Projekt: INSEL

Induktives Inline-Sintern für gedruckte Leiterbahnen mit einer Prozessregelung

Der Einsatz moderner Drucktechnologien erlaubt die Herstellung elektrischer Komponenten (Widerstände etc.), Sensoren, Kommunikationselementen auf ebenen, flexiblen oder dreidimensionalen Substraten wie Kunststoff, Glas, Keramik oder Papier. Mittels dieser gedruckten Elektronik kann die Funktionsdichte erhöht und Anwendungen umgesetzt werden, die durch Design-Limitationen sonst nicht realisierbar sind (3D-, flexible Elektronik). Triebkraft der Entwicklung ist die steigende Nachfrage nach miniaturisierter Elektronik.

Den Anforderungen folgend, wird im Entwicklungsvorhaben INSEL der 3D-Funktionsdruck mittels induktivem Sintern von Silberpartikelpasten realisiert, wobei Leiterbahnendruck, -trocknen und -sintern inline erfolgen werden. Die induktive Sintertechnologie ermöglicht es, Elektronik flexibel, nachhaltig und ressourceneffizient auf eine größere Bandbreite möglicher Substrate zu drucken. Erreicht werden soll diese multifunktionale Arbeitsweise durch das direkte Einbringen eines Induktors in den Arbeitskopf eines Druckroboters. Das Verfahren ermöglicht damit einen sehr schnellen Produktionsprozess. Zudem wird das Magnetfeld nur von elektrisch leitfähigen Materialien, den Partikeln, absorbiert. Elektrisch nicht leitfähige Materialien, wie Polymersubstrate, werden nicht direkt erwärmt. Damit sind temperaturempfindliche Substrate funktionalisierbar, die mit konventionellen Verfahren nicht schädigungsfrei verarbeitet werden könnten. Die im Projekt erarbeitete Technologie erweitert die Zahl potenziell funktionalisierbarer Substratwerkstoffe durch das induktive Sintern somit deutlich. Mittels induktiven Sinterns können Strukturleitfähigkeitswerte von bis zu 80% der elektrischen Leitfähigkeit von Silber erreicht werden und die funktionalen Strukturen (Sensoren, Aktoren) mit einer on-the-fly Anpassung der Prozessparameter inline gesintert werden.

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