Gedruckte Elektronik: der Durchbruch in der Druckbranche

Über das Thema gedruckte Elektronik wird in den Medien häufig berichtet. Der Begriff beschreibt elektronische Bauelemente, Anwendungen und Baugruppen, die teilweise oder vollständig mithilfe modernster Druckverfahren hergestellt werden. Anstelle herkömmlicher Druckfarben werden dabei elektronische Funktionsmaterialien in flüssiger oder pastöser Form verdruckt.

Innovationen und Weiterentwicklungen in der Drucktechnologie

Die gedruckte Elektronik zählt zu den primären Anwendungen beim funktionalen Drucken und soll die konventionelle Elektronik ergänzen. Aufgrund von Weiterentwicklungen in der Drucktechnologie ist inzwischen großflächiges Gestalten von Kunststoff-Halbleitern möglich. Bei der Erforschung geeigneter Verfahren müssen Erkenntnisse und Entwicklungen innerhalb der Elektronik, Chemie und Werkstoffwissenschaft sowie der Polymerchemie berücksichtigt werden. Grundsätzlich kommen für die Herstellung gedruckter Elektronik fast alle bekannten industriellen Druckverfahren, allerdings in modifizierter oder angepasster Form zur Anwendung.

In der Bundeshauptstadt werden solche Verfahren beispielsweise vom Spezialdruck in Berlin verwendet. Zur Bedruckung setzt die Spezialdruckerei verschiedene Druckverfahren wie Siebdruck, Tampondruck und Digitaldruck/UV-Druck ein. Da beim Siebdruck die Möglichkeit besteht, aus pastösen Materialien dicke Schichten zu erzeugen, wird das Verfahren hauptsächlich zur industriellen Produktion gedruckter Elektronik genutzt. Mit dieser Methode können unter anderem Leiterbahnen aus anorganischen Materialien sowie isolierende Passivierungsschichten hergestellt werden.

Darüber hinaus sind auch Sensoren inzwischen im Siebdruck-Verfahren herstellbar. Die seit mehr als 45 Jahren auf dem Markt befindliche Druckerei Union Klischee zählt zu den erfahrenen Industrieunternehmen im Bereich Ätztechnik und Spezialdruck. Beim Spezialdruck Berlin werden auch spezielle, besonders schwer zu bedruckende Formkörper oder Materialien, die mit herkömmlichen Verfahren nicht bedruckt werden können, verarbeitet. Um Elektronik im Druckverfahren zu produzieren, werden UV-sensible und thermochrome Farben, die sensibel auf Temperaturänderung und Bestrahlung reagieren, verwendet. Es wird davon ausgegangen, dass mit zunehmender Erforschung zukünftig auch Produkte wie Solarzellen oder Batterien durch innovative Druckverfahren produziert werden können.

Mithilfe einer Siebdruckmaschine können bereits jetzt eine Vielzahl von Materialien verdruckt werden. Bei gedruckter oder organischer Elektronik werden elektronische Komponenten additiv auf Folien, Papier oder organische Trägermaterialien gedruckt. Bei der gedruckten Elektronik handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Silizium-basierten Mikroelektronik. Da die Technik zur Massenfertigung von Schaltungskomponenten und Schaltungen geeignet ist, sollen mit diesem Verfahren elektronische Anwendungen zukünftig effizienter hergestellt werden können.

Erschließung neuer Anwendungsfelder möglich

Bei gedruckter Elektronik kommen anorganische Tinten und Pasten zum Einsatz. In diesem Zusammenhang ist auch auf die organische gedruckte Elektronik hinzuweisen, bei der leitfähige Polymere verwendet werden. Gegenüber der herkömmlichen siliziumbasierten Elektronik weist die gedruckte Elektronik einige Vorteile auf. Bei dem innovativen Druckverfahren besteht die Möglichkeit, flexible und dünne Materialien wie Papier oder Folie zu bedrucken, während aufgrund der vergleichsweise einfachen Herstellung die Produktionskosten gesenkt werden können.

Es wird erwartet, dass durch die weitere Erforschung in Verbindung mit der Weiterentwicklung existierender Druckverfahren neue, innovative Anwendungsfelder entstehen, die bei konventioneller Elektronik nicht möglich wären. Mit modernem Funktionsdruck können hingegen Halbleiter, dünne Elektronikkomponenten, Isolatoren sowie Laminierungen auf flexiblen Kunststoffsubstraten gedruckt werden. Die Einsatzgebiete gedruckter Elektronik sind demnach vielfältig und umfassen neben bedruckten Energielieferanten wie Solarzellen und Batterien auch elektrische Bauteile wie Dioden, Transistoren sowie Widerstände, Displays und Antennen. Weitere Anwendungsfelder für die Elektronik sollen mithilfe neuartiger Funktionalitäten erschlossen werden.

Zu den möglichen neuen Entwicklungen im Bereich gedruckter Elektronik gehören beispielsweise Anwendungen wie RFID. Indem zur Herstellung elektronischer Dünnschicht-Bauelemente mehrere Funktionsschichten übereinander gedruckt werden, unterscheiden sich elektronische Druckverfahren vom herkömmlichen Bilderdruck, bei dem Drucke durch das Auftragen verschiedener Farbschichten übereinander hergestellt werden.