Bei der In-Mold Elektronik (IME) wird die In-Mold Dekoration (IMD) Technologie mit der gedruckten Elektronik Technologie kombiniert. Je nach Aufbau werden zuerst IMD Farben, dann leitfähige thermoformbare Farben und zum Schluss noch mal IMD Farben mit dem Siebdruckverfahren in 2-D auf thermoformbare Substrate z.B. Polycarbonat Folien gedruckt. Anschließend werden diese bedruckten Folien thermisch verformt und zum Schluss mit z.B. Polycarbonat hinterspritzt.
Der komplexe Mehrschichtaufabau aus IMD und leitfähigen Farben bringt einige Herausforderungen mit sich. Zum einen kann es zu einer grundsätzlichen Unverträglichkeit der Farbsysteme miteinander kommen und zum anderen muss auf eine gute Trocknung der einzelnen Schichten geachtet werden. Beim Drucken kann eventuell schon die Unverträglichkeit der Systeme miteinander durch z.B. eine schlechte Benetzung beobachtet werden. Es kann auch vorkommen, dass die Unverträglichkeit erst nach der Trocknung und der Messung des Widerstandes der leitfähigen Farbe erkannt wird.
Wir haben dafür in unserem anwendungstechnischen Labor verschiedene Druckaufbauten mit den IMD Farben der gängigen Hersteller zusammen mit unseren leitfähigen Silberfarben Bectron® CP 6680 und Bectron® CP 6681 getestet.
Neben der guten Vorbereitung der Farben vor dem Verdrucken, wie z.B. der Anpassung an die Raumtemperatur und dem ordentlichen Aufrühren, empfehlen wir den folgenden Druck- und Trocknungsablauf:
- Druck von x-mal der IMD Farbe auf das gewünschte Substrat z.B. eine Polycarbonat Folie. Die Anzahl der Druckschichten x ist dabei abhängig davon, wie intensiv der Farbton werden soll. Für ein intensives und dunkles Schwarz werden z.B. mindestens 5 Druckschichten empfohlen.
Die Trocknung jeder Druckschicht muss für mindestens 5 Minuten bei 80°C erfolgen. Vor dem Druck der leitfähigen Silberfarbe muss eine Trocknung für 30 Minuten bei 80°C erfolgen und eine Ruhezeit von mindestens 24 Stunden eingehalten werden. - Druck der leitfähigen Silberfarbe Bectron® CP 6680 oder Bectron® CP 6681 mit einem 71 - 100 1/cm Edelstahl- oder 71 - 90 1/cm Polyester-Sieb auf die IMD Farbe und Trocknung für 10 Min. bei 120°C.
- Druck von x-mal der IMD Farbe auf die leitfähige Silberfarbe und die untere IMD Farbe. Die Anzahl der Druckschichten x ist dabei wieder abhängig davon, wie intensiv der Farbton werden soll.
Die Trocknung jeder Schicht muss für mindestens 5 Minuten bei 80°C und die Endtrocknung für 2-3 Stunden bei 80°C erfolgen, bevor die Folien im nächsten Schritt hinterspritzt werden. - Je nach Hersteller der IMD Farben wird noch empfohlen, einen Haftvermittler als letzte Schicht vor dem Hinterspritzen zu drucken.
Wie sich der Widerstand der leitfähigen Silberfarbe Bectron® CP 6680 auf und zwischen den IMD Farben nach diesem Druckablauf verändert, zeigt das folgende Diagramm:
Die Änderung des Widerstandes vom Bectron® CP 6680 steht dabei im Verhältnis des Widerstandes vom Bectron® CP 6680 gedruckt auf einer Polycarbonat Folie zu dem auf bzw. zwischen den IMD Farben gedrucktem Bectron® CP 6680.
Die Widerstandsänderung beim Druck der Bectron® CP 6680 auf die IMD Farben A, B und C betrug 8 bis 47%. Wenn Anschließend noch mal die IMD Farben auf Bectron® CP 6680 gedruckt wurde, ergab sich eine Widerstandsänderung von 49 bis über 500%.
Die Ergebnisse verdeutlichen sehr gut, dass nicht jede Kombination aus IMD und leitfähiger Farbe anwendbar ist. Basierend auf unseren Erfahrungen können wir erste Empfehlungen für die technische Umsetzung aussprechen und Sie natürlich auch darüber hinaus bei Ihren Projekten unterstützen.
Weiterführende Informationen zu den genannten Produkten finden Sie unter dem unten stehenden Link. Dort und in unseren technischen Datenblättern finden Sie auch entsprechende Empfehlungen zu weiteren isolierenden und leitfähigen Siebdruckpasten: https://www.elantas.de/europe/products/printed-electronics/products.html
Gerne beantworten wir auch direkt Ihre Fragen und begleiten Sie bei der technischen Umsetzung Ihrer Projekte mit entsprechenden Produkten, senden Sie uns hierzu einfach eine Email an: AdvancedPrinting@altana.com