Forscher melden Fortschritt bei gedruckter Elektronik

Forschung & Wissenschaft Forscher des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) haben einen deutlichen Fortschritt bei der Entwicklung von gedruckten Elektronikkomponenten vermeldet. Das Verfahren soll es zukünftig ermöglichen, sehr billig einfache Schaltkreise wie RFID-Chips und Sensoren zu produzieren. "Wir verwenden eine Tinte aus Nanopartikeln. Damit sich die Teilchen gut verarbeiten lassen und sich nicht zusammenlagern, geben wir einen Stabilisator hinzu", sagt Michael Jank, Gruppenleiter am IISB.

Erste Druckversuche hat die Nano-Tinte gemeistert. In etwa einem Jahr, hofft Jank, könnten die Forscher Schaltungen mit einfachen Funktionen drucken. "Wir erwarten, dass gedruckte Produkte bei einfachen Schaltkreisen rund 50 Prozent billiger sind als siliziumbasierte", sagt er.

"Gedruckte RFID-Etiketten sollten dann günstig genug sein, um sie auf preiswerte Produkte wie Joghurts zu kleben. Dort können sie die Temperatur überwachen, Daten speichern und übermitteln", so Jank weiter.

Gedruckte Elektronikkomponenten gibt es zwar bereits, diese weisen aber gegenüber herkömmlich hergestellten Schaltkreisen gewichtige Nachteile auf. Die Leiterbahnen und Bauelemente bestehen aus Polymeren, die Empfindlich auf Feuchtigkeit und UV-Strahlung reagieren sowie schlechtere elektrische Eigenschaften aufweisen. Das soll sich durch die neuen Methoden ändern.

Herkömmliche Schaltungen dieser Art werden Schicht für Schicht über Fotolithografie hergestellt: Man bringt die Materialien ganzflächig auf ein Substrat auf, darüber kommt Fotolack. Mit Hilfe einer Maske wird dieser an bestimmten Stellen belichtet - der Lack ändert dadurch seine chemischen Eigenschaften.

Er wird löslich und lässt sich leicht entfernen. Die zu strukturierende Schicht kommt wieder an die Oberfläche und kann weggeätzt werden. Die Bereiche der Schicht dagegen, die weiterhin mit Fotolack bedeckt sind, bleiben bestehen. Ein entscheidender Nachteil dieses Verfahrens: Ein Großteil des aufgebrachten Materials wird nicht genutzt. Kostengünstiger und ressourcenschonender ist es, das Material über Druckverfahren nur dort aufzubringen, wo es später auch gebraucht wird.
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