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INM - Messe - Teil 2: Elektronische Leiterbahnen unterschiedlicher Größe im Einschritt-Verfahren

01.10.2013
Elektronische Leiterbahnen bestimmen die Funktionsfähigkeit vieler Geräte und Instrumente, wie zum Beispiel in TFT-Bildschirmen von Displays und Touch-Screens oder bei Transpondern von RFID-Systemen.
Hierin wechseln Strukturen mit großen Leiterbahnen mehrerer Millimeter mit kleinsten Strukturen einiger Mikro- oder Nanometer. Bisher wurden diese Leiterbahnen in unterschiedlichen Produktionsstufen hergestellt.

Das INM zeigt diese und weitere Entwicklungen vom 15. bis 17. Oktober und vom 23. bis 24. Oktober auf den internationalen Messen Materialica 2013, München sowie Eurofinish 2013, Gent, Belgien.

Für die Produktion solcher Leiterbahnen versehen die Entwickler ein Substrat mit einer photoaktiven Schicht, die aus Metalloxid-Nanopartikeln besteht. „Anschließend bringen wir einen farblosen, UV-stabilen Silberkomplex auf“, erklärt Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien. Durch die Belichtung dieser Schichtfolge werde der Silber-Komplex an der photoaktiven Schicht zersetzt und die Silber-Ionen zu Silber reduziert. Dieses Verfahren berge mehrere Vorteile: Es sei schnell, flexibel und ungiftig.

In nur einem Schritt und anschließendem Spülen mit Wasser sei die Herstellung in nur wenigen Minuten abgeschlossen. Weitere Prozess-Schritte für die Nachbehandlung entfielen. Selbst eine Temperaturbehandlung sei nicht unbedingt notwendig. Mit diesem Verfahren erhalten die Forscher am INM Schichtdicken bis zu 100 Nanometern und eine spezifische Leitfähigkeit, die rund einem Viertel der spezifischen Leitfähigkeit von reinem Silber entspricht. Eine Wärmebehandlung bei 120 °C steigert die Leitfähigkeit auf die Hälfte von Silber.

Mit diesem Grundprinzip können die Forscher am INM sehr individuell Leiterbahnen unterschiedlicher Größe auf Substrate wie Glas oder Kunststoff aufbringen. „Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, die wir je nach Anforderung nutzen können: Das „Schreiben“ mittels UV-Laser eignet sich besonders gut für die erste, maßgeschneiderte Anfertigung und das Austesten eines neuen Leiterbahn-Designs. Für die Massenproduktion ist diese Methode jedoch zu zeitaufwändig“, erläutert der Physiker de Oliveira.

Auch Photomasken, die nur an den gewünschten Positionen UV-durchlässig sind, können für die Strukturierung genutzt werden. „Allerdings ist die Herstellung dieser Masken kostspielig und umweltintensiv. Für einen „semikontinuierlichen Prozess“ eignen sie sich besonders für feste Substrate, wie zum Beispiel Glas“, sagt der Materialexperte. Für ein mögliches Rolle-zu-Rolle-Verfahren eigneten sie sich jedoch nicht, da sie meist aus Quarzglas bestünden und nicht flexibel seien.

Zurzeit arbeiten die Forscher intensiv an einer dritten Methode, der Nutzung sogenannter transparenter Stempel: „Diese Stempel verdrängen mechanisch den Silberkomplex und wo kein Silber, da auch keine Leiterbahn“, meint de Oliveira, „Damit können wir Strukturen von wenigen Mikrometern formen. Da die Stempel aus einem weichen Polymer bestehen, haben wir hier die Möglichkeit, sie auf einer Rolle anzuordnen. Weil sie transparent sind, arbeiten wir daran, die UV-Quelle direkt in die Rolle einzubetten. Somit wären die ersten Schritte für ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren getan“, fasst der Programmbereichsleiter zusammen. Damit ließen sich Leiterbahnstrukturen unterschiedlicher Größe auf Substraten wie Polyethylen- oder Poylcarbonatfolien im Großmaßstab herstellen.

Ansprechpartner:
Dr. Peter William de Oliveira
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Leiter Programmbereich Optische Materialien
Tel: 0681-9300-148
peter.oliveira@inm-gmbh.de
Das INM erforscht und entwickelt Materialien – für heute, morgen und übermorgen. Chemiker, Physiker, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftler prägen die Arbeit am INM. Vom Molekül bis zur Pilotfertigung richten die Forscher ihren Blick auf drei wesentliche Fragen: Welche Materialeigenschaften sind neu, wie untersucht man sie und wie kann man sie zukünftig für industrielle und lebensnahe Anwendungen nutzen? Dabei bestimmen vier Leitthemen die aktuellen Entwicklungen am INM: Neue Materialien für Energieanwendungen, Neue Konzepte für Implantatoberflächen, Neue Oberflächen für tribologische Anwendungen sowie Nanosicherheit. Die Forschung am INM gliedert sich in die drei Felder Chemische Nanotechnologie, Grenzflächenmaterialien und Materialien in der Biologie. Das INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien mit Sitz in Saarbrücken ist ein internationales Zentrum für Materialforschung. Es kooperiert wissenschaftlich mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt für Unternehmen in aller Welt. Das INM ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und beschäftigt rund 190 Mitarbeiter.

Dr. Carola Jung | idw
Weitere Informationen:
http://www.inm-gmbh.de
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

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