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Pressemitteilung BoxID: 583600 (INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH)
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Hannover Messe 2013: Makroskopische und mikroskopische Leiterbahnen im Ein-Schritt-Verfahren

(PresseBox) (Saarbrücken, ) 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. Den Forschern am Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) ist es nun gelungen, makroskopische und mikroskopische Leiterbahnen in einem einzigen Produktionsschritt zu erzeugen.

"Dafür versehen wir ein Substrat mit einer photoaktiven Schicht, die aus Metalloxid-Nanopartikeln besteht", erklärt Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien. "Anschließend bringen wir einen farblosen, UV-stabilen Silberkomplex auf", so de Oliveira weiter. 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.

Vom 8. bis zum 12. April 2013 präsentieren die Forscher des INM dieses und weitere Ergebnisse in Halle 2 am Stand C40 auf der Hannover Messe im Rahmen der Leitmesse "Research and Technology". Dazu gehören neue Entwicklungen im Bereich Display-Techniken, Solarenergie, Korrosionsschutz, Antifouling, Reibungsminderung, Funktionelle Oberflächen sowie schaltbare Adhäsion.

Ansprechpartner für dieses Thema am Stand:

Dr. Thomas Müller
Programmbereich Optische Materialien
thomas.mueller@inm-gmbh.de

Dr. Karsten Moh
Programmbereich Optische Materialien
karsten.moh@inm-gmbh.de

Ansprechpartner für dieses Thema am INM:

Dr. Peter William de Oliveira
Leiter Optische Materialien
Tel: 0681-9300-148
peter.oliveira@inm-gmbh.de

Darüber hinaus präsentiert das INM seine Aktivitäten in einem breiten Vortragsprogramm auf der Hannover Messe:

Dienstag, 9.4.2013, 11:15 Uhr, tech transfer forum, Halle 2
Dr. Mario Quilitz: „Nanotechnology in the Leibniz Association“

Mittwoch, 10.4.2013, 11:40 Uhr, Forum “MicroTechnology – Innovations for Industry”, Halle 17
Dr. Mario Quilitz: „Das INM – von der Grundlagenforschung bis zur Pilotfertigung“

Donnerstag, 11.4.2013, 11:00 Uhr, tech transfer forum, Halle 2
Dr. Carsten Becker-Willinger: „Multifunktionale Beschichtungen für industrielle Anwendungen“
Dr. Peter William de Oliveira: “Optical Material for Displays and Printed Electronics”

INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH

Das INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien mit Sitz in Saarbrücken ist ein international führendes Forschungszentrum für innovative Materialien. Spezialisiert in den drei Forschungsfeldern Chemische Nanotechnologie, Grenzflächenmaterialien und Materialien in der Biologie, bietet das Institut durch ein hochqualifiziertes Team von Chemikern, Physikern, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftlern Forschung und Entwicklung vom Molekül bis zur Pilotfertigung. Es kooperiert mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt für Unternehmen in aller Welt Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Das INM ist ein Institut der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz e.V. und beschäftigt rund 190 Mitarbeiter.