Additive manufacturing of capacitive humidity sensors by screen printing for condition monitoring of FRP composites

Autor/innen

  • Tobias Seifert Department System Packaging, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS
  • Jörg Martin Department Multi Device Integration, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS
  • Thomas Seider Center for Microtechnologies, Chemnitz University of Technology
  • Maik Wiemer Department System Packaging, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS
  • Thomas Otto Department Multi Device Integration, info@enas.fraunhofer.de, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS & Center for Microtechnologies, Chemnitz University of Technology

DOI:

https://doi.org/10.21935/tls.v1i2.104

Abstract

Screen printing as a method of additive manufacturing applicable for the production of highly sensitive humidity sensors is presented. For this purpose, manufacturing, benchmarking and optimization of sensitive micro-composite dielectric paste systems suitable for screen printing are demonstrated. Furthermore, commercially available silver paste systems were rheologically and electrically characterized and benchmarked. Thereby bulk silver conductivities of up to 15 % were measured with average layer thicknesses in the range between 3 - 10 μm and an occurring surface roughness Ra between 0.7 - 3.7 μm. The printed sensors capacitance was measured along with the characterization of its humidity sensing capability. The capacitance of the printed sensors varied between 6.2 - 8.5 pF depending on the layer thickness of the micro-composite dielectric materials and increased up to 26 pF while detecting 90 % relative humidity. Differences between water molecule absorption and desorption are determined by the occurring hysteresis between the detection of increasing and decreasing humidity. Malfunctions of the sensors due to the arising cross contact between top and bottom electrode could be addressed by varying the layer thickness or selection of materials.

Autor/innen-Biografien

Tobias Seifert, Department System Packaging, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS

Department System Packaging

Jörg Martin, Department Multi Device Integration, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS

Department Multi Device Integration

Maik Wiemer, Department System Packaging, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS

Head of Department System Packaging

Thomas Otto, Department Multi Device Integration, info@enas.fraunhofer.de, Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS & Center for Microtechnologies, Chemnitz University of Technology

Institute director Fraunhofer ENAS

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Veröffentlicht

2022-05-20

Ausgabe

Bd. 1 Nr. 2 (2017): Sonderausgabe: 3rd International MERGE Technologies Conference (IMTC), 21.-22. September 2017, Chemnitz

Rubrik

Articles

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