Gedrukte elektronica heeft zich de afgelopen jaren al ontwikkeld tot een belangrijk innovatiegebied. In de toekomst zal de vraag in Europa waarschijnlijk nog verder toenemen. Waar moeten drukkerijen op letten die zich op dit gebied willen begeven?

Gedrukte elektronica, dat klinkt als hightech. En als de toekomst: de analisten van Fortune Business Insights voorspellen immers dat de wereldwijde omzet in deze sector tot 2032 zal stijgen tot 69,5 miljard dollar, met een jaarlijks groeipercentage van meer dan 22 procent.

Toepassingsgebied van gedrukte elektronica

Procédé zoals zeefdruk en flexodruk, maar ook industriële inkjetdruk worden vooral gebruikt voor de productie van

  • Sensoren (temperatuur, druk, optiek)
  • Displays voor kleine mobiele apparaten
  • Zonnecellen
  • RFID-tags
  • Stroombronnen
  • Verwarmingselementen

toegepast. Vaak gaat het hierbij om relatief eenvoudige schakelingen, die worden gerealiseerd door het aanbrengen van geleidende pasta’s op flexibele folies of rechtstreeks op stijve oppervlakken. Typische toepassingsgebieden zijn producten voor de automobiel- en defensie-industrie, de gezondheidszorg, wearables, energieopwekking en klimaattechniek, evenals procesbesturing, bewaking en het IoT (Internet der Dingen). Kortom, allemaal bedrijfstakken waarin ook in de toekomst aanzienlijke groei wordt verwacht.

Zeefdrukinstallatie voor gedrukte elektronica van INO. Foto: Sonja Angerer

Zeefdruk in de industrie

Het gebruik van druktechnieken in industriële processen is niet nieuw. Al sinds de jaren vijftig wordt in Europa vooral met behulp van zeefdruk glas gecoat en versierd, worden schalen voor meetinstrumenten gedrukt en worden onderdelen van opschriften voorzien. Soms worden dergelijke toepassingen vervaardigd op dezelfde zeefdruklijnen die ook voor de grafische industrie worden gebruikt.

Af en toe zijn er zelfs zeefdrukbedrijven die zowel in de grafische als in de industriële zeefdruk actief zijn. De vervaardiging van de zeef verschilt immers niet, en ook voor het drukproces maakt het grotendeels niet uit of er inkt, functionele lakken of geleidende pasta’s worden aangebracht.

De afgelopen jaren zijn er echter steeds meer kleine, flexibele zeefdrukinstallaties op de markt gekomen die speciaal zijn geoptimaliseerd voor de productie van gedrukte elektronica, bijvoorbeeld van de Sloveense fabrikant INO. Meestal zijn deze vrij compact en kunnen ze worden gecombineerd met automatiserings- en nabewerkingsmodules, zoals op- en afstapelaars of droogunits.

Op het gebied van gedrukte elektronica wordt zeefdruk vooral toegepast voor grotere hoeveelheden goedkope componenten, en ook wanneer bijzonder robuuste schakelingen met een grote laagdikte vereist zijn.

Bij de productie van kleine hoeveelheden of prototypes van gedrukte elektronica worden ook speciale inkjetprinters steeds populairder. Ze zijn bijzonder flexibel en snel, omdat het zeefdrukproces kan worden overgeslagen. Belangrijke ontwikkelaars zijn bijvoorbeeld het Franse bedrijf Kelenn Technology of Profactor uit Oostenrijk.

Op folie gedrukte schakelingen. Foto: Sonja Angerer

Gespecialiseerd in gedrukte elektronica

Hoewel het heel goed mogelijk is om grafische en industriële zeefdruk naast elkaar uit te voeren, specialiseren de meeste aanbieders van elektronica die met behulp van het zeefdrukproces wordt geproduceerd zich tegenwoordig uitsluitend daarop.

Daar zijn verschillende redenen voor:

  • Reinheid: De productie van gedrukte elektronica vereist, afhankelijk van de toepassing, een grotendeels stofvrije omgeving, soms zelfs cleanrooms.
  • Veiligheid: Gedrukte elektronica wordt vaak toegepast in gevoelige sectoren zoals de financiële sector of de defensie-industrie.
  • Certificering: Veel klanten eisen van leveranciers van gedrukte elektronica niet alleen de gangbare ISO-certificaten, maar ook dat aan aanvullende normen van fabrikanten wordt voldaan.
  • Onderzoek en ontwikkeling: Voor gedrukte elektronica moet vaak een complex proces helemaal opnieuw worden opgezet.
  • Verdere verwerking: Om van een printplaat een elektronisch onderdeel te maken, zijn contacten en stekkers nodig. Daarom moeten er bovendien automatische assemblagemachines, bijvoorbeeld van Föhrenbach, worden aangeschaft.
  • Kwaliteitsborging: In tegenstelling tot bij grafische zeefdruk moeten gedrukte elektrische schakelingen niet alleen vluchtig op hun uiterlijk worden gecontroleerd, maar ook op hun technische werking. Daarbij kan het nodig zijn om elk afzonderlijk onderdeel automatisch te testen ter waarborging van de kwaliteit.

Ervaren medewerkers van een grafische zeefdrukkerij kunnen doorgaans met minimale inwerking drukontwerpen voor gedrukte elektronica maken. Ook het drukproces zelf is vrij goed onder de knie te krijgen, vooral bij eenvoudigere schakelingen. Daarnaast is er echter behoefte aan andere vakmensen, bijvoorbeeld met kennis van elektronica of materiaalkunde. Deze zijn doorgaans niet te vinden in grafische drukkerijen. Daarom zijn er gespecialiseerde adviseurs zoals het MSWtech Test Center Europe in Neurenberg, dat ook een testomgeving voor flexibele gedrukte elektronica ter beschikking stelt.

Automatische montagemachine voor steekverbindingen op printplaten. Foto: Sonja Angerer

Toekomstperspectieven voor zeefdruk bij de productie van gedrukte elektronica
Gedrukte elektronica is ongetwijfeld een toepassingsgebied waarin zeefdruk ook in de toekomst een belangrijke rol zal blijven spelen. Vooruitgang op het gebied van materiaalkunde en druktechnologie zal bovendien de prestaties en het toepassingsbereik van gedrukte elektronica verder vergroten.

Dat maakt dit vakgebied ook interessant voor bedrijven die zich momenteel vooral bezighouden met grafische zeefdruk. Het is namelijk in sommige gevallen mogelijk om eenvoudigere schakelingen zelfs met bestaande machines te produceren. Vooral als er al contacten in de industrie bestaan, bijvoorbeeld door bestaande opdrachten op het gebied van schaalafdrukken, kan een uitbreiding van het werkterrein naar gedrukte elektronica ook voor middelgrote zeefdrukkerijen de moeite waard zijn. Voorwaarde is echter dat men bereid is te investeren in vakmensen en machines, en zich in een geheel nieuw vakgebied te verdiepen.