DE102020120642A1

DE102020120642A1 - Funktionseinheit, elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit

Info

Publication number: DE102020120642A1
Application number: DE102020120642.9A
Authority: DE
Inventors: Norman Mechau
Original assignee: Peptech GmbH
Current assignee: Peptech GmbH
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-10

Abstract

Um eine Funktionseinheit bereitzustellen, welche flexibel einsetzbar ist und sich möglichst einfach herstellen lässt, wird vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit ein Substrat, welches ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, und eine Beschichtung, welche ein zweites Polymermaterial umfasst, umfasst, wobei die Beschichtung und das Substrat in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind und wobei das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial im Verbindungsbereich durchmischt und/oder molekular ineinander verschränkt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funktionseinheit, insbesondere für ein elektronisches Bauteil.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Bauteil.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit.
Funktionseinheiten, insbesondere für elektronische Bauteile, werden in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Mikrobauelementen, Sensorsystemen oder ganz allgemein im Bereich „Internet der Dinge“. In den vergangenen Jahren hat insbesondere dehnbare Elektronik zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie vielseitig einsetzbar ist und oft steigende Anforderungen an Elektronikkomponenten erfüllen kann.
Komponenten für dehnbare Elektronik sind aus der EP 2 356 680 A2 , EP 2 902 294 A2 , bekannt.
Ferner sind Materialien für dehnbare Elektronik in dem wissenschaftlichen Artikel von S. Wagner et al. „Materials for stretchable electronics“, MRS Bulletin, Band 37, Seite 207 bis 213, 2012 sowie in dem Artikel von W. Wu „Stretchable electronics: functional materials, fabrication strategies and applications“, Science and Technology of Advanced Materials, Band 20, Nr. 1, Seiten 187 bis 224, 2019 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funktionseinheit bereitzustellen, welche flexibel einsetzbar ist und sich möglichst einfach herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Funktionseinheit gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die Funktionseinheit eignet sich für ein elektronisches Bauteil, insbesondere für ein Sensorsystem.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Funktionseinheit ein Sensorelement, welches beispielsweise als Dehnungssensor in einem Sensorsystem eingesetzt werden kann.
Die Funktionseinheit umfasst ein Substrat, welches ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Ferner umfasst die Funktionseinheit eine Beschichtung, welche ein zweites Polymermaterial umfasst. Die Beschichtung und das Substrat sind in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden.
Das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial sind vorzugsweise in dem Verbindungsbereich durchmischt und/oder, insbesondere molekular, ineinander verschränkt.
Aufgrund der Durchmischung und/oder Ineinanderverschränkung des ersten Polymermaterials des Substrats und des zweiten Polymermaterials der Beschichtung im Verbindungsbereich, insbesondere auf molekularer Ebene, ist insbesondere eine optimierte Verbindung des Substrats und der Beschichtung ausgebildet. Hierdurch weist die Funktionseinheit eine optimierte Stabilität auf.
Vorzugsweise sind die Beschichtung und das Substrat mechanisch und/oder chemisch und/oder physikalisch miteinander verbunden.
Die Beschichtung ist vorzugsweise als homogene Beschichtung ausgebildet. Insbesondere bedeckt die Beschichtung das Substrat gleichmäßig und/oder überdeckt das Substrat gleichmäßig.
Die Funktionseinheit ist insbesondere skalierbar und lässt sich so individuell an spezifische Anwendungen anpassen.
In Ausführungsformen, in welchen die Funktionseinheit ein Sensorelement bildet, wird vorzugsweise eine Änderung eines mechanischen Parameters, beispielsweise eine Dehnung der Beschichtung, in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird insbesondere von einer Auswerteeinheit, welche einen Bestandteil eines Sensorsystems bildet, ausgewertet. So kann eine Dehnung der Beschichtung detektiert werden.
Beispielsweise ist die Funktionseinheit eine dehnbare Funktionseinheit, mittels welcher mechanische Dehnungen in elektrische Signale umwandelbar sind.
Insbesondere zur Detektion von Dehnungen der Funktionseinheit oder Teilen der Funktionseinheit ist eine stabile Verbindung zwischen dem Substrat und der Beschichtung von Bedeutung. Durch die Durchmischung des ersten Polymermaterials des Substrats und des zweiten Polymermaterials der Beschichtung und/oder deren Ineinander Verschränkung kann die Funktionseinheit insbesondere zerstörungsfrei gedehnt werden.
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche ist unter einer „Dehnung“ vorzugsweise eine relative Längenänderung, insbesondere eine Verlängerung oder eine Verringerung der Länge, eines Körpers, beispielsweise der Beschichtung, des Substrats oder der Funktionseinheit als Ganzes, unter Belastung zu verstehen. Die Belastung kann beispielsweise durch Kräfte und/oder eine Temperaturänderung in Form von Wärmedehnung entstehen. Bei einer positiven Dehnung und/oder Streckung vergrößern sich Abmessungen des Körpers. Bei einer negativen Dehnung und/oder Stauchung werden die Abmessungen des Körpers reduziert.
Vorzugsweise ist das zweite Polymermaterial der Beschichtung im Verbindungsbereich in dem ersten Polymermaterial des Substrats verteilt und/oder mit diesem vermischt.
Im Sinne der Beschreibung und der beigefügten Ansprüche ist unter „ineinander verschränkt“ vorzugsweise ein sogenanntes „Entanglement“ des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials zu verstehen.
Beispielsweise überlappen sich Moleküle des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials im Verbindungsbereich in sämtlichen Raumrichtungen.
Insbesondere sind Moleküle des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials im Verbindungsbereich ineinander verschlungen.
Bei dem Substrat handelt es sich vorzugsweise um eine Membran und/oder eine Folie. Membranen und/oder Folien bieten insbesondere den Vorteil, dass sie leicht handhabbar sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Verbindungsbereich einen Oberflächenbereich des Substrats umfasst oder daraus gebildet ist. Das zweite Polymermaterial ist insbesondere bis zu einer Tiefe des Substrats von ca. 50 nm oder mehr, beispielsweise von ca. 100 nm oder mehr, mit dem ersten Polymermaterial durchmischt und/oder darin verteilt.
Vorzugsweise ist das zweite Polymermaterial bis zu einer Tiefe von
ca. 5000 nm oder weniger, insbesondere von bis zu 4000 nm oder weniger, mit dem ersten Polymermaterial durchmischt und/oder darin verteilt.
Die Tiefe des Substrats ist vorzugsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats definiert und/oder bezogen auf eine äußere Oberfläche des Substrats in einem nicht verbundenen Zustand des Substrats und der Beschichtung definiert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen dem Substrat und der Beschichtung eine optimierte Adhäsion (Haftfestigkeit) ausgebildet ist.
Die Adhäsion (Haftfestigkeit) kann gemäß DIN EN ISO 4624 bestimmt werden.
Ergänzend oder alternativ kann eine Adhäsion zwischen der Beschichtung und dem Substrat mit einem Abreißtest, insbesondere nach DIN EN ISO 2409, bestimmt werden. Hierzu werden sechs parallele Schnitte mit einem speziellen Gitterschnittmesser oder einem Einschneidegerät auf einer zu untersuchenden Beschichtung angebracht. In einem rechten Winkel zu den entstandenen Schnitten werden sechs weitere Ritzschnitte ausgeführt, sodass ein gleichmäßiges Quadratmuster in der zu untersuchenden Beschichtung entsteht.
Der Abstand der Schnitte beträgt ein bis drei Millimeter, abhängig von der Schichtdicke der Beschichtung und der Härte/Art des Untergrundes. Für Schichtdicken bis 60 µm ist ein Rasterabstand von 2 mm zu wählen.
Bei Schichtdicken zwischen 61 und 120 µm sind 2 mm Rasterabstand erforderlich. Ab einer Schichtdicke von 121 bis 250 Mikrometer werden 3 mm Abstand zwischen den einzelnen Schnitten gewählt.
Eine Tiefe der Schnitte wird insbesondere derart gewählt, dass die Schnitte bis auf das Substrat herunterreichen und das Substrat angeritzt ist. Anschließend wird ein Klebeband parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Schnitte aufgeklebt und innerhalb von fünf Minuten ruckartig in einem Winkel von ca. 60 ° entfernt. Unter einem ruckartigen Entfernen ist insbesondere ein Entfernen innerhalb von 0,5 bis 1 Sekunde zu verstehen. Anschließend wird das verbliebene Gitter begutachtet und Gitterschnittkennwerte von 0 (sehr gut) bis 5 (sehr schlecht), abgekürzt GT 0 bis GT 5, vergeben.
Alternativ kann eine Einstufung gemäß einer ja-nein-Prüfung erfolgen.
Bei der Funktionseinheit wird die Adhäsion zwischen der Beschichtung und dem Substrat nach dem Abreißtest insbesondere als gegeben angesehen (bejaht).
Vorliegend wurde zur Quantifizierung der Haftkraft die Kraft beim ruckartigen Abziehen und/oder Entfernen des Klebebands von dem Gitterschnitt gemessen.
Vorzugsweise beträgt eine Haftkraft zwischen dem Substrat und der Beschichtung im Verbindungsbereich bei ca. 15 mN oder mehr, insbesondere bei ca. 19 mN oder mehr.
Bei einigen Proben konnten Haftkräfte von 31 mN oder mehr gemessen werden. Insgesamt beträgt die Haftkraft zwischen der Beschichtung und dem Substrat ca. 19 mN oder bis ca. 82 mN.
Durch die optimierte Haftkraft und/oder Adhäsion zwischen der Beschichtung und dem Substrat kann die Funktionseinheit beispielsweise ein stabiles und funktionsfähiges Sensorelement bilden.
Als erstes Polymermaterial hat sich ein elastomeres Polymermaterial, insbesondere ein Kautschukmaterial, als besonders bevorzugt erwiesen. Beispielsweise wird ein synthetisches Kautschukmaterial und/oder ein natürliches Kautschukmaterial als erstes Polymermaterial verwendet.
Ergänzend oder alternativ zu einem Kautschukmaterial ist ein Polyurethanmaterial als elastomeres Polymermaterial geeignet.
Als synthetische Kautschukmaterialien eignen sich beispielsweise StyrolButadien-Kautschuk, Polybutadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk, ChloroprenKautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder Mischungen daraus.
Ergänzend oder alternativ können auch elastomere Silikonmaterialien als erstes Polymermaterial für das Substrat verwendet werden.
Insbesondere für optimierte Dehnungseigenschaften kann es vorteilhaft sein, wenn das zweite Polymermaterial der Beschichtung ein elastomeres Polymermaterial ist.
Vorzugsweise ist das zweite Polymermaterial ein Kautschukmaterial, beispielsweise ein synthetisches Kautschukmaterial und/oder ein natürliches Kautschukmaterial.
Kautschukmaterialien weisen vorzugsweise eine optimierte Verarbeitbarkeit auf und können aufgrund ihrer Elastizität in Anwendungen, beispielsweise Sensorsystemen, verwendet werden, in welchen eine Dehnbarkeit gegeben sein muss.
Bei der Verwendung von elastomeren Polymermaterialien als zweites Polymermaterial kann die Beschichtung vorzugsweise um ca. 250 % oder mehr gedehnt werden, insbesondere ohne dass die Beschichtung dabei dauerhaft beschädigt wird.
Die Beschichtung ist und/oder wird vorzugsweise aus einem Beschichtungsmaterial hergestellt.
Ein Anteil des zweiten Polymermaterials an dem Beschichtungsmaterial beträgt vorzugsweise ca. 2 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 3 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Insbesondere beträgt der Anteil des zweiten Polymermaterials an dem Beschichtungsmaterial ca. 40 Gew.-% oder weniger, beispielsweise ca. 20 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Insbesondere zur Umwandlung einer Veränderung eines mechanischen Parameters der Beschichtung und/oder eines mechanischen Signals in ein elektrisches Signal kann es vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung ein oder mehrere elektrisch leitfähige Additive aufweist, welche insbesondere von dem zweiten Polymermaterial aufgenommen sind. Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren elektrisch leitfähigen Additive ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden:

- silberhaltige Partikel; und/oder
- kupferhaltige Partikel; und/oder
- kohlenstoffbasierte Partikel, beispielsweise Carbon Black und/oder Rußpartikel; und/oder
- elektrisch leitfähige Nanofasern, insbesondere elektrisch leitfähige Nanodrähte, beispielsweise Silbernanodrähte und/oder Kohlenstoffnanodrähte; und/oder
- Kohlenstoffnanoröhren.

Durch Auswahl und Anteil des einen oder der mehreren elektrisch leitfähigen Additive kann insbesondere ein Ansprechverhalten einer als Sensorelement ausgebildeten Funktionseinheit gezielt eingestellt werden.
Vorzugsweise wird ein Anteil des einen oder der mehreren elektrisch leitfähigen Additive derart gewählt, dass die Beschichtung elektrisch leitfähig ist.
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche bedeutet „elektrisch leitfähig“ insbesondere, dass ein dadurch beschriebenes Element oder Material bei ca. 25 °C eine elektrische Leitfähigkeit von ca. 10⁶ S/m oder mehr aufweist.
Beispielsweise beträgt der Anteil des einen oder der mehreren elektrisch leitfähigen Additive ca. 2 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 70 Gew.-% oder weniger, bezogen auf eine Gesamtmasse eines Beschichtungsmaterials, aus welchem die Beschichtung hergestellt wird, vor dem Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf das Substrat.
Silberhaltige Partikel und/oder kupferhaltige Partikel werden vorzugsweise in Form von Mikropartikeln eingesetzt. Eine durchschnittliche Partikelgröße der Mikropartikel beträgt vorzugsweise ca. 1 µm oder mehr und/oder ca. 30 µm oder weniger, beispielsweise ca. 3 µm oder weniger.
Die durchschnittliche Partikelgröße kann beispielsweise optisch durch mikroskopische Methoden bestimmt werden. Vorzugsweise bezeichnet die durchschnittliche Partikelgröße ein arithmetisches Mittel.
Bei silberhaltigen Partikeln und/oder Nanofasern kann es vorteilhaft sein, wenn die silberhaltigen Partikel und/oder die Nanofasern mit Silber beschichtet sind. Das Silber ist dann in Form der Beschichtung in den Partikeln und/oder Nanofasern enthalten.
Es kann vorteilhaft sein, wenn Partikel aus Kupfer und/oder Nanofasern aus Kupfer mit einer Silberbeschichtung versehen sind und/oder werden.
In Ausführungsformen, in welchen Carbon Black verwendet wird, weisen entsprechende Partikel vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von ca. 10 nm oder mehr und/oder ca. 50 nm oder weniger auf.
Für eine Herstellung der Beschichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung ein oder mehrere Dispergieradditive umfasst. Beispielsweise können ein oder mehrere Wachse, eine oder mehrere Fettsäuren und/oder ein oder mehrere Polyacrylsäuresalze als Dispergieradditive verwendet werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält ein Beschichtungsmaterial, aus welchem die Beschichtung hergestellt wird, ein Wachs, Fettsäuren und ein Polyacrylsäuresalz.
Ergänzend oder alternativ kann die Beschichtung ein oder mehrere weitere Additive umfassen, beispielsweise Siliziumdioxid-Nanopartikel und/oder Kieselsäure.
Ein Anteil des einen oder der mehreren Dispergieradditive beträgt vorzugsweise ca. 0,2 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf eine Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
In Ausführungsformen, in welchem ein oder mehrere Wachse als Dispergieradditiv verwendet werden, beträgt deren Anteil vorzugsweise ca. 0,3 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 0,4 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
In Ausführungsformen, in welchen ein oder mehrere Fettsäuren als Dispergieradditiv verwendet werden, beträgt deren Anteil vorzugsweise ca. 0,1 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 0,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
In Ausführungsformen, in welchen ein oder mehrere Polyacrylsäuresalze verwendet werden, beträgt deren Anteil an dem Beschichtungsmaterial vorzugweise ca. 0,08 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 0,3 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Funktionseinheit ein Schutzelement zum Schutz der Beschichtung aufweist, wobei das Schutzelement die Beschichtung an einer dem Substrat angewandten Außenseite der Beschichtung, insbesondere vollständig, bedeckt, wobei vorzugsweise das Schutzelement ein elastomeres Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Vorzugsweise ist das elastomere Polymermaterial ein Kautschukmaterial, beispielsweise ein natürliches Kautschukmaterial und/oder ein synthetisches Kautschukmaterial.
Die Schutzschicht ist vorzugsweise über ein Verbindungsmaterial an der Beschichtung festgelegt und/oder mit der Beschichtung verbunden.
Vorzugsweise umfasst das Verbindungsmaterial ein elastomeres Polymermaterial oder ist daraus gebildet.
Das elastomere Polymermaterial des Verbindungsmaterials ist beispielsweise ein elastomeres Polyurethanmaterial und/oder ein elastomeres Silikonmaterial.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Verbindungsmaterial ein Klebematerial ist, beispielsweise ein Polyurethan-Schmelzkleber und/oder ein silikonbasierter Zwei-Komponenten-Kleber.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektronisches Bauteil.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauteil bereitzustellen, welches sich in unterschiedliche Anwendungen integrieren lässt und möglichst einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektronisches Bauteil gemäß dem auf ein elektronisches Bauteil gerichteten unabhängigen Anspruch gelöst.
Das elektronische Bauteil ist beispielsweise ein Sensorsystem.
Das elektronische Bauteil umfasst eine oder mehrere erfindungsgemäße Funktionseinheiten.
Beispielsweise ist die Funktionseinheit oder sind eine oder mehrere der Funktionseinheiten ein Sensorelement, mittels welchem Veränderungen eines mechanischen Parameters, beispielsweise Dehnungen, der jeweiligen Funktionseinheit, in elektrische Signale umgewandelt werden können.
Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Funktionseinheit genannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Funktionseinheit genannten Vorteile gelten vorzugsweise für das erfindungsgemäße elektronische Bauteil gleichermaßen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Funktionseinheit einen oder mehrere dehnbare Abschnitte und/oder einen oder mehrere starre Abschnitte aufweist.
Im Bereich des einen oder der mehreren starren Abschnitte ist die Funktionseinheit vorzugsweise in und/oder von einem Halteelement fixiert und/oder gehalten. Insbesondere sind der eine oder die mehreren starren Abschnitte derart in und/oder von dem Halteelement fixiert und/oder gehalten, dass sie gestützt und/oder stabilisiert sind.
Der eine oder die mehreren starren Abschnitte bilden vorzugsweise Kontaktabschnitte, im Bereich welcher die Funktionseinheit mit dem Halteelement kontaktiert ist und/oder in direktem stofflichen Kontakt steht.
Der eine oder die mehreren dehnbaren Abschnitte sind vorzugsweise in einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Funktionseinheit verlaufenden Richtung freistehend und/oder ungestützt. Insbesondere sind der eine oder die mehreren dehnbaren Abschnitte innerhalb einer oder mehrerer Durchtrittsöffnungen in dem Halteelement des elektronischen Bauteils angeordnet.
Vorzugsweise sind der eine oder die mehreren dehnbaren Abschnitte als Dehnungsstege ausgebildet, welche zwei starre Abschnitte miteinander verbinden. Beispielsweise sind der eine oder die mehreren dehnbaren Abschnitte in einem parallel zur Haupterstreckungsebene der Funktionseinheit genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet.
Der eine oder die mehreren starren Abschnitte sind beispielsweise in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene der Funktionseinheit genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisflächenförmig.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit, insbesondere zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit bereitzustellen, mittels welchem sich eine Funktionseinheit mit optimierten Eigenschaften möglichst einfach herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst.
Das Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit, insbesondere zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit, umfasst eine Bereitstellung eines Substrats, welches ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Gemäß dem Verfahren wird das Substrat mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet, welches ein zweites Polymermaterial umfasst, sodass eine Beschichtung auf dem Substrat gebildet wird, welche in einem Verbindungsbereich mit dem Substrat verbunden ist.
Das Substrat wird dabei vorzugsweise derart beschichtet, dass das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial im Verbindungsbereich durchmischt und/oder, insbesondere molekular, ineinander verschränkt sind.
Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Funktionseinheit genannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Funktionseinheit genannten Vorteile gelten vorzugsweise für das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen.
Beispielsweise ist das Beschichtungsmaterial eine funktionale Tinte.
Das Beschichtungsmaterial wird vorzugsweise durch Drucken, insbesondere durch Siebdruck, und/oder Sprühen auf einen Oberflächenbereich des Substrats aufgebracht.
Besonders bevorzugt ist das Aufbringen des Beschichtungsmaterials in einem Siebdruckprozess. Beispielweise wird das Beschichtungsmaterial mittels Rakel durch ein Sieb auf das Substrat übertragen.
Für eine optimierte Schichthomogenität der Beschichtung wird beispielsweise ein Sieb verwendet, welches 79 Fäden pro cm und/oder 79 Linien pro cm und/oder eine Fadenbreite von ca. 55 µm aufweist.
Vorzugsweise umfasst das Beschichtungsmaterial ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch, wobei das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial gemäß der Hansen-Löslichkeitstheorie miteinander kompatibel sind.
Durch die Kompatibilität des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs und des ersten Polymermaterials kann das erste Polymermaterial bei einem Kontakt des Beschichtungsmaterials mit dem Oberflächenbereich des Substrats angelöst und/oder teilweise gelöst werden.
Durch die Kompatibilität des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs und des zweiten Polymermaterials kann das zweite Polymermaterial nach einer Anlösung und/oder teilweisen Lösung des ersten Polymermaterials mit diesem vermischt werden.
Unter gemäß dem Hansen-Löslichkeitsmodell miteinander „kompatiblen“ Substanzen ist im Sinne der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise zu verstehen, dass die Substanzen sich gemäß dem Hansen-Löslichkeitsmodell ineinander lösen.
Gemäß dem Hansen-Löslichkeitsmodell lässt sich ein Hansen-Löslichkeitsparameter δ in einem dreidimensionalen Hansen-Raum einer Substanz durch einen dispersen Anteil δ_D, welcher im Wesentlichen durch London-Wechselwirkungen bestimmt ist, einen polaren Anteil δ_P und einen aus Wasserstoffbrückenbindungen resultierenden Anteil δ_H angeben. $δ^{2} = δ_{D}^{2} + δ_{P}^{2} + δ_{H}^{2}$
Insbesondere weisen das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch und das erste Polymermaterial eine relative Energiedifferenz von < 1 (kleiner eins) auf.
Die relative Energiedifferenz ergibt sich aus dem Verhältnis einer Distanz Ra zwischen Hansen-Löslichkeitsparametern im dreidimensionalen Hansen-Raum zu einem Wechselwirkungsradius. Der Wechselwirkungsradius gibt einen Radius einer Kugel im Hansen-Raum an, deren Mittelpunkt die Hansen-Löslichkeitsparameter sind.
Ra ist durch folgende Formel definiert: ${(R a)}^{2} = 4 {(δ_{D 2} - δ_{D 1})}^{2} + {(δ_{P 2} - δ_{P 1})}^{2} + {(δ_{H 2} - δ_{H 1})}^{2}$
Vorzugsweise weisen das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch und das zweite Polymermaterial eine relative Energiedifferenz von < 1 (kleiner eins) auf.
Vorzugsweise ist eine relative Energiedifferenz des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials < 1 (kleiner eins).
So kann das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch das erste Polymermaterial des Substrats in dem Verbindungsbereich anlösen, insbesondere derart, dass eine Durchmischung und/oder Ineinanderverschränkung des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials ausgebildet werden kann.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Anteil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs derart gewählt wird, dass eine Viskosität des Beschichtungsmaterials bei ca. 10³ mPa oder mehr und/oder ca. 10¹³ mPa oder weniger liegt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Lösungsmittel ausgewählt ist aus einem der folgenden Lösungsmittel oder wenn das Lösungsmittelgemisch eines oder mehrere der folgenden Lösungsmittel umfasst oder daraus gebildet ist:

- aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere aliphatische Kohlenwasserstoffe, welche eine Kettenlänge in einem Bereich von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen aufweisen (C12 bis C14);
- aromatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Xylol;
- Ether;
- Ester, insbesondere Ester der Essigsäure, beispielsweise Butylacetat.

Die genannten Lösungsmittel bieten insbesondere den Vorteil, dass eine Trocknung des Beschichtungsmaterials zur Ausbildung der Beschichtung gezielt gesteuert werden kann.
Beispielsweise hat sich ein Lösungsmittelgemisch aus Butylacetat und Xylol als besonders bevorzugtes Lösungsmittelgemisch für niedrigviskose Beschichtungsmaterialien zum Aufbringen mittels Sprühens erwiesen.
Ein Anteil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs beträgt vorzugsweise ca. 20 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 90 Gew.-% oder weniger, bezogen auf eine Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Insbesondere beträgt der Anteil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs an dem Beschichtungsmaterial ca. 25 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 87 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial nach dem Beschichten getrocknet, beispielsweise durch Konvektionstrocknung. Vorzugsweise wird ein Luftstrom über das auf das Substrat aufgebrachte Beschichtungsmaterial geleitet, dessen Hauptströmungsrichtung zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats verläuft.
Durch die Hauptströmungsrichtung des Luftstroms parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats ist insbesondere ein Diffusionsgradient maximiert. Hierdurch kann ein optimierter Abtransport verdampfenden Lösungsmittels erfolgen.
Eine Temperatur des Luftstroms beträgt vorzugsweise ca. 55 °C oder mehr und/oder ca. 65 °C oder weniger.
Durch eine vergleichsweise geringe Temperatur des Luftstroms bei der Trocknung kann ein Schrumpfen elastomerer Bestandteile des Beschichtungsmaterials vermieden werden.
Bei der Trocknung erfolgt vorzugsweise eine Relaxation eines trocknenden Materials.
Vorzugsweise umfasst das Beschichtungsmaterial ein Vernetzungsmittel, insbesondere einen Radialstarter, beispielsweise ein Peroxid.
Als Vernetzungsmittel sind insbesondere organische Peroxide geeignet, beispielsweise 1,1-Di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Ein Anteil des Vernetzungsmittels beträgt vorzugsweise ca. 2,5 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 6 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Eine Reaktionsstarttemperatur des Vernetzungsmittels, beispielsweise des Peroxids, liegt insbesondere bei ca. 140 °C oder mehr, beispielsweise bei 145 °C oder mehr.
Beispielsweise liegt die Reaktionsstarttemperatur des Vernetzungsmittels bei ca. 155 °C oder weniger.
Durch die Verwendung eines Vernetzungsmittels kann eine Vernetzung der Bestandteile der Beschichtung erfolgen, beispielsweise in einem abschließenden Trocknungsschritt, bei welchem eine Temperatur oberhalb der Reaktionsstarttemperatur des Vernetzungsmittels, beispielsweise bei ca. 165 °C, liegt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Konzentration des Vernetzungsmittels in dem Beschichtungsmaterial bei ca. 2 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 20 Gew.-% oder weniger, bezogen auf eine Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials liegt.
Durch eine Vernetzung der Beschichtung kann insbesondere eine Verbindung des ersten Polymermaterials mit dem zweiten Polymermaterial im Verbindungsbereich fixiert werden.
Zum Schutz der Funktionseinheit kann es günstig sein, wenn an einer dem Substrat abgewandten Seite der Beschichtung ein Schutzelement aufgebracht wird. Das Schutzelement umfasst insbesondere ein elastomeres Verbindungsmaterial, welches die Beschichtung mit einer Schutzschicht des Schutzelements verbindet.
Vorzugsweise wird das Verbindungsmaterial, beispielsweise in Form eines Polyurethan-Schmelzklebers und/oder eines silikonhaltigen Zwei-Komponenten-Klebers auf die Beschichtung aufgebracht und diese anschließend über das Verbindungsmaterial mit der Schutzschicht verbunden.
Die Schutzschicht umfasst vorzugsweise ein elastomeres Polymermaterial oder ist daraus gebildet. Als elastomeres Polymermaterial eignet sich beispielsweise ein Kautschukmaterial. Es können synthetische Kautschukmaterialien und/oder natürliche Kautschukmaterialien verwendet werden.
Beispielsweise wird die Schutzschicht aus einem elastomeren Silikonmaterial und/oder einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk hergestellt.
Vorzugsweise ist die Schutzschicht eine Folie und/oder eine Membran.
Vorteilhaft kann es sein, wenn für das Substrat und die Schutzschicht Materialien mit derselben chemischen Zusammensetzung und/oder derselben Schichtdicke verwendet werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Schutzelement, nach dem das Verbindungsmaterial und die Schutzschicht aufgebracht wurden, getrocknet wird, insbesondere bei einer Temperatur von ca. 155 °C oder mehr und/oder ca. 175 °C oder weniger.
Bei einer Temperatur von ca. 155 °C oder mehr und/oder ca. 175 °C oder weniger, beispielsweise bei ca. 165 °C, kann eine Relaxation der Beschichtung und/oder eine Relaxation des Schutzelements erfolgen.
Vorzugsweise kommt es durch die Relaxation zu einer Erhöhung einer Dichte der resultierenden Beschichtung. Dies kann zu einer optimierten Performance der Beschichtung in einem Sensorelement führen.
Insbesondere findet eine Relaxation des Verbindungsbereichs statt. So kann eine Haftung der Beschichtung an dem Substrat weiter verbessert werden.
Ergänzend oder alternativ kann durch ein Vernetzungsmittel eine Vernetzungsreaktion des zweiten Polymermaterials der Beschichtung erfolgen. Dies kann zu einer optimierten elektrischen Leitfähigkeit und/oder optimierten mechanischen Eigenschaften und/oder einer optimierten Langzeitstabilität der Funktionseinheit führen.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.

1: eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils einer Ausführungsform eines elektronischen Bauteils in Form eines ersten Teils eines Halteelements zur Aufnahme eines Sensorelements;
2: eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils der Ausführungsform des elektronischen Bauteils in Form eines zweiten Teils des Halteelements aus 1;
3: eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Funktionseinheit in Form eines Sensorelements, welches von dem Halteelement aus den 1 und 2 aufgenommen werden kann, wobei die Funktionseinheit zwei starre Abschnitte aufweist, welche durch einen dehnbaren Abschnitt in Form eines Dehnungsstegs miteinander verbunden sind;
4: eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Funktionseinheit in Form eines Sensorelements, bei welcher zwei starre Abschnitte durch drei dehnbare Abschnitte in Form von Dehnungsstegen miteinander verbunden sind;
5 eine schematische Schnittdarstellung durch die Funktionseinheit aus 3 und/oder 4 längs einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Funktionseinheit genommenen Ebene, wobei die Funktionseinheit ein Substrat, eine Beschichtung und ein Schutzelement umfasst;
6: ein Diagramm, welches Hansen-Löslichkeitsparameter für verschiedene Lösungsmittel zeigt, wobei auf der x-Achse ein Wasserstoffbrückenanteil des Hansen-Löslichkeitsparameters des jeweiligen Lösungsmittels und auf der y-Achse ein dipolarer Anteil des Hansen-Löslichkeitsparameters aufgetragen ist;
7: ein Diagramm, welches elektrische Widerstände von Beschichtungen zeigt, die aus Beschichtungsmaterialien mit jeweils unterschiedlichem Anteil an Vernetzungsmittel hergestellt wurden, wobei der elektrische Widerstand in Abhängigkeit einer Linienbreite aufgetragen ist;
8 ein Diagramm, welches Probenveränderungen für Beschichtungen, die aus Beschichtungsmaterialien mit jeweils unterschiedlichem Anteil an Vernetzungsmittel hergestellt wurden, in Abhängigkeit der Zeit zeigt;
9 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Funktionseinheit, bei welcher eine Widerstandsänderung in Abhängigkeit einer Dehnung untersucht wurde;
10 ein Diagramm, welches Änderungen des elektrischen Widerstands des elektronischen Bauteils aus den 1 und 2 mit einer Funktionseinheit gemäß der 4 in Abhängigkeit der Dehnung zeigt; und
11 ein Diagramm, welches ein Spannungssignal eines Spannungswandlers in Abhängigkeit einer Anzahl an Datenpunkten zeigt, wobei der Spannungswandler pro Sekunde ein Signal ausgibt.

Gleiche und funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
In den 1 bis 5 sind Bestandteile eines nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten elektronischen Bauteils 100 gezeigt. In 1 ist ein erstes Teil 102 eines Halteelements 104 gezeigt, während in 2 ein zweites Teil 106 des Halteelements 104 gezeigt ist.
Das erste Teil 102 und das zweite Teil 106 des Halteelements 104 sind vorliegend zumindest näherungsweise quaderförmig ausgebildet und weisen jeweils mehrere Durchtrittsöffnungen 108 auf, die insbesondere einer Aufnahme mehrerer (in den 1 und 2 nicht zeichnerisch dargestellte) Sensorelemente 110 dienen. Sensorelemente 110 sind in den 3 bis 5 dargestellt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn Ränder der Durchtrittsöffnungen 108 von konischen Abschnitten 112 gebildet werden, welche sich in Richtung einer Kontaktfläche 116, welche in verbundenem Zustand des ersten Teils 102 und des zweiten Teils 106 in direktem Kontakt zu der Kontaktfläche 116 des jeweils anderen Teils steht, erweitern.
Insbesondere bei dem zweiten Teil 106 kann es vorteilhaft sein, wenn sich in einer von der Kontaktfläche 116 wegweisenden Richtung jeweils ein hohlzylinderförmiger Abschnitt 114 an den konischen Abschnitt 112 anschließt.
Das erste Teil 102 bildet beispielsweise ein Deckelelement 118, welches in einem (nicht gezeigten) verbundenen Zustand des ersten Teils 102 mit dem zweiten Teil 106 und einem Normalbetriebszustand des elektronischen Bauteils 100 bezüglich der Schwerkraftrichtung oben angeordnet ist.
Das zweite Teil 106 bildet beispielsweise in einem (nicht gezeigten) verbundenen Zustand des elektronischen Bauteils 100 eine bezüglich der Schwerkraftrichtung unten angeordnete Unterseite 120 des Halteelements 104.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das erste Teil 102 und das zweite Teil 106 kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass die Sensorelemente 110 im Bereich der Durchtrittsöffnungen 108 zwischen dem ersten Teil 102 und dem zweiten Teil 106 fixiert sind.
Vorzugsweise sind das erste Teil 102 und das zweite Teil 106 miteinander verschraubt, beispielsweise mittels Federkraft-beaufschlagter Schrauben.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Sensorelemente 110 mit dem ersten Teil 102 und/oder dem zweiten Teil 106 stoffschlüssig verbunden sind, beispielsweise verklebt. Für eine Verklebung kann beispielsweise ein Schmelzkleber verwendet werden.
Eine Ausführungsform eines Sensorelements 110 sowie dessen schematischer Aufbau sind in den 3 bzw. 5 gezeigt. Das Sensorelement 110 ist vorzugsweise vollständig oder teilweise durch eine Funktionseinheit 122 gebildet.
Die Funktionseinheit 122 ist vorliegend eine dehnbare Funktionseinheit, insbesondere ein dehnbares Sensorelement 110.
Vorzugsweise umfasst das Sensorelement 110 mehrere, vorliegend zwei, starre Abschnitte 123, welche beispielsweise jeweils einen Kontaktabschnitt 125 bilden.
Die starren Abschnitte 123 sind in einem montierten Zustand des elektronischen Bauteils 100 zwischen dem ersten Teil 102 und dem zweiten Teil 106 des Halteelements 104 aufgenommen, beispielsweise zwischen den jeweiligen Kontaktflächen 116.
Die starren Abschnitte 123 sind beispielsweise in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Sensorelements 110 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisflächenförmig ausgebildet. Beispielsweise sind die starren Abschnitte 123 im Querschnitt durch eine von einer Kreissehne und einem Kreisbogen definierte Fläche eines Kreises gebildet.
Vorzugsweise sind die starren Abschnitte 123 des Sensorelements 110 durch einen dehnbaren Abschnitt 127, vorliegend einen Dehnungssteg 129, miteinander verbunden. Der dehnbare Abschnitt 127 ist vorliegend in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Sensorelements 110 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet.
Der dehnbare Abschnitt 127 ist in einem montierten Zustand des elektronischen Bauteils 100 vorliegend im Bereich einer Durchtrittsöffnung 108 angeordnet, insbesondere freistehend.
Die Funktionseinheit 122 umfasst ein Substrat 124, welches als Basis für eine Beschichtung 126 dient und vorliegend als Membran und/oder Folie ausgebildet ist.
Auf dem Substrat 124 ist vorliegend die Beschichtung 126 aufgebracht, welche in einem Verbindungsbereich 128 mit dem Substrat 124 verbunden ist.
Der Verbindungsbereich 128 ist vorliegend ein Oberflächenbereich 130 des Substrats 124, welcher unmittelbar an die Beschichtung 126 angrenzt und/oder in direktem stofflichem Kontakt mit der Beschichtung 126 ist.
Das Sensorelement dient insbesondere einer Detektion einer Änderung eines mechanischen Parameters, beispielsweise einer Dehnung der Beschichtung 126. Insbesondere wird bei einer Änderung es mechanischen Parameters ein elektrisches Signal erzeugt oder verändert. Das elektrische Signal wird vorzugsweise von einer Auswerteeinheit, welche einen Bestandteil eines Sensorsystems bildet, ausgewertet. So kann eine Dehnung der Beschichtung 126 detektiert werden.
Das Substrat 124 umfasst ein erstes Polymermaterial oder ist daraus gebildet. Die Beschichtung 126 umfasst ein zweites Polymermaterial, welches in dem Verbindungsbereich 128 mit dem ersten Polymermaterial des Substrats 124 durchmischt ist.
Zwischen der Beschichtung 126 und dem Substrat 124 ist vorliegend ein sogenanntes „Entanglement“ ausgebildet.
Beispielsweise sind das erste Polymermaterial des Substrats 124 und das zweite Polymermaterial der Beschichtung 126 in dem Verbindungsbereich 128 molekular ineinander verschränkt. Insbesondere ist das zweite Polymermaterial der Beschichtung 126 im Verbindungsbereich 130 in dem ersten Polymermaterial des Substrats 124 verteilt.
Für eine optimierte Haftung der Beschichtung 126 an dem Substrat 124 kann es vorteilhaft sein, wenn das erste Polymermaterial des Substrats 124 und das zweite Polymermaterial der Beschichtung 126 bis zu einer Tiefe 132 des Substrats 124 von ca. 50 nm oder mehr, insbesondere von ca. 100 nm oder mehr, durchmischt und/oder molekular ineinander verschränkt sind.
Vorzugsweise reicht das zweite Polymermaterial bis zu einer Tiefe 132 von ca. 5000 nm, insbesondere bis ca. 4000 nm, in das Substrat 124 hinein und ist mit dem ersten Polymermaterial vermischt.
Die Tiefe 132 ist vorzugsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats 124 definiert und/oder auf einen Zustand des Substrats 124 vor einer Beschichtung bezogen.
Zum Nachweis für die Durchmischung des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials und/oder deren Ineinander Verschränkung wurden Haftkraftmessungen durchgeführt.
Hierzu wurde ein Gitterschnittest gemäß DIN EN ISO 2409 durchgeführt, wobei für sämtliche Proben eine Adhäsion bestätigt werden konnte. Ergänzend oder alternativ bestätigt auch eine nach DIN EN ISO 4624 durchgeführte Messung eine optimierte Adhäsion der Beschichtung 126 an dem Oberflächenbereich 130 des Substrats 124.
Es wurden Haftkräfte in einem Bereich von ca. 19 mN bis ca. 82 mN zwischen der Beschichtung 126 und dem Substrat 124 im Verbindungsbereich 130 gemessen.
Um eine optimierte Adhäsion zwischen der Beschichtung 126 und dem Substrat 124 auszubilden kann es vorteilhaft sein, wenn das erste Polymermaterial des Substrats 124 und das zweite Polymermaterial der Beschichtung 126 derart gewählt sind, dass sie gemäß dem Hansen-Löslichkeitsmodell miteinander kompatibel sind.
Günstig kann es sein, wenn ein Beschichtungsmaterial, welches nach einer Trocknung und/oder Vernetzung zur Beschichtung 126 reagiert, ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch umfasst, welches gemäß dem Hansen-Löslichkeitsmodell mit dem ersten Polymermaterials des Substrats 124 und dem zweiten Polymermaterials der Beschichtung 126 kompatibel ist.
Vorzugsweise sind relative Energiedifferenzen des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials, des ersten Polymermaterials und des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs und des zweiten Polymermaterials und des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs kleiner eins.
Hansen-Löslichkeitsparameter für Lösungsmittel mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen sind in 6 aufgetragen. Auf der x-Achse ist dabei die Energie δ_H, welche aus Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Molekülen resultiert, aufgetragen. Auf der y-Achse ist die Energie δ_D, welche aus dipolaren intermolekularen Kräften resultiert, aufgetragen.
Es sind hierbei Wasser (H₂O), Glycole (GLY), Alkohole (ALC), Ketone (KE), Ester und Ether (ES + ET) und Kohlenwasserstoffe (HC) gemäß ihrer Hansen-Löslichkeitsparameter in dem Diagramm gezeigt.
Als besonders geeignet zur Verwendung als Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch in dem Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Beschichtung 126 haben sich aliphatische Kohlenwasserstoffe, welche eine Kettenlänge von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen aufweisen, erwiesen.
Ergänzend oder alternativ können aromatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Xylol, Ether und/oder Ester, beispielsweise Butylacetat, oder Mischungen der genannten Stoffe verwendet werden.
Hierauf wird später noch im Zusammenhang mit der Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung der Funktionseinheit 122 näher eingegangen.
Zum Schutz der Beschichtung 126 kann es vorteilhaft sein, wenn die Funktionseinheit 122 ein Schutzelement 134 umfasst, welches die Beschichtung 126 an einer dem Substrat 124 abgewandten Seite der Beschichtung 126 bedeckt.
Beispielsweise umfasst das Schutzelement 134 eine Schutzschicht 136, welche mittels eines Verbindungsmaterials 138 des Schutzelements 134 mit der Beschichtung 126 verbunden wird und/oder ist.
Insbesondere ist durch das Schutzelement 134 eine Verkapselung der Beschichtung 126 ausgebildet.
Als Verbindungsmaterial sind vorzugsweise elastomere Polymermaterialien geeignet. Beispielsweise wird ein elastomeres Polyurethanmaterial und/oder ein elastomeres Silikonmaterial verwendet. Als besonders bevorzugt haben sich ein elastomerer Polyurethan-Schmelzkleber oder ein silikonhaltiger Zwei-Komponenten-Kleber erwiesen.
Als Material für die Schutzschicht 136 sind elastomere Polymermaterialien bevorzugt. Je nach Anwendung kann es vorteilhaft sein, wenn das Material für die Schutzschicht 136 und das erste Polymermaterial des Substrats 124 identisch sind.
Als erstes Polymermaterial haben sich elastomere Polymermaterialien, insbesondere Kautschukmaterialien, als besonders bevorzugt erwiesen. Beispielsweise wird ein synthetisches Kautschukmaterial und/oder ein natürliches Kautschukmaterial als erstes Polymermaterial verwendet.
Ergänzend oder alternativ zu einem Kautschukmaterial ist ein Polyurethanmaterial als elastomeres Polymermaterial geeignet.
Als synthetische Kautschukmaterialien eignen sich beispielsweise StyrolButadien-Kautschuk, Polybutadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk, ChloroprenKautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder Mischungen daraus.
Ergänzend oder alternativ können auch elastomere Silikonmaterialien als erstes Polymermaterial für das Substrat 124 verwendet werden.
Als besonders bevorzugtes erstes Polymermaterial hat sich Ethylen-Propylen-Dien (Monomer)-Kautschuk (EPDM) erwiesen. Beispielsweise wird als Substrat 124 eine EPDM-Folie verwendet.
Als zweites Polymermaterial der Beschichtung 126 ist ein elastomeres Polymermaterial, insbesondere ein synthetisches Kautschukmaterial und/oder ein natürliches Kautschukmaterial, bevorzugt.
Ein natürliches Kautschukmaterial ist beispielsweise bei Raumtemperatur in aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Kettenlänge von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen löslich.
Insbesondere kann ein Lösungsmittelgemisch aus gesättigten linearen und/oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen zur Lösung von natürlichen Kautschukmateriaienl bei Raumtemperatur (ca. 25°C) verwendet werden. Ein solches Lösungsmittelgemisch ist beispielsweise unter dem Produktnamen Isopar™ G der ExxonMobil Chemical erhältlich.
Aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einer Kettenlänge von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen haben den Vorteil, dass sie zum einen natürliche Kautschukmaterial bei Raumtemperatur (ca. 25°C) lösen und zum anderen einen Flammpunkt von mehr als 60°C aufweisen.
Darüber hinaus kann aufgrund des vergleichsweise hohen Dampfdrucks der genannten aliphatischen Kohlenwasserstoffe auch eine Trocknung bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen erfolgen. Dies ist ein Vorteil gegenüber aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Kettenlänge von mehr als 18 Kohlenstoffatomen.
Die Beschichtung 126 umfasst vorliegend ferner ein oder mehrere elektrisch leitfähige Additive.
Als elektrisch leitfähige Additive sind insbesondere

- silberhaltige Partikel; und/oder
- kupferhaltige Partikel; und/oder
- kohlenstoffbasierte Partikel, beispielsweise Carbon Black und/oder Rußpartikel; und/oder
- elektrisch leitfähige Nanofasern, insbesondere elektrisch leitfähige Nanodrähte, beispielsweise Silbernanodrähte und/oder Kohlenstoffnanodrähte; und/oder
- Kohlenstoffnanoröhren

Ein Anteil des einen oder der mehreren elektrisch leitfähigen Additive beträgt vorzugsweise ca. 2 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 70 Gew.-% oder weniger, bezogen auf eine Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Insbesondere wird der Anteil des einen oder der mehreren elektrisch leitfähigen Additive derart gewählt, dass die Beschichtung 124 elektrisch leitfähig ist.
In Ausführungsformen, in welchen silberhaltige Partikel und/oder Partikel, welche Kupfer, insbesondere modifiziertes Kupfer, enthalten, ist es bevorzugt, Mikropartikel zu verwenden. Die Mikropartikel weisen beispielsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von ca. 1 µm oder mehr und/oder ca. 30 µm oder weniger auf, beispielsweise ca. 3 µm oder weniger.
Beispielsweise sind und/oder werden Kupferpartikel und/oder Kupfernanofasern mit Silber beschichtet.
In Ausführungsformen, in welchen Carbon Black verwendet wird, haben sich durchschnittliche Partikelgrößen von ca. 10 nm oder mehr und/oder ca. 500 nm oder weniger als bevorzugt erwiesen.
Für eine homogene Zusammensetzung der Beschichtung 126 kann es vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung 126 ein oder mehrere Dispergieradditive umfasst.
Das eine oder die mehreren Dispergieradditive sind insbesondere ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden: Wachs, Fettsäuren und/oder ein Polyacrylsäuresalz.
Ergänzend oder alternativ kann die Beschichtung 124 ein oder mehrere weitere Additive umfassen, beispielsweise Siliziumdioxid-Nanopartikel und/oder Kieselsäure.
Ein Anteil des einen oder der mehreren Dispergieradditive beträgt vorzugsweise ca. 0,2 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Zur Herstellung der Funktionseinheit 122 wird das Beschichtungsmaterial vorzugsweise auf das Substrat 124 aufgebracht, beispielsweise durch Drucken.
Als besonders bevorzugt hat sich ein Siebdruckprozess erwiesen. Beispielsweise wird das Beschichtungsmaterial mittels Rakel durch ein Sieb auf das Substrat 124 übertragen. Beispielsweise wird für den Siebdruckprozess ein Sieb, welches 79-55 als Siebparameter aufweist, verwendet.

79 bezeichnet hierbei Fäden pro cm und/oder 79 Linien pro cm. 55 bezeichnet eine Fadenbreite von 55 µm.

Ein Anteil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs beträgt vorzugsweise ca. 20 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 90 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Insbesondere beträgt der Anteil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs an dem Beschichtungsmaterial ca. 25 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 87 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
In Ausführungsformen, in welchem ein oder mehrere Wachse als Dispergieradditiv verwendet werden, beträgt deren Anteil vorzugsweise ca. 0,3 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 0,4 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
In Ausführungsformen, in welchen ein oder mehrere Fettsäuren als Dispergieradditiv verwendet werden, beträgt deren Anteil vorzugsweise ca. 0,1 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 0,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
In Ausführungsformen, in welchen ein oder mehrere Polyacrylsäuresalze verwendet werden, beträgt deren Anteil an dem Beschichtungsmaterial vorzugweise ca. 0,08 Gew.-% oder mehr und/oder ca. 0,3 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Beispielsweise wird eine Polyacrylatsäurenatriumsalz-Lösung verwendet. Polyacrylatsäurenatriumsalz-Lösungen sind beispielsweise unter dem Produktnamen TEGO® Dispers 715 W von dem Unternehmen Evonik Operations GmbH, 45127 Essen, erhältlich.
Ein Anteil des zweiten Polymermaterials an dem Beschichtungsmaterial beträgt vorzugsweise ca. 2 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 3 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Insbesondere beträgt der Anteil des zweiten Polymermaterials an dem Beschichtungsmaterial ca. 40 Gew.-% oder weniger, beispielsweise ca. 20 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Beschichtungsmaterial ein Vernetzungsmittel, beispielsweise ein Peroxid, enthält.
Vorzugsweise wird ein organisches Peroxid als Vernetzungsmittel verwendet, beispielsweise 1,1-Di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Ein Anteil des Vernetzungsmittels beträgt vorzugsweise ca. 2,5 Gew.-% oder ca. 6 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials.

Nachfolgend sind exemplarisch Zusammensetzungen zweier besonders bevorzugter Beschichtungsmaterialien tabellarisch angegeben: Zusammensetzung 1:

Inhaltsstoff	Anteil in Gew.-%, bezogen auf eine Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials
Lösungsmittelgemisch	29,43
Wachs	0,53
Fettsäuren	0,12
Silber-Mikropartikel	62,32
Polyacrylsäurenatriumsalz	0,11
Kautschukmaterial	5,61
Peroxid	1,88

Zusammensetzung 2:

Inhaltsstoff	Anteil in Gew.-%, bezogen auf eine Gesamtmasse des Beschichtungsmaterials
Lösunqsmittelqemisch	87,36
Wachs	0,69
Fettsäuren	0,36
Carbon Black	3,34
Polyacrylsäurenatriumsalz	0,28
Kautschukmaterial	5,02
Peroxid	2,23

Zur Herstellung des Beschichtungsmaterials werden vorzugsweise das Wachs und die Fettsäuren in einem Teil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs gelöst, beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von ca. 130 °C bis ca. 150 °C.
Das eine oder die mehreren elektrisch leitfähigen Additive werden vorzugsweise in einem weiteren Teil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs, beispielsweise ca. 1/10 des Gesamtvolumens des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs, durch Zugabe eines Polyacrylsäurenatriumsalzes dispergiert, wodurch eine pastöse Masse entsteht.
Eine besonders homogene Dispersion kann beispielsweise durch eine Durchmischung in einer Perlmühle erhalten werden.
Anschließend wird vorzugsweise das zweite Polymermaterial zu der pastösen Masse gegeben und, beispielsweise mittels eines Rührers, mit der pastösen Masse vermischt.
Zu einer daraus resultierenden Mischung werden das in einem Teil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs gelöste Wachs und die Fettsäuren gegeben und durchmischt.
Anschließend wird ein weiterer Teil des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs hinzugegeben. Die resultierende Mischung wird, insbesondere zum Quellen und/oder Homogenisieren, ruhen gelassen, beispielsweise für ca. 24 Stunden.
Anschließend wird das verbleibende Lösungsmittel oder das verbleibende Lösungsmittelgemisch hinzugegeben.
Währenddessen, zuvor oder anschließend wird das Vernetzungsmittel wird hinzugegeben.
Durch den zuvor beschriebenen Vorgang wird das Beschichtungsmaterial hergestellt.
Eine Viskosität des Beschichtungsmaterials beträgt vorzugsweise ca. 10³ mPa oder mehr und/oder ca. 10¹³ mPa oder weniger.
Das Beschichtungsmaterial wird vorzugsweise auf das Substrat 124 aufgebracht. Wie bereits erwähnt, ist ein Aufbringen des Beschichtungsmaterials durch Drucken, insbesondere durch Siebdruck, bevorzugt.
Ergänzend oder alternativ kann das Beschichtungsmaterial durch Sprühen auf das Substrat 124 aufgebracht werden.
Insbesondere bei Substraten 124, welche ein Silikonmaterial umfassen oder daraus gebildet sind, ist aufgrund der vergleichsweise niedrigen Oberflächenspannung von Silikon ein Aufbringen des Beschichtungsmaterials durch Sprühen bevorzugt.
Bei einem Aufbringen durch Sprühen wird vorzugsweise ein Lösungsmittelgemisch verwendet, welches Butylacetat und Xylol umfasst oder daraus gebildet ist. Butylacetat und Xylol weisen eine vergleichsweise geringe Viskosität auf und ein entsprechendes Lösungsmittelgemisch weist eine optimierte Handhabbarkeit in einem Sprühprozess auf.
Unabhängig von der Aufbringungsmethode wird bei einem Kontakt des Beschichtungsmaterials mit dem Substrat 124 insbesondere eine oberflächennahe Schicht des ersten Polymermaterials des Substrats 124 im Verbindungsbereich 128 angelöst, wodurch eine Durchmischung des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials und/oder eine molekulare Ineinander Verschränkung des ersten Polymermaterials und des zweiten Polymermaterials erfolgen kann.
Nach dem Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf das Substrat 124 wird dieses vorzugsweise getrocknet, beispielsweise durch Konvektionstrocknung.
Hierbei wird beispielsweise ein Luftstrom in einer Richtung, welche zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats 124 verläuft, über das Beschichtungsmaterial geleitet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Luftstrom eine Temperatur von ca. 50 °C oder mehr und/oder von ca. 70 °C oder weniger aufweist. Durch die genannten Temperaturen des Luftstroms wird vorzugsweise auch das Beschichtungsmaterial und/oder das Substrat 124 während der Trocknung angewärmt. Hierdurch kann eine Relaxation des Beschichtungsmaterials und/oder der entstehenden Beschichtung 126 stattfinden, wodurch die Beschichtung 124 eine im Vergleich zu ohne Relaxation hergestellten Beschichtungen 124 gleicher Zusammensetzung eine erhöhte Dichte aufweist.
Die erhöhte Dichte kann zu einer verbesserten Performance der Beschichtung 126 führen.
Nach der Trocknung, insbesondere der Konvektionstrocknung, wird vorliegend ein Verbindungsmaterial gemäß der zuvor beschriebenen Materialauswahl für das Verbindungsmaterial 138 auf die Beschichtung 128 aufgebracht.
Währenddessen und/oder anschließend wird das Verbindungsmaterial 138 an einer dem Substrat abgewandten Seite der Beschichtung 126 an der Beschichtung 126 aufgetragen, insbesondere derart, dass die Beschichtung 126 vollständig mit dem und/oder von dem Verbindungsmaterial 138 bedeckt ist.
Anschließend wird die Schutzschicht 136 mit dem Verbindungsmaterial 138 verbunden.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Schutzschicht 136 mit einer Schicht Verbindungsmaterial 138 versehen wird, bevor die Schutzschicht 136 mit der Beschichtung 124 verbunden wird.
Als Aufbringungsmethode für das Verbindungsmaterial 138 sind beispielsweise Sprühen, Bestreichen und/oder Spritzen geeignet.
Ergänzend oder alternativ kann das Verbindungsmaterial 138 in Pulverform auf die Beschichtung 124 aufgebracht werden.
Währenddessen und/oder anschließend wird eine Trocknung durchgeführt, beispielsweise bei einer Temperatur von ca. 155 °C oder mehr und/oder 175 °C oder weniger.
Da eine Reaktionsstarttemperatur des Vernetzungsmittels insbesondere bei ca. 145 °C oder mehr liegt, wird bei der Trocknung in dem genannten Temperaturbereich eine Vernetzungsreaktion gestartet, wobei insbesondere das zweite Polymermaterial der Beschichtung 126 vernetzt wird.
Eine in 4 dargestellte weitere Ausführungsform einer Funktionseinheit 122 in Form eines Sensorelements 110 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 3 dargestellten Ausführungsform, dass die Funktionseinheit 122 mehrere, vorliegend drei, dehnbare Abschnitte 127 aufweist.
Vorliegend sind die starren Abschnitte 123 in einem parallel zur Haupterstreckungsebene der Funktionseinheit 122 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisringsegmentförmig ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte weitere Ausführungsform einer Funktionseinheit 122 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 3 dargestellten Ausführungsform überein, sodass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Der Aufbau im Querschnitt ist bei beiden Ausführungsformen identisch (vgl. 5).
Der Einfluss des Vernetzungsmittels bzw. einer resultierenden Vernetzung des zweiten Polymermaterials der Beschichtung 126 ist aus den 6 und 7 ersichtlich. Als Vernetzungsmittel wurde vorliegend ein Peroxid verwendet.
In 7 ist ein Diagramm gezeigt, in welchem Ergebnisse elektrischer Widerstandsmessungen an unterschiedlichen Funktionseinheiten 122 dargestellt sind.
Es wurden drei Funktionseinheiten 122 untersucht, bei welchen die Beschichtung 126 jeweils aus Beschichtungsmaterialien mit voneinander abweichenden Vernetzungsmittelkonzentrationen hergestellt wurde. Als Vernetzungsmittel wurde vorliegend ein Peroxid verwendet.
Auf der x-Achse ist dabei eine Linienbreite 1/d in pixel (px) aufgetragen.
Aus der y-Achse ist der elektrische Widerstand in MΩ aufgetragen.
Der Graph c₀ zeigt dabei elektrische Widerstandswerte in Abhängigkeit der Linienbreite, für Beschichtungen, die aus einem Beschichtungsmaterial ohne Vernetzungsmittel hergestellt wurden.
Der Graph c₁ zeigt dabei elektrische Widerstandswerte in Abhängigkeit der Linienbreite, für Beschichtungen, die aus einem Beschichtungsmaterial mit einem Vernetzungsmittel in einer Konzentration von ca. 0,029 ml/g Beschichtungsmaterial hergestellt wurden.
Der Graph c₂ zeigt dabei elektrische Widerstandswerte in Abhängigkeit der Linienbreite, für Beschichtungen, die aus einem Beschichtungsmaterial mit einem Vernetzungsmittel in einer Konzentration von ca. 0,043 ml/g Beschichtungsmaterial hergestellt wurden.
Aus den in den Graphen in 7 ist ersichtlich, dass Beschichtungen, bei welchen eine Vernetzung durchgeführt wurde, sobald eine kritische Vernetzungsmittelkonzentration überschritten ist, einen deutlich reduzierten elektrischen Widerstand aufweisen im Vergleich zu Beschichtungen, bei welchen keine Vernetzung durchgeführt wurde.
Im Graph c₂ ist der elektrische Widerstand bei einer Linienbreite von ca. 0,33 px sogar um einen Faktor vier oder mehr geringer als für Beschichtungen, bei welchen keine Vernetzung stattgefunden hat.
Vorzugsweise wird eine Konzentration des Vernetzungsmittels im Beschichtungsmaterial von ca. 0,04 ml/g Beschichtungsmaterial oder mehr eingestellt.
In 8 ist ein Diagramm gezeigt, welches Ergebnisse von Langzeitstabilitäten der Beschichtungen aus 7 zeigt.
Auf der x-Achse ist die Zeit t in Stunden (h) aufgetragen.
Auf der y-Achse ist die Steigung SI der in 7 dargestellten Graphen in MΩ/px aufgetragen.
Aus 8 ist ersichtlich, dass Beschichtungen, welche aus einem Beschichtungsmaterial mit einer Konzentration von ca. 0,043 ml/g an Vernetzungsmittel hergestellt wurden, auch nach knapp 1000 Stunden kaum Veränderungen aufweisen.
9 zeigt einen schematischen Querschnitt einer als Sensorelement 110 ausgebildeten Funktionseinheit 122 in einem Ausschnitt, in welchem sowohl ein dehnbarer Abschnitt 127 als auch zwei starre Abschnitte 123 zu sehen sind.
Der dehnbare Abschnitt 127 weist vorliegend eine Erstreckung von 25 mm parallel zur Haupterstreckungsebene der Funktionseinheit 122 auf. In einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Richtung weist der dehnbare Abschnitt 127 vorliegend eine Erstreckung (Dicke) von 10 mm auf.
Der Aufbau und die Form der Funktionseinheit 122 entsprechen im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 4, sodass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die starren Abschnitte 123 sind dadurch starr und/oder nicht dehnbar, dass sie zwischen dem ersten Teil 102 und dem zweiten Teil 104 des Halteelements 104 (vgl. 1 und 2) fixiert sind.
Das elektronische Bauteil 100 wurde vorliegend in einem (zeichnerisch nicht dargestellten) Testaufbau befestigt, mit welchem der dehnbare Abschnitt 127 kontrolliert gedehnt werden kann. Das elektronische Bauteil 100 stellt vorliegend einen Kraftsensor dar.
Es wurden eine Änderung des elektrischen Wiederstands ΔR in Ω in Abhängigkeit einer Längenänderung (Dehnung) ΔI in mm gemessen.
Hierzu wurde mittels eines Schrittmotors eine definierte Kraft auf den dehnbaren Abschnitt 123 ausgeübt.
Mittels einer Weatstone-Messbrücke wurden die Widerstandsänderungen gemessen. Das Signal wurde über einen Einplatinencomputer, beispielsweise einen Rasperry Pi, ausgewertet und über einen Monitor ausgegeben.
Insbesondere ist auch ein Antrieb (driver) für den Schrittmotor mit dem Einplatinencomputer verbunden, mittels welchem der Schrittmotor steuerbar und/oder regelbar ist.
In 10 sind vorliegend Messergebnisse für unterschiedliche Sensorelemente 110 in den Graphen 1), 2), 3), 4) und 5) gezeigt.
Auf der x-Achse ist die Längenänderung (Dehnung) ΔI in mm aufgetragen. Auf der y-Achse ist die Änderung des elektrischen Wiederstands ΔR in Ω aufgetragen.
In 11 ist ein zugehöriges Spannungssignal eines Spannungswandlers gezeigt, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Peaks jeweils eine Sekunde liegt.
In 11 ist auf der x-Achse eine Anzahl an Datenpunkten aufgetragen. Auf der y-Achse ist die elektrische Spannung U in Volt aufgetragen.
Aus 10 (in Kombination mit 11) ist ersichtlich, dass mit der Funktionseinheit 122 eine Dehnung durch die Änderung des elektrischen Widerstands qualitativ detektierbar ist.
Die erfindungsgemäße Funktionseinheit 122 weist insbesondere durch eine optimierte Materialauswahl eine optimierte Stabilität auf und/oder kann flexibel eingesetzt werden.
In der Anwendung als Dehnungssensor können Dehnbarkeiten von 250 % oder mehr reversibel erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2356680 A2 [0005]
EP 2902294 A2 [0005]

Claims

Funktionseinheit (122), insbesondere für ein elektronisches Bauteil (100), wobei die Funktionseinheit (122) Folgendes umfasst: - ein Substrat (124), welches ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist; und - eine Beschichtung (126), welche ein zweites Polymermaterial umfasst, wobei die Beschichtung (126) und das Substrat (124) in einem Verbindungsbereich (128) miteinander verbunden sind und wobei das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial im Verbindungsbereich (128) durchmischt und/oder molekular ineinander verschränkt sind.
Funktionseinheit (122) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (128) einen Oberflächenbereich (130) des Substrats (124) umfasst oder daraus gebildet ist, wobei das zweite Polymermaterial bis zu einer Tiefe (132) von ca. 50 nm oder mehr, insbesondere von ca. 100 nm oder mehr, bezogen auf eine äußere Oberfläche des Substrats (124) in einem nicht verbundenen Zustand, mit dem ersten Polymermaterial durchmischt und/oder darin verteilt ist.
Funktionseinheit (122) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haftkraft zwischen dem Substrat (124) und der Beschichtung (126) im Verbindungsbereich (128) ca. 15 mN oder mehr, insbesondere bei ca. 19 mN oder mehr, beträgt.
Funktionseinheit (122) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Polymermaterial der Beschichtung (126) ein elastomeres Polymermaterial, insbesondere ein Kautschukmaterial, beispielsweise ein synthetisches Kautschukmaterial und/oder ein natürliches Kautschukmaterial, ist.
Funktionseinheit (122) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (126) ein oder mehrere elektrisch leitfähige Additive aufweist, welche insbesondere von dem zweiten Polymermaterial aufgenommen sind, wobei vorzugsweise das eine oder die mehreren elektrisch leifähigen Additive ausgewählt sind aus einem oder mehreren der folgenden: - silberhaltige Partikel; - kupferhaltige Partikel; - kohlenstoffbasierte Partikel, beispielsweise Carbon Black und/oder Rußpartikel; - elektrisch leitfähige Nanofasern, insbesondere elektrisch leitfähige Nanodrähte, beispielsweise Silbernanodrähte und/oder Kohlenstoffnanodrähte; - Kohlenstoffnanoröhren.
Funktionseinheit (122) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (126) ein oder mehrere Dispergieradditive umfasst, wobei das eine oder die mehreren Dispergieradditive ausgewählt sind aus einem oder mehreren der folgenden: Wachs, Fettsäuren, Polyacrylsäuresalz.
Funktionseinheit (122) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (122) ein Schutzelement (134) zum Schutz der Beschichtung (126) aufweist, wobei das Schutzelement (134) die Beschichtung (126) an einer dem Substrat (124) angewandten Außenseite der Beschichtung (126), insbesondere vollständig, bedeckt, wobei vorzugsweise das Schutzelement (134) ein elastomeres Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Elektronisches Bauteil (100), insbesondere ein Sensorsystem, umfassend eine oder mehrere Funktionseinheiten (122) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit (122), insbesondere zur Herstellung einer Funktionseinheit (122) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Bereitstellen eines Substrats (124), welches ein erstes Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist; - Beschichten des Substrats (124) mit einem Beschichtungsmaterial, welches ein zweites Polymermaterial umfasst, sodass eine Beschichtung (126) auf dem Substrat (124) gebildet wird, welche in einem Verbindungsbereich (128) mit dem Substrat verbunden ist, wobei das Substrat (124) derart beschichtet wird, dass das erste Polymermaterial und das zweites Polymermaterial im Verbindungsbereich (128) durchmischt und/oder molekular ineinander verschränkt sind.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial durch Drucken, insbesondere durch Siebdruck, und/oder durch Sprühen auf einen Oberflächenbereich (130) des Substrats (124) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch umfasst, wobei das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch, das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial gemäß dem Hansen-Löslichkeitsmodell miteinander kompatibel sind.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ausgewählt ist aus einem der folgenden Lösungsmittel oder dass das Lösungsmittelgemisch eines oder mehrere der folgenden Lösungsmittel umfasst oder daraus gebildet ist: - aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere aliphatische Kohlenwasserstoffe, welche eine Kettenlänge in einem Bereich von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen aufweisen; - aromatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Xylol; - Ether; - Ester, insbesondere Ester der Essigsäure, beispielsweise Butylacetat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial nach dem Beschichten getrocknet wird, insbesondere durch Konvektionstrocknung, wobei vorzugsweise zur Trocknung des Beschichtungsmaterials ein Luftstrom, dessen Hauptströmungsrichtung zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats (124) verläuft, über das Beschichtungsmaterial geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Vernetzungsmittel, beispielsweise ein Peroxid, umfasst, dessen Reaktionsstarttemperatur insbesondere bei ca. 140 °C oder mehr, insbesondere bei ca. 145 °C oder mehr, liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Substrat (124) abgewandten Seite der Beschichtung (126) ein Schutzelement (134) aufgebracht wird, wobei das Schutzelement (124) insbesondere ein elastomeres Verbindungsmaterial (138) umfasst, welches die Beschichtung (126) mit einer Schutzschicht (136) des Schutzelements (134) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (134), nachdem das Verbindungsmaterial (138) und die Schutzschicht (136) aufgebracht wurden, getrocknet wird, insbesondere bei einer Temperatur von ca. 155 °C oder mehr und/oder ca. 175 °C weniger.