Design and development of printed, stretchable antennas for 3D integration

Abstract

Printbare, rekbare elektronica wordt alsmaar belangrijker ten opzichte van traditionele elektronica doordat ze over bestaande oppervlakten gevormd kunnen worden met thermo- en vacuümformtechnieken. Deze masterproef onderzoekt de mogelijkheid van rekbare, printbare antenneapplicaties in samenwerking met Fremach en IMO-IMOMEC. Het doel is te analyseren hoe de antennes gemaakt met verschillende materiaalcombinaties reageren als ze vervormd worden, en hoelang ze functioneel blijven.

Dit gebeurt door het verschil bij gebruik van PEDOT:PSS, zilver micro flakes en zilver nano-particle inkten op TPU en PET substraten gebruik makend van screen- en inkjetprinten te analyseren. Drie antennedesigns worden voorgesteld: een inset fed patch,.dipole en RFID antenne. Door hierop weerstandsmetingen en antennesimulaties (in Sonnet Lite) uit te voeren bij verschillende rekhoeveelheden, wordt het gedrag bestudeerd.

Zilver micro flake inkt toont groot potentieel op TPU met 0,3 en 2,1 Ω/sq van 0 tot 25 % rek respectievelijk. Bij simulaties met de voorgestelde inset fed patch antenne wordt een optimale TPU dikte van 320 μm gevonden. De antenne blijft functioneel van 0 tot 20 % horizontale en van 0 tot 10 % verticale rek. Voor PET is een optimale dikte van 170 μm gevonden. Echter blijkt de antenne bij 10 % horizontale en 5 % verticale rek al niet meer functioneel te zijn. De RFID antenne wordt niet beïnvloed door vervorming, maar enkel door de weerstand.