Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovatives Infrarot-System trocknet und sintert gedruckte Elektronik fast 2000mal schneller als bisher

02.03.2016
  • Heraeus entwickelte maßgeschneidertes IR-Modul
  • Erfolgreiche Tests an der TU Chemnitz mit Inkjet Silbernanopartikeltinte im Rolle-zu-Rolle Verfahren

Bei gedruckter Elektronik am laufenden Meter für Displays oder Solarzellen kommt es auf schnelles Trocknen der Oberflächen und gute Leitfähigkeit der Silbertinte an. Ein neu entwickeltes Infrarot-Modul von Heraeus Noblelight erreicht dies in deutlich weniger als einer Sekunde (0,32 s) und ist damit fast 2000mal schneller als übliche Trocknungsverfahren.


Infrarot-Strahler trocknen und sintern innerhalb von 0,32 Sekunden.

Copyright Heraeus Noblelight 2016

Heraeus entwickelte und installierte das Infrarot-Modul maßgeschneidert für ein Rolle-zu-Rolle Drucksystem (R2R). In den Tests war die Infrarot-Strahlung im Vergleich zum Trocknen und Sintern mit konventionellen Heizplatten oder Heißluft deutlich überlegen. Die Tests wurden in der Professur Digitale Druckverfahren und Bebilderungstechnik der Technischen Universität Chemnitz und dem Fraunhofer Institut für Elektronische Nano-Systeme durchgeführt.

Heraeus Noblelight präsentiert die Innovation, weitere UV-, Infrarot-und Flash-Systeme für die gedruckte Elektronik auf der Messe LOPEC in München im April 2016.

Metallische Nanopartikel für gedruckte Elektronik werden häufig im Inkjet Druckverfahren auf flexible und temperaturempfindliche Polymermaterialien aufgebracht und dann getrocknet und gesintert. Im Labormaßstab wird dies meist mit Hilfe von Heizplatten oder Heißluft erreicht. Für eine Massenproduktion ist jedoch der Einsatz von Rolle-zu-Rolle-Verfahren (R2R) nötig. Das Trocknen und Sintern muss dann deutlich beschleunigt werden. Neue Methoden wie etwa Mikrowellen, Laser, Intense Pulse Light (IPL) oder Infrarot-Strahlung wurden untersucht. Das optimale Verfahren sollte schnell und effizient trocknen und sintern und dabei die oftmals temperaturempfindlichen Polymersubstrate nicht beschädigen.

Heraeus entwickelte ein maßgeschneidertes Infrarot-Modul für ein R2R Drucksystem. Mit diesem wurden Versuche zum Infrarot-Trocknen und -Sintern von Inkjet gedruckten Silberschichten auf Polyethylen-Naphtalat (PEN) Substrat durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die Infrarot-Nachbehandlung der frisch gedruckten Schichten zu einer Leitfähigkeit von bis zu 15% von reinem Silber führte. Im Vergleich zum Trocknen und Sintern mit konventionellen Heizplatten oder Heißluft mit den üblichen Prozessparametern erreichte Infrarot-Strahlung eine doppelt so hohe Leitfähigkeit in nur 0,32 Sekunden. Mit einer Heizplatte dauert das Trocknen und Sintern dagegen etwa zehn Minuten.

Durch elektronenmikroskopische Aufnahmen wurde die Mikrostruktur der gesinterten Silberpartikel in Abhängigkeit von den IR Parametern (Filamenttemperatur der Strahler, Zeit und Intensität der Strahlung, Distanz der Strahler und des Reflektors zum Substrat) analysiert. Nach der Optimierung der Infrarot-Parameter wurde bei 50 kW pro Quadratmeter getrocknet und bei 150 kW pro Quadratmeter gesintert. Beides mit dem gleichen kurzwelligen Strahlertyp, der dafür lediglich unterschiedlich angesteuert werden muss. Die gedruckte Elektronik auf der durchlaufenden Folie kann durch das maßgeschneiderte Infrarot-System also in einem Schritt getrocknet und gesintert werden, bei hohen Bandgeschwindigkeiten von bis zu 1 Meter pro Sekunde und einer Bestrahlungszeit von weniger als 0,32 Sekunden.

Die gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden kürzlich im Journal Materials Chemistry C veröffentlicht: E. Sowade, H. Kang, K.Y. Mitra, O.J. Weiß, J. Weber, R.R. Baumann, Roll-to-roll infrared (IR) drying and sintering of an inkjet-printed silver nanoparticle ink within 1 second, J. Mater. Chem. C. 3 (2015) 11815–11826. doi:10.1039/C5TC02291F.


Der Technologiekonzern Heraeus mit Sitz in Hanau ist ein 1851 gegründetes und heute weltweit führendes Familienunternehmen. Mit fachlicher Kompetenz, Innovationsorientierung, operativer Exzellenz und unternehmerischer Führung streben wir danach, unsere wirtschaftliche Leistungsfähigkeit kontinuierlich zu verbessern.

Wir schaffen hochwertige Lösungen für unsere Kunden und stärken nachhaltig ihre Wettbewerbsfähigkeit indem wir Material-Kompetenz mit Technologie Know-how verbinden. Unsere Ideen richten sich auf Themen wie Umwelt, Energie, Gesundheit, Mobilität und Industrielle Anwendungen. Unser Portfolio reicht von Komponenten bis zu abgestimmten Materialsystemen. Sie finden Verwendung in vielfältigen Industrien, darunter Stahl, Elektronik, Chemie, Automotive und Telekommunikation.

Im Geschäftsjahr 2014 erzielte Heraeus einen Produktumsatz von 3,4 Mrd. € und einen Edelmetallhandelsumsatz von 12,2 Mrd. €. Mit weltweit rund 12.600 Mitarbeitern in mehr als 100 Standorten in 38 Ländern hat Heraeus eine führende Position auf seinen globalen Absatzmärkten.

Heraeus Noblelight GmbH mit Sitz in Hanau, mit Tochtergesellschaften in den USA, Großbritannien, Frankreich, China und Australien, gehört weltweit zu den Markt- und Technologieführern bei der Herstellung von Speziallichtquellen und -systemen. Heraeus Noblelight wies 2014 einen Jahresumsatz von 137,3 Millionen € auf und beschäftigte weltweit 884 Mitarbeiter. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und vertreibt Infrarot- und Ultraviolett-Strahler, -Systeme und Lösungen für Anwendungen in industrieller Produktion, Umweltschutz, Medizin und Kosmetik, Forschung und analytischen Messverfahren.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Hersteller: Heraeus Noblelight GmbH
Reinhard-Heraeus-Ring 7
D-63801 Kleinostheim
Tel +49 6181/35-8545, Fax +49 6181/35-16 8545
E-Mail hng-infrared@heraeus.com

Redaktion: Dr. Marie-Luise Bopp
Heraeus Noblelight GmbH,
Abteilung Marketing/Werbung
Tel +49 6181/35-8547, Fax +49 6181/35-16 8547
E-Mail marie-luise.bopp@heraeus.com
www.heraeus-noblelight.com

Dr. Marie-Luise Bopp | Heraeus Noblelight GmbH

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Innovative Infrarot-Wärme reduziert Energieverbrauch bei der Herstellung von Lebensmittelkartons
12.12.2018 | Heraeus Noblelight GmbH

nachricht Neue Konzepte für das Leben in der grünen Stadt
05.12.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Methode für sichere Brücken

18.12.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics