Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Krüger

Anwendung neuer Druckverfahren in der Dickschichttechnik

Eine Möglichkeit zur Realisierung von elektronischen Schaltungen ist durch die Mikrohybridtechnik gegeben. Zur Anwendung kommt diese Technik beispielsweise in hochwertigen Kraftfahrzeugsteuergeräten oder in der Telekommunikation. Mikrohybride basieren auf Keramik- oder Glaskeramiksubstraten, die zugehörigen Leiterbahnen und elektrischen Widerstände sind in Dickschichttechnik ausgeführt.

In der Dickschichttechnik ist der Siebdruck weit verbreitet. Dabei werden Partikel als Paste auf das Substrat aufgetragen, anschließend getrocknet und gesintert. Vorteil ist dabei vor allem die günstige Produktion hoher Stückzahlen. Von Nachteil sind die hohen Kosten in der Produktion von Sieben, die geringe Flexibilität des Layouts sowie die mechanische Belastung der Substrate und Siebe.

Am Institut für Automatisierungstechnik der Helmut-Schmidt-Universität werden alternative Prozesse zur Dickschichtstrukturierung entwickelt. Eine vielversprechende Technologie ist beispielsweise der Tintenstrahldruck. Das direkte Drucken aus einer digitalen Vorlage erübrigt die Verwendung von Sieben oder anderen Schablonen und erlaubt eine hohe Flexibilität sowie besonders große Dosiergenauigkeit. Da der Tintenstrahldruck ein berührungsloses Verfahren ist, kommt es zu keiner mechanischen Belastung des Substrates.

Die Mikrohybrid-Arbeitsgruppe des Instituts untersucht den Einsatz alternativer Drucktechnologien zur Herstellung von hybrid-elektronischen Komponenten. Schwerpunktthemen stellen die Herstellung des Druckmediums sowie die Weiterentwicklung des Druckprozesses dar. Die Arbeitsgruppe verfolgt sowohl die Realisierung von Leiterbahnen als auch von passiven elektronischen Bauelementen.

Mikrohybrid-Arbeitsgruppe

Elektrofotografie("Laserdruck") als Methode zum Druck von Silberleiterbahnen.
(Dipl.-Ing. Dustin Büttner)

Am IfA wird die Elektrofotografie als Verfahren zur Herstellung von Mikrohybriden genutzt und weiterentwickelt. Dabei wird einToner, der Silberpartikel enthält auf ein Substrat ( z. B. Keramiktape) aufgebracht und anschließend gesintert. Beim Sintervorgang verbrennen die organischen Zusatzstoffe des Toners, so dass lediglich die funktionellen Partikel verbleiben. Auf diese Weise konnten bereits leitfähige Silberbahnen gedruckt und somit die Machbarkeit des Verfahrens nachgewiesen werden.

Bei dem Verfahren handelt es sich um einen vollständig trockenen Prozess, der viele Vorteile wie eine hohe Präzision, Flexibilität und geringe Interaktion mit dem Substrat verspricht.

Realisierung und Charakterisierung niederviskoser Partikeltinten für die Herstellung von passiven Bauelementen.
(Dipl.-Ing Waldemar Diel)

Um funktionelle Strukturen mittels Inkjet Druck zu realisieren sind Partikeltinten erforderlich, die eine Reihe von Anforderungen erfüllen müssen. Durch den Druckkopf wird ein Prozessfenster bezüglich der Viskosität und der Oberflächenspannung vorgegeben. Weiterhin ist ein hoher Anteil an Feststoff in der Tinte erwünscht. Diese muss stabil bezüglich der Sedimentation sein und aufgebracht auf dem Substrat schnell trocknen.

Um eine optimale Tinte herzustellen werden am IfA der Dispergier- und der Auflackprozess sowie das Sedimentations- und das Trocknungsverhalten untersucht. Weiterhin wird am Einsatz geeigneter Lösungsmittel und Additive zur Optimierung der Tinteneigenschaften gearbeitet.

Der Tintenstrahldruck als Verfahren zur Herstellung passiver Dickschichtelemente.
(Dipl.-Ing. Marcel  Waßmer)

Im Rahmen dieses Projektes wird neben dem Inkjet-Druck von Leiterbahnen der Druck von allen passiven Bauelementen entwickelt. Neben der Realisierbarkeit der Strukturen und Möglichkeiten zur Miniaturisierung im Inkjet-Prozess, werden vor allem das Fließ- und Trocknungsverhalten der Tinten im Mehrlagendruck (3D) untersucht, sowie die Auswirkungen der Prozessparameter und Stoffzusammensetzung auf die elektrischen Eigenschaften der realisierten Bauelemente.

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