Schlanke Bauformen

Bild 3: Die Footprint-Positionen erhabener Bauteile, wie hier die Kabelüberbrückung an den Wandecken, werden per Siebdruck visualisiert und im Anschluss verlötet.

Bild 3: Die Footprint-Positionen erhabener Bauteile, wie hier die Kabelüberbrückung an den Wandecken, werden per Siebdruck visualisiert und im Anschluss verlötet. Turck Duotec

Turck Duotec bedruckt Glas seit 2014 mit Leiterbahnen. Im Dickschichthybridverfahren werden entsprechende Druckmaterialien – Silber für Leiterbahnen, spezielles Isoliermaterial und keramische Farben – Schicht für Schicht per Siebdruck aufgebracht (Bild 3). Ein großer Vorteil des Siebdrucks besteht darin, dass sich durch die verschiedenen Gewebefeinheiten der Druckform, über die Keramikfarben oder Isolierpaste auf dem Trägermedium „aufgerakelt“ werden, der Farbauftrag variieren lässt.

Der Siebdruck ist in der Farbseparierung sehr präzise, kann aber auch sehr hohe Farbschichtdicken erzielen – eine wesentliche Eigenschaft für die Leitfähigkeit der Leiterbahnen als auch für die Isolierungen. Gleichzeitig ist es auch möglich, unterschiedliche Feinheitsgrade abzubilden, die insbesondere bei komplexen Elektronikstrukturen und anspruchsvollem Funktionsumfang entscheidend sind.

Weil Glas allerdings bei 500 bis 600 °C Grad schmilzt, muss die Festigkeit des aufgebrachten Materials unter thermischen Rahmenbedingungen hergestellt werden, die unterhalb des Glasschmelzpunktes liegen. Deshalb kommt neben dem Siebdruck als additives Verfahren das Sintern als thermisches Verfahren zur Verbindung von Leiterbahn und Glas zum Einsatz. Wird dagegen Elektronik unter Glas verbaut, müssen Anwendungen die beiden separaten Haupt-Komponenten Glas und Trägerplatte aufnehmen.

Die Fertigung der Komponenten geschieht in völlig unterschiedlichen Produktionsschritten und sie werden in einem zusätzlichen Weiterverarbeitungsschritt zusammengefügt. Diese sehr aufwendige Form der Herstellung lässt Anwendungen mit eher großen Bautiefen entstehen; auch deshalb, weil die Bauteilbestückung einer FR4-Leiterplatte von beiden Seiten erfolgen kann. Insbesondere im Zusammenhang mit Lichtanwendungen auf Glas stellt dies bei Möbelherstellern eine unerwünschte Option dar.

Vor diesem Hintergrund bringen direkt auf Glas gedruckte Elektroniken mehrere Vorteile mit sich. Wesentlich ist, dass sich grundsätzlich schlankere Bautiefen realisieren lassen – auch dann, wenn für die Lichtsteuerung relevante Zusatzfunktionen wie Hinterleuchtung oder Verschwindeeffekt erforderlich sind. Sie lassen sich sehr einfach per Dickschichttechnik umsetzen und direkt auf dem Glas integrieren. Damit entfällt die doppelseitige Bauteilbestückung vollständig. Eine Funktionserweiterung durch die Integration weiterer Schaltungsteile wie Netzteil, kapazitative Sensoren oder optische Sensoren für eine berührungslose Anwendungssteuerung über Gesten, Funkanbindung oder Schaltausgang ist denkbar einfach. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Direktdruck der Elektronik auf das Glas das Fügen des Glases mit dem Elektronikträger entfällt.

Details des Herstellungsprozesses und welche Materialien beim Druck auf Glas zum Einsatz kommen, beschreibt der Beitrag auf der folgenden Seite.

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