Forschung und Entwicklung

Gedruckte Schaltungen bieten künftig höhere Leistungen und bessere Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse

Im Zuge eines dreieinhalbjährigen Forschungsprojekts präsentierten Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen kürzlich ein Verfahren, mit dem sich elektronische Schaltungen und Bauelemente mittels Tintenstrahl drucken lassen. Der Tintenstrahl besteht aus anorganischen Nanopartikeln. „Im Vordergrund der Entwicklung stand der Aspekt, dass wir Nanopartikel-Tinte drucken und selbst herstellen können", fasst Michael Jank, Bereich Allgemeine Prozesstechnik am Fraunhofer IISB, gegenüber „RFID im Blick" zusammen. Die Technologie sei auch für Smart Labels einsetzbar, um beispielsweise die Antennen oder die Verbindungen zwischen den Bauelementen herzustellen.

Der größte Vorteil aber, gerade im Hinblick auf RFID-Etiketten, sei die Kostenreduzierung. „Wir erwarten, dass gedruckte Produkte bei einfachen Schaltkreisen rund 50 Prozent billiger sind als siliziumbasierte." Als zweiten Schritt sieht Jank die Systemintegration der Elemente Schaltung, Funk, Sensorik und Anzeige: „Unser Hauptziel ist es, mit unserem Verfahren den Bau von Transistoren zu ermöglichen und sehr kleine Schaltungen zu realisieren."

„Der Begriff Nanopartikel lässt sich nicht exakt definieren", so Jank. „Rein über die Größe könnte man einerseits bestimmen, dass alle Nanopartikel die Größe von 100 Nanometern in allen Dimensionen nicht überschreiten. Auf der anderen Seite definieren sich die Partikel über den technischen Einsatzbereich in der Nanotechnologie, für den sie gezielt synthetisch hergestellt worden sind." Bei bisherigen Druckverfahren kamen Polymere zum Einsatz, also organische Materialien. Diese haben gegenüber der Nanoelektronik mit Anorganika den Nachteil, dass sie empfindlicher auf Feuchtigkeit und UV-Strahlen reagieren. Zudem ist die Leitfähigkeit nicht so gut wie bei dem anorganischen Material.

„Das Ergebnis beruht auf einem Forschungsprojekt in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente der Universität Erlangen-Nürnberg. Unsere Aufgabe war es, elektronische Bauelemente zu entwickeln, die auf den Vorarbeiten von anderen Projektgruppen basieren", sagt der Wissenschaftler. Das Fraunhofer IISB ist Partner im Erlanger Exzellenzcluster „Engineering of Advanced Materials" im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder.

Text: RFID im Blick (MF)
Bild: Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB)