia tahnoja joustaviin kalvoihin tai suoraan jäykille pinnoille. Tyypillisiä käyttöalueita ovat autoteollisuuden ja puolustusteollisuuden tuotteet, terveydenhuolto, puettavat laitteet, energiantuotanto ja ilmastointitekniikka sekä prosessiohjaus, valvonta ja IoT (esineiden internet). Kyseessä ovat siis kaikki liiketoiminta-alueet, joilla odotetaan merkittävää kasvua myös tulevaisuudessa.

INO:n silkkipainokone painetulle elektroniikalle. Kuva: Sonja Angerer

Silkkipaino teollisuudessa

Painotekniikan käyttö teollisissa prosesseissa ei ole uutta. Jo 1950-luvulta lähtien Euroopassa on erityisesti silkkipainon avulla pinnoitettu ja koristeltu lasia, painettu mittalaitteiden asteikkoja ja merkitty komponentteja. Toisinaan tällaiset sovellukset valmistetaan samoilla silkkipainolinjoilla, joita käytetään myös graafisessa teollisuudessa.

Toisinaan on jopa silkkipainotaloja, jotka harjoittavat sekä graafista että teollista silkkipainoa. Silkkipainosilmän valmistuksessa ei nimittäin ole eroa, eikä painoprosessin kannalta ole myöskään juurikaan merkitystä sillä, levitetäänkö värejä, toiminnallisia lakkoja vai johtavia pastoja.

Viime vuosina markkinoille on kuitenkin tullut yhä enemmän pieniä, joustavia silkkipainokoneita, jotka on optimoitu erityisesti painetun elektroniikan tuotantoon, kuten slovenialaisen valmistajan INO:n laitteet . Nämä laitteet ovat yleensä melko kompakteja, ja niitä voidaan yhdistää automaatio- ja jatkokäsittelymoduuleihin, kuten pinoamis- ja purkamislaitteisiin tai kuivausyksiköihin.

Painetun elektroniikan alalla silkkipainoa käytetään erityisesti edullisten komponenttien suurissa erissä sekä tilanteissa, joissa tarvitaan erityisen kestäviä piirejä, joissa kerrosten paksuus on suuri.

Pienten erien tai prototyyppien valmistuksessa painetun elektroniikan alalla myös erityiset mustesuihkutulostimet ovat yhä suositumpia. Ne ovat erityisen joustavia ja nopeita, koska silkkipainovaihetta ei tarvita. Tärkeitä kehittäjiä ovat esimerkiksi ranskalainen Kelenn Technology ja itävaltalainen Profactor.

Kalvolle painetut piirilevyt. Kuva: Sonja Angerer

Erikoistuminen painettuun elektroniikkaan

Vaikka graafisen ja teollisen silkkipainon harjoittaminen rinnakkain onkin täysin mahdollista, useimmat silkkipainomenetelmällä painettua elektroniikkaa tarjoavat yritykset ovat nykyään erikoistuneet yksinomaan tähän.

Tähän on useita syitä:

  • Puhtaus: Painetun elektroniikan valmistus vaatii sovelluksesta riippuen pääosin pölyttömän ympäristön, joskus jopa puhdastiloja.
  • Turvallisuus: Painettua elektroniikkaa käytetään usein arkaluonteisilla aloilla, kuten rahoitusalalla tai puolustusteollisuudessa.
  • Sertifiointi: Monet asiakkaat vaativat painetun elektroniikan alihankkijoilta paitsi tavanomaisia ISO-sertifikaatteja myös muiden valmistajien standardien noudattamista.
  • Tutkimus ja kehitys: Painetun elektroniikan osalta monimutkainen prosessi on usein aloitettava alusta.
  • Jatkokäsittely: Jotta painotuotteesta tulisi elektroninen komponentti, tarvitaan liittimiä ja liitinkoteloita. Siksi on hankittava lisäksi automaattisia kokoonpanokoneita, esimerkiksi Föhrenbachin valmistamia.
  • Laadunvarmistus: Toisin kuin graafisessa silkkipainatuksessa, painettuja sähköpiirejä ei tarvitse tarkastaa vain pintapuolisesti ulkonäön osalta, vaan myös niiden teknisen toiminnan kannalta. Tällöin voi olla tarpeen testata jokainen yksittäinen komponentti automaattisesti laadunvarmistusta varten.

Graafisen silkkipainon kokeneet työntekijät pystyvät useimmiten luomaan painomalleja painetulle elektroniikalle vain vähäisen perehdytyksen jälkeen. Myös itse painoprosessi on varsinkin yksinkertaisempien piirien kohdalla melko helppo hallita. Tämän lisäksi tarvitaan kuitenkin myös muita asiantuntijoita, joilla on esimerkiksi elektroniikan tai materiaalitieteen osaamista. Tällaisia asiantuntijoita ei yleensä löydy graafisista painotaloista. Siksi on olemassa erikoistuneita konsultteja, kuten MSWtech Test Center Europe Nürnbergissä, joka tarjoaa myös testausympäristön joustavalle painetulle elektroniikalle.

Automaattinen asennuskone painetun elektroniikan liittimille. Kuva: Sonja Angerer

Silkkipainatuksen tulevaisuudennäkymät painetun elektroniikan valmistuksessa
Painettu elektroniikka on epäilemättä sovellusalue, jossa silkkipainatuksella on myös tulevaisuudessa merkittävä rooli. Materiaalitieteen ja painoteknologian kehitys lisäävät lisäksi painetun elektroniikan suorituskykyä ja sovellusalueen laajuutta entisestään.

Tämä tekee alasta kiinnostavan myös yrityksille, jotka tällä hetkellä harjoittavat pääasiassa graafista silkkipainoa. Osittain on nimittäin mahdollista valmistaa yksinkertaisempia piirejä jopa olemassa olevilla koneilla. Erityisesti jos yrityksellä on jo kontakteja teollisuuteen, esimerkiksi olemassa olevien mittakaavapainotilauksien kautta, liiketoiminta-alueen laajentaminen painettuun elektroniikkaan voi olla kannattavaa myös keskisuurille silkkipainotaloille. Edellytyksenä on kuitenkin valmius investoida ammattitaitoiseen henkilöstöön ja koneisiin sekä perehtyä täysin uuteen alaan.