Edelmetalltinten für die Mikroelektronik

Edelmetalltinten für die Mikroelektonik

© Foto Fraunhofer IKTS

Gedruckte Edelmetallkontaktierung

Der digitale Druck funktioneller Materialien hat großes Potenzial für die Produktion elektronischer und sensorischer Bauelemente. Verfahren wie der Inkjet- und Aerosoldruck zeichnen sich hierbei durch ihre hohe Flexibilität, Schnelligkeit sowie Skalierbarkeit aus. Im Gegensatz zur klassischen Halbleitertechnologie werden für die Elektronikfertigung Materialtinten zum direkten Druck der Schaltungskomponenten auf das Zielsubstrat eingesetzt. Diese Entwicklung führte bereits zu einer Vielzahl innovativer Anwendungen wie beispielsweise flexible elektrische Schaltungen, miniaturisierte und kostengünstige Sensorik oder Wafer / Chip-Umverdrahtung und Kontaktierung.

Um das Potenzial dieser und weiterer Anwendungen zu erschließen, entwickeln Forscher am Fraunhofer IKTS geeignete Materialtinten auf Basis von Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Kupfer sowie Kohlenstoff und Glas. Die technischen Anforderungen sind hoch, da die Tinten zu bestehenden Drucktechnologien kompatibel und auch für neue Substrate wie Polymere geeignet sein müssen. Diese werden im Gegensatz zu keramischen Substraten schon bei Temperaturen deutlich unter 180 °C gebrannt, was eine gezielte Einstellung der Sintereigenschaften verlangt.

Mittels einer speziellen Nanopartikelsynthese sowie geeigneter Lösungsmittel und organischer Additive haben die Forscher Tinten mit Partikeln deutlich kleiner als einem Mikrometer entwickelt. Neben der geringen Partikelgröße zeichnen sich die Tinten durch eine geringe Viskosität und Oberflächenspannung bei gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit aus. Die Tinten können dadurch mit extrem feinen und dünnen Strukturbreiten abgeschieden werden und verringern so deutlich den Einsatz kostspieliger Materialien.