Silberbahnen auf Folie für ein gebogenes Touch-Display

| Redakteur: Hendrik Härter

Mit der Photochemischen Metallisierung lassen sich Schaltkreise in einem Schritt auf biegsame Materialien aufbringen.
Mit der Photochemischen Metallisierung lassen sich Schaltkreise in einem Schritt auf biegsame Materialien aufbringen. (Bild: INM, Gabi Klein)

Forscher arbeiten an einem Verfahren, Schaltkreise in einem Schritt auf biegsame Materialien aufzubringen. Damit sind verschieden große Leiterbahnen möglich.

Ein gebogenes Touch-Display bei einem Smartphone hätte den großen Vorteil, es würde sich beim Tragen uns Nutzer anpassen. Doch damit Tippen und Wischen auf einem gebogenen Display funktioniert, müssen nicht nur das Display selbst, sondern auch die verbauten Schaltkreise darauf gebogen sein.

Für die verschiedenen Funktionen eines Touch-Displays sind die Oberflächen mit mikroskopisch kleinen, unsichtbaren Leiterbahnen versehen. In den Rändern der Geräte laufen die mikroskopischen Bahnen zu größeren Leiterbahnen zusammen. Bisher mussten die unterschiedlichen Leiterbahnen in aufwendigen Prozessen in mehreren Schritten hergestellt werden.

Schaltkreise auf biegsamen Folien aufbringen

Forscher des INM – Leibnitz-Institut für Neue Materialien haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Schaltkreise auf biegsamen Folien und auf dehnbarem Silikon möglich werden: die Photochemische Metallisierung. Mit der Photochemischen Metallisierung ist es möglich, die Schaltkreise in einem Schritt auf biegsamem Material aufzubringen. Weitere Prozess-Schritte für die Nachbehandlung entfallen. Bei der Photochemischen Metallisierung werden Kunststofffolien mit einer photoaktiven Schicht aus Metalloxid-Nanopartikeln überzogen. „Anschließend bringen wir eine farblose, UV-stabile Silberverbindung auf“, erklärt Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien.

„Durch die Belichtung dieser Schichtfolge zersetzt sich die Silber-Verbindung an der photoaktiven Schicht und die Silber-Ionen werden zu metallischem, elektrisch leitendem Silber reduziert. Mit diesem Verfahren lassen sich verschieden große Leiterbahnen bis zur kleinsten Größe von einem Tausendstel Millimeter darstellen.“

Einsatz durchsichtiger Stempel

Mit diesem Grundprinzip können Leiterbahnen sehr individuell aufgebracht werden. „Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die wir je nach Anforderung nutzen können: Das „Schreiben von Leiterbahnen“ mithilfe eines UV-Lasers eignet sich gut für die erste, maßgeschneiderte Anfertigung und das Austesten eines neuen Leiterbahn-Designs. Für die Massenproduktion ist diese Methode jedoch zu zeitaufwendig“, erläutert der Physiker de Oliveira.

Zurzeit arbeiten die Forscher intensiv an einer weiteren Methode, der Nutzung durchsichtiger Stempel: „Diese Stempel verdrängen die Silberverbindung mechanisch; Leiterbahnen entstehen dann nur dort, wo noch Silberverbindung vorhanden ist“, meint de Oliveira. Da die Stempel aus einem weichen Kunststoff bestehen, kann man sie auf einer Rolle anordnen. Weil sie durchsichtig sind, arbeiten die Forscher am INM nun daran, die UV-Quelle direkt in die Rolle einzubetten. Somit wären die ersten Schritte für ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren getan“, fasst der Programmbereichsleiter zusammen. Damit ließen sich Leiterbahnstrukturen unterschiedlicher Größe auf Folien im Großmaßstab herstellen.

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