QPI werkt mee aan rekbare printplaten

Reading time: 4 minutes

Author:

Het Helmondse QPI (Quality Products International) is toegetreden tot het Europese samenwerkingsverband Stella, dat zich richt op het ontwikkelen van rekbare printplaten. Traditionele elektronicaborden rekken niet en buigen maar nauwelijks. Er bestaan wel buigbare versies, maar dan nog is uitrekken niet hun sterkste punt. Het maximaal haalbare is momenteel zo‘n 20 procent. Voor toepassing in de medische sector of in kleding moet dat beduidend meer zijn: 50 procent als het even kan. Hoe dat te bereiken is, onderzoeken negen bedrijven binnen het Europese onderzoekproject Stella. In de Benelux zijn dat Besi, Imec, Philips, QPI en Verhaert.

Stella ging afgelopen februari van start en wordt voor ruim de helft door de Europese gemeenschap gefinancierd. QPI voegde zich afgelopen zomer bij het consortium. De Helmondenaren leggen zich toe op het ontwikkelen, testen en kleinschalig produceren van printplaten. ’De deelname van QPI is van grote waarde. Het bedrijf heeft veel ervaring op het gebied van printplaattechnologie,‘ aldus Christopher Klatt, coördinator van Stella en werkzaam bij Freundeberg in Duitsland.

Arjan Warnaar, algemeen directeur van QPI: ’Onze deelname is een uitgelezen mogelijkheid om onze knowhow uit te breiden. We hebben al veel kennis over buigzame printplaten en dat kunnen we nu uitbreiden met kennis over hun rekbare broertjes.‘

De normale stand van een Stella-printplaat (boven) en de uitgerekte variant (onder). In het midden zit een verstijfd eilandje voor de harde componenten.

Warnaar ziet een belangrijke toepassing voor rekbare printplaten in functionele kleding. ’Het zou handig zijn als je lichaamsfuncties zoals hartslag en ademhaling van een brandweerman in de gaten kunt houden terwijl hij zich in een potentieel gevaarlijke situatie bevindt‘, zegt hij. ’De sensoren die dergelijke functies kunnen registreren moeten vanzelfsprekend op het lichaam worden gedragen. Het ligt daarom voor de hand om ze te integreren in kleding. Het liefst natuurlijk kleding die zich naar het lichaam vormt, dus een beetje strak zit.‘ Het geheel van sensoren, batterij en printplaat dat nodig is om een werkend apparaatje te maken, is echter nog lang niet rekbaar genoeg om dat voor elkaar te krijgen.‘

Een ander toepassingsgebied is de medische sector. Met chemische of temperatuursensoren zouden de rekbare platen kunnen worden geïntegreerd in verbanden om ontstekende wonden te detecteren. Daarom werken onderzoekers binnen Stella ook aan biocompatibiliteit. ’Rekbaarheid is niet het enige waar we ons op richten‘, aldus Warnaar. ’Wie printplaten in kleding stopt, moet ook rekening houden met wassen. En als je ze in verband stopt, wil je niet dat ze uitslag of andere allergische reacties kunnen veroorzaken.‘

QPI zal zich vooral toeleggen op het verkennen van het industriële productieproces en het testen van de platen. ’De grootste uitdaging die ons te wachten staat is het opbrengen van de elektriciteitsgeleiders en de componenten op een rubberachtig substraat. Dat moet zodanig gebeuren dat ze niet van de plaat afspringen zodra het rubber uitrekt. We denken de componenten er stevig genoeg erop te kunnen zetten door het substraat heel lokaal met een coating te verstijven. Op deze eilandjes is het effect van uitrekken dan niet of nauwelijks merkbaar. Deze strategie zal niet werken voor de stroomgeleiders, want dan houd je geen rekbaar geheel meer over.‘

Voor de geleiders werkt QPI samen met Meco, een werkmaatschappij van het Drunense Besi, dat machines voor elektronica-assemblage maakt. Ben van der Zon, R&D-manager van Meco: ’Op het ogenblik werken we aan twee parallelle oplossingen voor de geleiders: traditionele en op basis van polymeren. Traditionele geleiders zoals koper zijn absoluut niet rekbaar en moeten we in een meanderend patroon aanbrengen om de rek op te vangen. Polymere geleiders zijn wat dat betreft beter omdat ze wél wat rekbaar zijn. Hun geleidingsweerstand is echter vaak nog te gering voor concrete toepassingen. Bovendien is de weerstaand ook nog afhankelijk van het uitrekken. Eenmaal uitgerekt en teruggeveerd duurt het een aanzienlijke tijd voordat de geleidbaarheid zijn oorspronkelijke waarde weer heeft aangenomen. Dat brengt ook weer problemen met zich mee.‘

Besi werkt aan het opbrengen van geleiders op folie met elektrogalvanische processen. Zo heeft Meco onlangs een machine ontwikkeld om antennes op folie aan te brengen voor de productie van RFID-labels. Folies zijn weliswaar niet vormvast maar vandaag de dag ook niet rekbaar. Om in de toekomst RF-antennes ook op rekbare substraten te kunnen printen, draagt Meco bij met kennis over het opbrengen van geleiders. Een andere moeilijkheid is de stroomvoorziening en –gebruik. De afmetingen – en dus de capaciteit – van de batterij zijn beperkt, omdat de verstijfde eilandjes niet al te groot mogen zijn. Om toch een lange levensduur van het product te kunnen garanderen, is het nodig om het stroomverbruik sterk te beperken. Het Stella-project heeft zich ten doel gesteld producten af te leveren met een tiende van het stroomverbruik die nu gangbaar is. Daarnaast is het aantrekkelijk om het apparaatje zelf stroom op te laten wekken, bijvoorbeeld door beweging om te zetten in elektrische stroom. Deze technologie is al bekend van zelfopwindende horloges.

Stella loopt tot 2010. Voor die tijd verwachten zowel Warnaar als Van der Zon dat de productieprocessen die geschikt zijn voor de fabricage van rekbare printplaten, goed in kaart zijn gebracht.