Paul van Gerven
25 February 2008

Onderzoekers van de Universiteit Gent hebben elektronische interconnecties ontwikkeld die uitrekken tot maar liefst twee keer hun oorspronkelijke lengte. Hun werk vindt in de toekomst mogelijk toepassing in de confectie en de geneeskunde.

De Vlaamse wetenschappers opteerden voor metalen geleiders, ook al staan die niet bekend om hun rekbaarheid. Liggen polymeren niet meer voor de hand? ’Er bestaan elastische geleidende polymeren‘, vertelt hoogleraar Jan Vanfleteren van de Gentse vakgroep Elektronica en Informatiesystemen. ’Maar hun geleidbaarheid is zeker een factor tienduizend lager dan metalen. Dat is voor veel toepassingen onvoldoende.‘

De truc om de stugge metalen verbindingen tussen printplaatcomponenten te laten uitrekken zit ‘m in hun vorm. In plaats van in rechte lijnen brachten de Gentenaren ze aan in een meanderend patroon van aaneengeschakelde hoefijzers, dat de mechanische stress opvangt. De drie centimeter lange en vier micrometer dikke gouden draden lopen in parallelle sporen van componenten naar component. Het geheel is ingebed in een laagje siliconen. Een dun laagje nikkel op de draden zorgt voor goede soldeerbaarheid.

De beste geleiders rekten uit van drie naar zes centimeter zonder extra weerstand op te bouwen. Niet alle draden behielden hun elektrische eigenschappen, maar eenmaal terug in hun oorspronkelijke toestand bleken ze als vanouds te geleiden.

 advertorial 

Free webinar ‘Modernizing your code base with C++20’

As many production tool chains now adopt C++20 features, the potential this brings is unlocked. What advantages can recent versions offer to your code base? In this webinar we’ll look at the great improvements C++ has gone through and how features like concepts and ranges can transform your code. Register for video access.

’Honderd procent uitreikbaarheid is lang niet voor alle toepassingen een vereiste‘, aldus Vanfleteren. ’Slechts een paar procent rekbaarheid in combinatie met flexibiliteit geeft al een veel beter gevoel van comfort wanneer elektronica op de huid wordt gedragen, in vergelijking met iets dat alleen flexibel is.‘ Apparaatjes geïntegreerd in kleding of pleisters hoeven dus niet extreem rekbaar te zijn. ’Uit de geluiden van eindgebruikers begrijpen we dat twintig procent genoeg is voor toepassingen waarbij de elektronica dicht op de huid zit.‘

Universiteit_Gent_rekbare_led web
De Universiteit Gent ontwikkelde een rekbaar en waterdicht circuit van led-lampjes.

Dat geldt niet voor toepassing in het menselijk lichaam, waarbij honderd procent rekbaarheid soms wel gewenst is. Vanfleteren denkt aan een implantaat dat in de blaas van incontentiepatiënten kan worden aangebracht. ’Dat rekt mee naarmate de blaas zich vult. Wanneer die vol is, geeft de elektronica een seintje.‘ Een andere medische toepassing is bijvoorbeeld een hersenimplantaat voor mensen die lijden aan depressie of epilepsie.

De TFCG (Thin Film Components Group, een erfenis van het verleden) van Vanfleteren werkt intensief samen in drie onderzoeksprogramma‘s: Bioflex, Stella en Sweet. Aan het Europese Stella-project nemen onder meer deel Besi, Philips, de Helmondse printplaatspecialist QPI en Verhaert. Ook de samenwerking met Imec daar is innig – Vanfleteren spreekt zelfs van zijn ’hybride groep‘. De doelstellingen van Stella zijn vrij algemeen: het ontwikkelen van rekbare elektronica voor toepassing in de gezondheidszorg, kleding en wellness.

Vanfleteren trekt daarnaast ook twee Belgische projecten. Het door de Vlaamse overheid gefinancierde Bioflex-initiatief is minder algemeen dan Stella en richt zich op toepassing in en op het menselijk lichaam. Biocompatibiliteit is daarmee natuurlijk een bijzonder aandachtspunt.

De Belgische federale overheid draagt bij aan Sweet (Stretchable and Washable Electronics for Embedding in Textiles), waarin ’slimme‘ kleding centraal staat. Het zou natuurlijk het handigst zijn als de elektronica niet voor iedere wasbeurt uit de kleding hoeft te worden gehaald. De inspanningen hebben inmiddels geleid tot een waterdicht, rekbaar circuit van led-lampjes.

Het onderzoek in Gent leverde ook nog een prijs op. Benoît Huyghe kreeg de Imec-prijs voor de beste afstudeerscriptie. Hij onderzocht de karakteristieken van uitrekbare antennes, een cruciaal onderdeel van veel toepassingen van rekbare elektronica. In samenwerking met een Gentse specialist in hoogfrequente radiosignalen onderzocht Huyghe de invloed van rekken op de prestaties van antennes, in het bijzonder de zogenaamde ISM (Industrial Scientific Medical)-band bij 2,45 Gigahertz.