Elektronische Mikro- und Leiterbahnen Für Touch Screens

Mikrostrukturierte Leiterbahnen auf Touch Screens über Photometallisierung

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 von 1 µm. Bisher wurden diese Leiterbahnen in unterschiedlichen Produktionsstufen hergestellt. Forscher am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien haben nun ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sie makroskopische und mikroskopische Leiterbahnen in einem einzigen Produktionsschritt erzeugen können. Auf der Hannover Messe im Rahmen der Leitmesse Forschung, Entwicklung und Technologietransfer zeigen INM-Forscher des Weiteren neue Entwicklungen zu CIGS-Dünnschichtsolarzellen, Beschichtungen für Korrosionsschutz und Reibungsminderung, antimikrobielle Beschichtungen sowie TCO-Tinten.

Für die Produktion solcher Leiterbahnen für Touch Screens versehen die Entwickler ein Substrat mit einer photoaktiven Schicht, die aus Metalloxidnanopartikeln besteht. Anschließend wird ein farbloser, UV-stabiler Silberkomplex aufgebracht, so Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien. Durch die Belichtung dieser Schichtfolge würden der Silberkomplex an der photoaktiven Schicht zersetzt und die Silberionen zu Silber reduziert. Dieses Verfahren birgt mehrere Vorteile: Es ist schnell, flexibel, kostengünstig und umweltfreundlich.

In nur einem Belichtungsschritt und anschließendem Spülen mit Wasser ist die Herstellung in nur wenigen Minuten abgeschlossen. Weitere Prozessschritte für die Nachbehandlung entfällt. Selbst eine Temperaturbehandlung ist 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 je nach Anforderung genutzt werden können. Das Schreiben mittels UV-Laser eignet sich besonders gut für die erste, maßgeschneiderte Anfertigung und das Austesten eines neuen Leiterbahndesigns. Für die Massenproduktion ist diese Methode jedoch zu zeitaufwändig, so der Physiker de Oliveira.

Auch Photomasken, die nur an den gewünschten Positionen UV-durchlässig sind, können für die Strukturierung genutzt werden. Für einen semikontinuierlichen Prozess eignen sie sich besonders für feste Substrate, wie zum Beispiel Glas. Für ein mögliches Rolle-zu-Rolle-Verfahren eigneten sie sich jedoch nicht, da sie meist aus Quarzglas bestehen und nicht flexibel sind.

Zurzeit arbeiten die Forscher intensiv an einer dritten Methode, der Nutzung so genannter transparenter Stempel: Diese Stempel verdrängen mechanisch den Silberkomplex und wo kein Silber ist, da entsteht auch keine Leiterbahn. Damit können Strukturen von wenigen Mikrometern geformt werden. Da die Stempel aus einem weichen Polymer bestehen, besteht die Möglichkeit, sie auf einer Rolle anzuordnen. Weil sie transparent sind, kann die UV-Quelle direkt in die Rolle eingebettet werden. Somit wären die ersten Schritte für ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren getan. Damit ließen sich Leiterbahnstrukturen unterschiedlicher Größe auf Substraten wie Polyethylen- oder Poylcarbonatfolien im Großmaßstab herstellen.

www.inm-gmbh.de