Auf der Messe Nanotech hat Bayer MaterialScience in Tokio die beiden leitfähigen Tinten BayInk TP S und BayInk TP CNT vorgestellt, die vor allem für den Einsatz im Zukunftsmarkt „gedruckte Elektronik“ entwickelt wurden. Die neuen Tinten haften sowohl auf Kunststofffolien und anderen biegsamen Untergründen als auch auf Glas, Silizium und Indium-Zinnoxid (ITO). Sie bilden dort mechanisch sehr stabile Strukturen. „Damit sind sie ideal dazu geeignet, das Konzept einer flexiblen und preiswerten Elektronik zu unterstützen. Darüber hinaus haben sie das Potenzial zum Einsatz in konventionellen elektronischen Bauelementen, wo sie prozesstechnisch aufwändige Metallisierungen ersetzen können“, sagt Dr. Daniel Rudhardt, globaler Leiter der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für leitfähige Materialien für druckbare Elektronikanwendungen bei Bayer MaterialScience.
Bislang gibt es erst wenige Anwendungsbeispiele für die Erzeugung elektronischer Schaltungen mit Hilfe verdruckbarer Tinten. So wird die Technologie etwa bei der Herstellung von Funketiketten – RFID-Chips – oder bestimmter Foliendisplays eingesetzt. Doch Experten bescheinigen der gedruckten Elektronik ein großes Marktpotenzial und erwarten, dass sie sich rasch verbreiten wird. Künftige Einsatzgebiete könnten zum Beispiel E-Books oder rollbare Bildschirme sein, aber auch elektrisch leitende Strukturen im Automobil, wie beispielsweise integrierte Empfangsantennen für Navigationssysteme. „Wir sind offen für Entwicklungspartnerschaften auf allen Stufen der Wertschöpfungskette“, betont Rudhardt.
Die neuen wässrigen Produkte verdanken ihre vorteilhaften Eigenschaften dem Zusatz von Nanoteilchen. So enthält BayInk TP CNT Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nanotubes, CNT) der Marke Baytubes. Diese umweltfreundliche Tinte ermöglicht es, mit nahezu allen gängigen Druckverfahren – vom Inkjet über Tiefdruck bis hin zum Siebdruck – Schalter und andere elektronische Elemente mit Leitfähigkeiten bis zu 5.000 S/m zu erzeugen. Auf ein Nachsintern kann dabei gänzlich verzichtet werden. Dies bedeutet nicht nur eine Energieersparnis, sondern ist auch ein entscheidender Pluspunkt für den Einsatz auf temperaturempfindlichen Substraten.
Bei der Entwicklung von Drucktinten auf Basis von CNT arbeitet Bayer MaterialScience im Rahmen des Projekts „CarboInk“ der Innovationsallianz Carbon Nanotubes (Inno.CNT) eng mit anderen Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen. „Es ist unser Ziel, die Herstellung druckbarer, dünner und preisgünstiger Leiterbahnen unter Verwendung verdruckbarer Tinten auf CNT-Basis zu unterstützen“, erläutert Rudhardt, der auch Leiter dieses vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts ist.
BayInk TP S basiert auf Nanopartikeln aus Silber. Mit der Dispersion lassen sich unter anderem mittels Tintenstrahldruck (Inkjet) Leiterbahnen und Schaltungen erzeugen, wobei das hier notwendige Nachsintern bereits bei Temperaturen von unter 140 °C erfolgen kann. Dabei wird eine hohe Leitfähigkeit erzielt, die je nach Sinterbedingungen bis zu 35% derjenigen von massivem Silber beträgt.
Dass die Größe der Silberpartikel in BayInk TP S im Nanometer-Bereich liegt, erleichtert ihr Aufschmelzen beim Sintern, so dass sich mit dieser Tinte schon bei niedrigen Temperaturen leitfähigere Strukturen als etwa mit konventionellen silberhaltigen Siebdruckpasten erzeugen lassen. Außerdem kann mit BayInk TP S sogar eine Druckauflösung deutlich unterhalb von 50 µm erreicht werden. Dabei ist die Auflösung nur durch das Druckverfahren und nicht durch die Tinte selbst bestimmt.(jj)
