Elektronik aus dem Drucker

NN-Rockbühne: Seit 16 Jahren haben Newcomer aus der Region die Chance, bei der Rockbühne der Nürnberger Nachrichten ihr Können an Gitarre, Bass, Schlagzeug und Co. im Rampenlicht zu beweisen.
Das Klasse-Projekt: Als eine der großen deutschen Tageszeitungen wollen die Nürnberger Nachrichten gezielt Schülerinnen und Schüler für das Zeitungslesen interessieren.
Schüler-Basar:: Videospiele, Sportartikel, Schulbücher, Nachhilfe ...
Im Schüler-Basar findest du (fast) alles. Wenn du auch etwas verkaufen möchtest oder etwas suchst, schicke eine E-Mail an szene-extra (at) pressenetz.de
Studienplatztausch: Deutschlands Adresse für den Hochschulwechsel. Recherchiere aktuelle Tauschpartner in der Datenbank

Aktuelle Kommentare

Wissenschaftler der Ohm-Hochschule verwenden Metall anstatt Farbe

Eine internationalen Forschergruppe an der Georg-Simon-Ohm Hochschule Nürnberg hat eine neue Fertigungstechnologien für die Elektronik entwickelt. Im Labor für Aufbau- und Verbindungstechnik von Prof. Werner Jillek wurde das weltweit erste funktionsfähige UKW-Radio unter Verwendung des Tintenstrahl-Druckverfahrens hergestellt.

Die Tintenstrahl- oder Inkjet-Technologie hat sich in den vergangenen 20 Jahren zu einem der wichtigsten Druckverfahren entwickelt. Digitale Fotodrucke sind mindestens genauso gut wie Abzüge, die auf chemischem Wege hergestellt wurden.

Tinten für Inkjet-Drucker enthalten heute überwiegend winzige Farbpigmente. Und hier setzt die Idee der Ohm-Arbeitsgruppe an. „Wir haben uns gefragt“, erklärt Prof. Werner Jillek, „ob man durch den Tintenstrahldruck nicht nur Farbpartikel aufbringen kann, sondern auch Partikel, die eine elektrische Funktion erfüllen“. Oder anders: Lässt sich die Inkjet-Technologie auch dazu nutzen, elektrische Leiterbahnen auf eine Oberfläche zu „drucken“?

Metall anstatt Farbe lautet die stark verkürzte Formel – und nach jahrelanger Forschungsarbeit zusammmen mit Wissenschaftlern aus der Ukraine und aus China funktioniert sie jetzt: Die E-Technik-Studenten am Ohm, die in einem Praktikum ein kleines UKW-Radio zusammenbauen müssen, machen das inzwischen mit der neuen Methode.

Bis dahin waren allerdings viele Hürden zu überwinden. Zum Beispiel müssen die Metall-Partikel für den Druckvorgang extrem klein sein. Diese sogenannten NanoPartikel sind mehr als 500-mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares.
Solche Nano-Partikel haben zwei unangenehme Eigenschaften: Sie weisen eine andere Dichte auf als die Trägerflüssigkeit, und sie neigen zum Zusammenklumpen“, sagt Jillek. Beides zusammen führt leicht zum Verstopfen der Druck-Düse.
Deshalb haben die Forscher um Jillek die einzelnen Partikel von Metalltinten mit einer dünnen organischen Beschichtung umhüllt, welche das Zusammenklumpen verhindern hilft. „Dieses organische Coating ist allerdings elektrisch isolierend,“, erläutert Jillek, „deshalb hat man zwar unmittelbar nach dem Druck von Metall-Tinten eine metallisch glänzende Oberfläche, aber noch keine elektrische Leitfähigkeit“.

Diese kommt erst zustande, wenn die organische Hülle der Teilchen bei etwa 150 bis 250 Grad Celsius wieder „ausgetrieben“ wird. Dann können sich die metallischen Nano-Teilchen der aufgedruckten Struktur zu einem kompakten Gefüge verbinden. Und es wird eine elektrische Leitfähigkeit gemessen, die bis zu 35 Prozent an die Leitfähigkeit des kompakten Metalls heranreicht. Nach vielen Fehlschlägen mit verschiedenen Tinten verwenden die Ohm-Wissenschaftler inzwischen die Silbertinte eines koreanischen Herstellers.

Die inkjet-gedruckten Leiterbahnen sind nur zwei bis drei Mikrometer (Tausendstel Millimeter) dick – im Gegensatz zu etwa 25 bis 30 Mikrometern bei der Herstellung in galvanischer Standardtechnologie. „Umso überraschter waren wir“, sagt Jillek, „dass das Inkjet-Radio ohne Änderung des Layouts die gleiche Klangqualität hat wie eines, das in Standardtechnologie gefertigt wurde“.

Nach Auffassung von Jillek wird der Inkjet-Druck eine wichtige Rolle bei der Fertigung zukünftiger Produkte in Mikro- und Nanotechnolgie spielen, da sich „damit hochgenau Werkstoffe in beliebiger Kombination in feinster Dosierung auf Oberflächen aufbringen lassen.“ Dabei sind – im Gegensatz zu vielen anderen Fertigungsverfahren – keine Masken notwendig, sondern der Auftrag erfolgt über die Steuerung des Druckkopfes oder eine Bewegung des Substrates.
Und schließlich ist die Technologie auch sehr umweltfreundlich. Denn Material wird nur dort aufgetragen, wo es wirklich hingehört – es entstehen also keine Abfälle bei der Produktion.

hlo

Das Inkjet-gedruckte Ohm-Radio ist zu sehen und zu hören unter www2.efi.fh-nuernberg.de/labs/me/me3/german/main.htm?7+0