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Siebdruck auf Elektronik

Gedruckte Elektronik beschreibt Substrate, die mit leitfähigen Materialien bedruckt sind. Zum einen können anorganische Tinten bzw. Pasten, beispielsweise aus Silber, verdruckt werden, zum anderen ist auch die organische gedruckte Elektronik zu nennen, bei der beispielsweise leitfähige Polymere eingesetzt werden. 

Neue, innovative Anwendungsfelder

Der Vorteil gegenüber konventioneller, siliziumbasierter Elektronik ist einerseits die Möglichkeit, dünne und flexible Materialien (wie Folie oder Papier) zu bedrucken, und andererseits die vergleichsweise einfache Herstellung, womit auch die Kosten gesenkt werden können. Es eröffnen sich dadurch neue, innovative Anwendungsfelder, die uns bisher mit der konventionellen Elektronik verborgen geblieben sind; wie beispielsweise flexible Touchscreens oder intelligente Lebensmittelverpackungen zur Überwachung der Kühlkette. 

Anwendungsbeispiel Folientastaturen

Folientastatur

Folientastaturen werden im Alltag stark belastet, müssen mechanisch einiges aushalten sowie gut aussehen und funktionieren. Zudem sollen Beschriftungen wie Zeichen, Logos und Zahlen jahrelang klar und deutlich erkennbar bleiben - ob grafische oder funktionelle Elemente.

Solarleuchte
Im Siebdruck bedruckte Solarleuchte

Diese beiden Beispiele sind noch Zukunftsvisionen, es gibt aber bereits Anwendungen, die uns jetzt bereits im Alltag begegnen, wie die Sitzbelegungserkennung im Auto, die mit gedruckten Sensoren funktioniert, der Fernseher, der mit organischen LED (OLED) ausgestattet ist, und die Solarzellen auf dem Dach, welche für Strom sorgen. 

Hohe Leitfähigkeit durch dicke Schichten, besserer Wirkungsgrad durch feine Linien.

Solarleitfinger
Solarleitfinger

Die Einzigartigkeit des Siebdrucks gegenüber allen anderen Druckverfahren im Bereich der gedruckten Elektronik zeichnet sich vor allem durch die Realisierung von dicken Schichten aus, die eine hohe Leitfähigkeit versprechen. Aber auch an der Feinheit der Linien wird weitergearbeitet. Im Bereich der Solarzellenfertigung sind diese beispielsweise sehr wichtig, damit wenig Fläche abgeschattet wird und so ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann. 
 

Leiterbahnenfeinheiten

Hierbei können im Siebdruckverfahren mittlerweile Leiterbahnenfeinheiten von 30 µm problemlos reproduziert werden. Die Grenzen in diesem High-End-Fineline Bereich sind jedoch noch nicht erreicht. Mit entsprechend hochauflösenden Kopierschichtemulsionen stehen Feinheiten von 20 µm und weniger im Fokus der Entwicklung. 

Kapilarfilm
Kapilarfilm

Hierfür sind entsprechend feinmaschige und hochqualitative Stahlgewebe zwingend erforderlich, um diese Mikrostrukturen letztendlich auch drucktechnisch reproduzieren zu können. 
 

Anwendungsbeispiel Elektronik und Solar

Im Rahmen der gedruckten Elektronik gibt es zahlreiche Anwendungen für das Siebdruckverfahren. Hierzu zählen beispielsweise OLEDs, Touch Panels und LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics). Aktuell können hierbei bereits 20 μm und weniger aufgelöst und gedruckt werden. 

Die Solarzellenherstellung zeigt einen weiteren Bereich auf, in dem immer dünnere, aber gleichzeitig höhere Finger aus Silberleitpaste gefordert werden. So sollen hohe Leistungsquerschnitte und eine möglichst geringe Lichtabschattung auf den Siliziumwafern erreicht werden. Es können bereits serienmäßig 35 μm feine Linien im Siebdruck realisiert werden. 

25 µm Leitfinger - gedruckt auf Siliziumwafer
25 µm Leitfinger - gedruckt auf Siliziumwafer
Hochauflösende Kopierschicht
Hochauflösende Kopierschicht

Die Voraussetzung, um solch hohe Auflösungen erreichen zu können, ist das Zusammenspiel aus einer Anzahl von Parametern – eines davon ist die Kopierschicht. KIWO (Division of Kissel + Wolf GmbH) hat mit der AZOCOL® Z 170 FL und deren Weiterentwicklungen AZOCOL® Z 177 FL und AZOCOL® Z 173 FL-H qualitativ hochwertige Produkte entwickelt, die genau dort ihre Anwendung finden, wo beste Auflösung und Kantenschärfe auch bei höherem EOM gefordert werden. FL steht für Fineline, was so viel bedeutet wie Linienbreiten von 30 μm und weniger.

Lötstopplack auf Leiterplatten

KIWOMASK® UV 877 (Siebdruckfähiger, UV-härtender, mechanisch hochbeständiger Resist. Beispiel: zum selektiven Bürsten von Metalloberflächen.
KIWOMASK® UV 877 (Siebdruckfähiger, UV-härtender, mechanisch hochbeständiger Resist. Beispiel: zum selektiven Bürsten von Metalloberflächen.

Eine weitere wichtige Siebdruckanwendung im Bereich der Elektronikindustrie ist das Drucken von Lötstopplack auf Leiterplatten, dasr einerseits zum Schutz vor Korrosion dient und andererseits verhindert, dass bestimmte Bereiche mit Lötmaterial benetzt werden.  

Ebenso können partiell Resiste verdruckt werden, die bei Ätzprozessen vor der Säure schützen sollen. 

Häufig werden im Siebdruckverfahren auch elektronische Bauteile, Gehäuseteile, Frontblenden und Touchpanels für die Elektronikindustrie zur Kennzeichnung bedruckt. Die Vorteile des Siebdrucks liegen hier in der sehr guten Deckkraft der Druckfarben sowie deren Beständigkeit gegenüber mechanischer und chemischer Beanspruchung. 
Die Firma Kissel + Wolf GmbH bietet zu diesen Themen in erster Linie die siebdruckrelevante Chemie und darüber hinaus die technische Unterstützung in der Schablonenherstellung für die jeweiligen industriellen Anwendungen.

Für weitere Informationen über diese Produkte können Sie sich gerne an Ihren Siebdruck-Partner vor Ort oder die KIWO Anwendungstechnik wenden.
info@kiwo.de oder www.kiwo.de

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