Laserbearbeitung von gedruckten elektronischen Schichten

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In Ordnung, perfekt. Die Bühne gehört Ihnen. Ich danke euch. So, hatte ja schon jeder gesagt. Mein Name ist Jonas Martin vom Fraunhofer Ilt in Deutschland. Und ich werde Ihnen jetzt einige der Arbeiten im Zusammenhang mit gedruckter Elektronik vorstellen.

Also als ersten kleinen Hinweis, was machen wir? Wer sind wir? Ich komme aus der Gruppe Film, Filmentwicklung, eine Form von ilt, und wir behandeln im Detail fünf verschiedene Themen, alles über Dinge und Verarbeitung. Also das erste ist über Reinigung, Lackierung, Vorbehandlung von Schichten oder Substraten. Im zweiten geht es um Korrosion, Korrosionsbeständigkeit und Antihaftschichten. Beim dritten geht es um Energie und Mobilität, also um eine bestimmte Batterietechnologie und Wasserstofftechnologie.

Und die beiden Themen, auf die ich heute näher eingehen werde, sind gedruckte Elektronik und eingebettete Sensoren sowie Mikroelektronik im Besonderen, ebenfalls mit Hilfe der Drucktechnik. Unser Ansatz für gedruckte Elektronik besteht darin, dass wir Laserstrahlquellen für die additive Herstellung von elektronischen Schichten verwenden. Abhängig davon haben wir typischerweise etwa vier Prozessschritte, die sich nicht allzu sehr von denen unterscheiden, die Sie bereits aus der gedruckten Elektronik kennen. Erstens führen wir in der Regel eine Oberflächenvorbehandlung durch, hauptsächlich mit Laserstrahlung, aber wir verwenden auch manchmal konventionellere Techniken wie Plasmabehandlung und so weiter. Zweitens positionieren wir die Schichten, hauptsächlich mit Lasern, aber auch mit industriellen Technologien wie Tintenstrahldruck, Jet-Druck, Siebdruck und so weiter. Und dann kommt der Punkt, an dem unsere Hauptkompetenz zum Tragen kommt, nämlich die thermische Behandlung der Schichten, d. h. einerseits die Trocknung auf Laserbasis, um alle organischen Bestandteile aus der Schicht zu entfernen. Und andererseits die Funktionalisierung mit dem Laser, d. h. insbesondere das Sintern und Schmelzen der partikulären Schichten.

Wenn Sie mehrere Materialien oder mehrere Schichten benötigen, können wir dies natürlich im Kreislauf durchführen, und die Vorteile, die wir zu schaffen versuchen, sind enorm, wie Sie sehen.

Aber ich denke, in diesem Zusammenhang liegen die Hauptvorteile in der ressourceneffizienten, flexiblen und kostengünstigen Anwendung von Sensoren und Schichten auf 3D-Bauteilen und in der Anwendung unserer Technologie nur auf einem ausgewählten Bereich des Substrats. Das erste Beispiel, das ich Ihnen zeigen möchte, stammt aus dem Bereich der Mikroelektronik. Hier drucken wir Aktoren oder Mikroaktoren auf Siliziumwafer, die dann zur Herstellung von Mikrolautsprechern, Hörgeräten und so weiter verwendet werden können. Wir verwenden also den Tintenstrahldruck, um mehrere Schichten aus Lithium-Nickel-Oxid und Blei heute Abend auf Platin-Silizium oder zwei platinbeschichtete Siliziumscheiben aufzubringen. Und die Druckköpfe werden mit Laserstrahlung kristallisiert. Wie Sie hier sehen können, erhalten wir damit mehrere, sehr homogene Schichten dieser beiden Komponenten, die wir mit Hilfe von Laserstrahlung in kürzerer Zeit aushärten können, als dies bei der Verwendung eines Ofens oder einer Acht der Fall wäre, und diese Schichten werden später geätzt und kontaktiert, um diese Lautsprecher herzustellen, von denen ich Ihnen erzählt habe.

eine zweite Anwendung kommt aus der Luft- und Raumfahrt und hier geht es um die Integration von Funktionen in faserverstärkte Kunststoffe durch die Kombination von Druck- und Lasertechnologie. Das heißt, wir haben eine Art von Textil, das wir bedrucken und das dann zum Beispiel durch Vakuuminfusion bearbeitet wird, um verschiedene Funktionen in das endgültige Bauteil zu integrieren, wie Verformungssensoren, integrierte LEDs oder Feuchtigkeitssensoren, die wir zusammen mit unseren Kollegen von Fraunhofer, F.M. und Wing Leading Edge demonstriert haben, um diese integrierten Funktionen zu zeigen.

Bei der nächsten Anwendung geht es um die Kombination von 3D-Druck mit gedruckter Elektronik. Wir versuchen hier also, Dehnungsmessstreifen auf 3D-gedruckte Komponenten zu drucken. Wir tun dies durch die Positionierung von Isolationsschichten durch einen Dispensierprozess. Danach verwenden wir jede Technologie, um Dehnungsmessstreifen auf das Bauteil zu drucken, und nutzen dann das Lasersintern, um die Möglichkeit zu haben, nur die Dehnungsmessstreifen zu sintern, ohne das Bauteil selbst zu berühren. Wir haben auch einige Funktionstests mit einer ähnlichen Struktur durchgeführt, bei denen wir feststellen konnten, dass sowohl die drahtlose Übertragung als auch die Signalerzeugung durch den Dehnungsmessstreifen recht gut funktioniert, um Signale zu erhalten und die Dehnung zu messen. Aber es geht nicht nur um die Komponente, sondern auch um das Innere einer Komponente. Was wir hier gemacht haben, ist ein lasergestütztes Fusionsverfahren, ein 3D-Druckverfahren für Metall, das wir an einem Punkt abgebrochen und dann mit der Integration von Sensoren fortgesetzt haben. Auch hier geht es um die Integration von Fadenmessgeräten in dieses Bauteil durch Drucken und Lasersintern, diesmal mit der Aerosol-Objektdrucktechnologie. Nach der Verkabelung und Verkapselung der Sensoren beendeten wir den 3D-Druckprozess, überarbeiteten das Bauteil und hatten schließlich einen funktionierenden Fräshut mit integrierten Sensoren, mit dem Sie Ihre Metalle bearbeiten und gleichzeitig alle mechanischen Eigenschaften in Ihrem Kopf messen können. Damit möchte ich meinen Vortrag beenden. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Wenn Sie noch Fragen haben, beantworte ich sie gerne. Kontaktieren Sie mich einfach unter den dort angegebenen Kontaktdaten. Ich danke Ihnen. [This is automatically translated from English]