Dehnbare Aufbau und Verbindungstechnik: Herstellung, Bestückung, Fundamentale Untersuchungen und Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Hein; Professor Dr. Heiko Jacobs, seit 5/2021
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407407910

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Projekts wurde Grundlagenforschung betrieben, um eine dehnbare und verformbare Leiterplattentechnologie zu ermöglichen. Das allgemeine Ziel dieses Projekts ist es, die Realisierung zuverlässiger elektronischer Strukturen zu ermöglichen, die verformt werden können, um neue dreidimensionale Formen anzunehmen, die sich von der herkömmlichen Leiterplattentechnologie unterscheiden. Wir haben die Dehnbarkeit in diesem Projekt sowohl unter dem Aspekt der Grundlagen als auch unter dem der Anwendung untersucht. Wir entdeckten einen dehnungsadaptiven Mäander, der sich durch Veränderung der Spannungsverteilung und Verringerung der Anzahl der Windungen um bis zu 320 % seiner ursprünglichen Länge ausdehnen kann, indem wir mit verschiedenen Fertigungstechniken experimentierten und die Fehlerursachen untersuchten. Um die spezifischen Ziele dieses Projekts zu erreichen, haben wir auch unser Fachwissen auf dem Gebiet der fluidischen Selbstmontage genutzt und an den grundlegenden Aspekten der Lotkontaktpunkte gearbeitet, um sie für dehnbare Elektronik geeignet zu machen, sowie an einem neuartigen Transportmechanismus der Chips auf den Substraten. Mit Hilfe dieser grundlegenden Erkenntnisse waren wir in der Lage, Anwendungen wie dehnbare Touchpads oder ein verformbares LED-Active-Matrix-Array zu realisieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Stress-adaptive meander track for stretchable electronics. Flexible and Printed Electronics, 3(3), 032001.
  Biswas, Shantonu; Reiprich, Johannes; Pezoldt, Joerg; Hein, Matthias; Stauden, Thomas & Jacobs, Heiko O.
  
• Fluidic Self-Assembly on Electroplated Multilayer Solder Bumps with Tailored Transformation Imprinted Melting Points. Scientific Reports, 9(1).
  Kaltwasser, Mahsa; Schmidt, Udo; Lösing, Lars; Biswas, Shantonu; Stauden, Thomas; Bund, Andreas & Jacobs, Heiko O.
  
• Integrated multilayer stretchable printed circuit boards paving the way for deformable active matrix. Nature Communications, 10(1).
  Biswas, Shantonu; Schoeberl, Andreas; Hao, Yufei; Reiprich, Johannes; Stauden, Thomas; Pezoldt, Joerg & Jacobs, Heiko O.
  
• Metamorphic Stretchable Touchpad. Advanced Materials Technologies, 4(4).
  Biswas, Shantonu; Reiprich, Johannes; Pezoldt, Joerg; Stauden, Thomas & Jacobs, Heiko O.
  
• "RF properties of stretchable transmis-sion line structures" German Microwave Conference (GeMiC), Cottbus, 2020
  U. Stehr, L. F. Centeno, Y. Ni, H. O. Jacobs & M. A. Hein
  
• Electrical lengths and phase constants of stretchable coplanar transmission lines at GHz frequencies. Flexible and Printed Electronics, 9(1), 015005.
  Pikushina, Alena; Centeno, Luis Fernando; Stehr, Uwe; Jacobs, Heiko & Hein, Matthias
  
• Patterned Liquid Micro Rails for the Transport of Micrometer Sized Chips. Advanced Materials Technologies, 9(17).
  Moreira, Pedro H. O.; Soydan, Alper K.; Reiprich, Johannes; Isaac, Nishchay A.; Aliabadian, Bardia; Vernizzi, Guilherme J. & Jacobs, Heiko O.
  
• Stretchable Printed Circuit Board Meets Stretchable Light Emitting Gallium Nitride. Journal of Engineering and Applied Sciences Technology, 7(2), 1.
  Mukherjee, Arka; Gohar, Ahmed Hassan; Centeno, Luis F.; Schlag, Leslie; A. Isaac, Nishchay; Soyda, Alper K.; Moreir, Pedro H. O.; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.