In this thesis, a number of commercially available paper substrates of various types are characterized and their characteristics related to the performance of inkjet-printed conductors using silver nanoparticle ink. The evaluated performance variables are electrical conductivity as well as the minimum achievable conductor width and the edge raggedness. It is shown that quick absorption of the ink carrier is beneficial for achieving well defined conductor geometry and high conductivity. Surface roughness with topography variations of sufficiently large amplitude and frequency is detrimental to print definition and conductivity. Porosity is another important factor, where the characteristic pore size is much more important than the total pore volume. A nearly ideal porous coating has large total pore volume but small characteristic pore size, preferably smaller than individual nanoparticles in the ink. Apparent surface energy is important for non-absorbing substrates but of limited importance for coatings with a high absorption rate.Additionally, a concept for improving the geometric definition of inkjet-printed conductors on nonporous films has been demonstrated. By coating the films with polymer–based coatings to provide a means of ink solvent removal, minimum conductor width were reduced a factor 2 or more.Intimately connected to the end performance of printed conductors is a well adapted sintering methodology. A comparative evaluation of a number of selective sintering methods has been performed on paper substrates with different heat tolerance. Pulsed high-power white light was found to be a good compromise between conductivity performance, reliability and production adaptability.The purpose of the work conducted in this thesis is to increase the knowledge base in how surface characteristics of papers and flexible films affect performance of printed nanoparticle structures. This would improve selection, adaption of, or manufacturing of such substrates to suit printed high conductivity patterns such as printed antennas for packaging. / I denna avhandling har ett antal kommersiellt tillgängliga papper av olika typ karaktäriserats och deras egenskaper relaterats till prestandan på inkjet-tryckta elektriska ledare tryckta med silvernanopartikelbläck. De undersökta prestandavariablerna är elektrisk ledningsförmåga samt ledarnas minimala linjebredd och kantjämnhet. Det visas att en snabb absorption av bläckets lösningsmedel är gynnsam för både väldefinierad ledningsgeometri och elektrisk ledningsförmåga. Ytråhet med topografiska variationer med tillräckligt stor amplitud och spatiell frekvens korrelerar negativt med tryckdefinition och ledningsförmåga. Porositet är ytterligare en viktig faktor, där karaktäristisk porstorlek är avsevärt viktigare än total porvolym. Nära ideala egenskaper hos en porös bestrykning synes vara en mycket hög total porvolym men med små individuella porer, med fördel mindre än de minsta metallpartiklarna i bläcket. Ytenergi är mycket betydelsefull för icke-absorberande substrat men tappar nästan all sin betydelse för bestrykningar med snabb absorption.Ett koncept för att förbättra den geometriska definitionen på inkjet-tryckta ledare på icke-porösa flexibla filmer har visats. Genom att bestryka filmerna med vissa polymerbaserade material och därmed införa en mekanism för separering av lösningsmedel och partiklar så reducerades ledarnas minimibredd med en faktor 2 eller mer.Intimt förknippad med den slutliga elektriska prestandan på tryckta ledare är också en väl anpassad sintringsmetodik. En jämförande utvärdering av ett flertal selektiva sintringmetoder har genomförts på papper med olika värmetålighet. Pulsat vitt ljus med hög effekt bedömdes som en bra kompromiss mellan elektriska prestanda, tillförlitlighet och anpassningsbarhet för produktionsmiljö.Nyttan med arbetet som presenteras i denna avhandling är att öka kunskapsbasen för hur pappers och flexibla filmers ytegenskaper påverkar prestandan på inkjet-tryckta nanopartikelstrukturer. Detta möjliggör bättre urval, anpassning av, eller tillverkning av sådana substrat för att passa tryckta mönster med hög konduktivitet; som till exempel tryckta antenner på förpackningar.

Microsieves are permeable membranes with excellent properties for filtration applications. In this thesis the inkjet-technology is applied (1) to manufacture micro-porous microsieves, and (2) to reinforce the mechanical stability of float-cast, nano-porous microsieves: (1) The current process for inkjet-printed microsieves includes a manual step which is substituted by inkjet printing in order to increase the level of automation. The obtained microsieves are characterized regarding the pore size distribution. Effects which occur during the manufacture and broaden the pore size distribution are identified. Based on the results, the process is improved to obtain fully inkjet-printed microsieves with a narrowed pore size distribution. (2) The mechanical stability of fragile, float-cast microsieves is improved by the application of inkjet-printed reinforcement patterns on top of the microsieves. A machine is built to combine both technologies of float-casting and inkjet printing. The printing process is improved to manufacture reinforcement patterns of well-defined geometry. / Mikrosiebe sind permeable Membranen mit herausragenden Eigenschaften für die Anwendung in der Filtration. In der vorliegenden Dissertation wird die Inkjet-Drucktechnologie angewandt, um (1) mikroporöse Mikrosiebe herzustellen und (2) nanoporöse Mikrosiebe mechanisch zu stabilisieren: (1) Die Herstellung von Mikrosieben mittels Inkjet-Druck beinhaltet momentan einen manuellen Schritt, der durch einen Inkjet-Druckschritt ersetzt wird, um den Automatisierungsgrad des Verfahrens zu erhöhen. Die Mikrosiebe werden bezüglich der Porengrößenverteilung untersucht. Auftretende Effekte, die die Porengrößenverteilung verbreitern, werden identifiziert. Aus den Resultaten dieser Analyse wird der Prozess optimiert, um Mikrosiebe mit einer engen Porengrößenverteilung herzustellen. (2) Die mechanische Stabilität von fragilen Mikrosieben, die mittels Float-Casting hergestellt werden, wird durch das Aufbringen einer Stützstruktur mittels Inkjet-Druck verstärkt. Ein Maschinensetup wird aufgebaut um beide Technologien des Float-Castings und des Inkjet-Drucks zu kombinieren. Weiterhin wird der Prozess dahingehend optimiert, Stützstrukturen mit wohl-definierten Parametern zu erzielen.

Microsieves are permeable membranes with excellent properties for filtration applications. In this thesis the inkjet-technology is applied (1) to manufacture micro-porous microsieves, and (2) to reinforce the mechanical stability of float-cast, nano-porous microsieves: (1) The current process for inkjet-printed microsieves includes a manual step which is substituted by inkjet printing in order to increase the level of automation. The obtained microsieves are characterized regarding the pore size distribution. Effects which occur during the manufacture and broaden the pore size distribution are identified. Based on the results, the process is improved to obtain fully inkjet-printed microsieves with a narrowed pore size distribution. (2) The mechanical stability of fragile, float-cast microsieves is improved by the application of inkjet-printed reinforcement patterns on top of the microsieves. A machine is built to combine both technologies of float-casting and inkjet printing. The printing process is improved to manufacture reinforcement patterns of well-defined geometry. / Mikrosiebe sind permeable Membranen mit herausragenden Eigenschaften für die Anwendung in der Filtration. In der vorliegenden Dissertation wird die Inkjet-Drucktechnologie angewandt, um (1) mikroporöse Mikrosiebe herzustellen und (2) nanoporöse Mikrosiebe mechanisch zu stabilisieren: (1) Die Herstellung von Mikrosieben mittels Inkjet-Druck beinhaltet momentan einen manuellen Schritt, der durch einen Inkjet-Druckschritt ersetzt wird, um den Automatisierungsgrad des Verfahrens zu erhöhen. Die Mikrosiebe werden bezüglich der Porengrößenverteilung untersucht. Auftretende Effekte, die die Porengrößenverteilung verbreitern, werden identifiziert. Aus den Resultaten dieser Analyse wird der Prozess optimiert, um Mikrosiebe mit einer engen Porengrößenverteilung herzustellen. (2) Die mechanische Stabilität von fragilen Mikrosieben, die mittels Float-Casting hergestellt werden, wird durch das Aufbringen einer Stützstruktur mittels Inkjet-Druck verstärkt. Ein Maschinensetup wird aufgebaut um beide Technologien des Float-Castings und des Inkjet-Drucks zu kombinieren. Weiterhin wird der Prozess dahingehend optimiert, Stützstrukturen mit wohl-definierten Parametern zu erzielen.