Neue Materialien und neue Druckverfahren für die gedruckte Elektronik

Gedruckte Elektronik gilt als wichtige Zukunftstechnologie. Doch die Anforderungen in der Herstellung gehen weit über die des grafischen Druckens hinaus. Neue Materialien und neue Druckverfahren sind gefragt.

Mit nanoteiligen Funktionsmaterialien und neuartigen Druckverfahren möchten Forscher von BASF SE, Heidelberger Druckmaschinen und der TU Darmstadt im Rahmen des Spitzenclusters »Forum Organic Electronics« Produkte der Organischen Elektronik herstellen.

Organische Elektronik basiert auf leitfähigen Polymeren oder auch kleineren Molekülen der organischen Chemie und gilt als wichtige Zukunftstechnologie mit Einsatzgebieten von RFID und Speichern über die Fotovoltaik bis zu organischen Leuchtdioden. Zwar lassen sich einfache Schaltkreise bereits heute drucken, nicht jedoch komplexere.

Hierfür ist es nötig, die Funktionsmaterialien – leitfähige organische Moleküle – in nur nanometerdicken, defektfreien und sehr homogenen Schichten in mehreren Lagen übereinander auf flexible Träger aus Plastik oder Papier zu drucken. Diese Anforderungen gehen über die des grafischen Druckens weit hinaus. Langfristiges Ziel der Forscher ist die Entwicklung von Druckmaschinen für die gedruckte Elektronik.

Nach ihrer Überzeugung ist das Ziel, Organische Elektronik zu wettbewerbsfähigen Preisen für den Consumer-Markt herstellen zu können, nur mit Druckprozessen zu erreichen. Ein Forschungsschwerpunkt im Spitzencluster liegt in der Entwicklung von Hybridmaterialien aus anorganischen und organischen Komponenten. BASF SE entwickelt dabei neue Produktionsverfahren zur Herstellung von nanoteiligen Funktionsmaterialien, beispielsweise polymerveredeltes Zinkoxid.

Solche Stoffe bilden bestimmte Strukturen aus oder ordnen sich autonom zu Formen und Mustern an und bringen dadurch neue Eigenschaften für die Drucktechnik mit. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften wie zum Beispiel der gleichmäßigen Einstellung der Leitfähigkeit erfüllen vor allem Nanopartikel die hohen Qualitätsanforderungen, welche die Organische Elektronik stellt.

Die dabei eingesetzten Nanopartikel sind in Flüssigkeiten gebunden. Dadurch werden der direkte Umgang mit diesen Materialien vermieden und deren sichere Handhabung sowie die umweltgerechte Herstellung innovativer Elektronikprodukte garantiert. In einem dreistufigen Ansatz vom Labormaßstab bis hin zur Produktionsumgebung möchten die Experten das Zusammenspiel zwischen Materialien, Applikation und Druckprozess optimieren.