17/05/2016
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van het Leibniz-Institut für Neue Materialien ontwikkelden een nieuwe methode om in één stap micrometers smalle geleidende banen op buigzame folie te maken.
Om touchscreens van smartphones, tablets en dergelijke te laten functioneren, worden ze aan het oppervlak voorzien van microscopisch fijne geleidende banen. Wanneer vingers daar op drukken of overheen glijden, worden elektrische circuits geopend en gesloten die de verschillende functies van de smartphone mogelijk maken. In de randen van de apparaten komen deze microscopische banen in grotere geleiders samen.
Tot nu toe moesten deze banen in meerdere stappen worden geproduceerd. De onderzoekers van het INM presenteerden een nieuwe methode die de productie van micrometers smalle geleidende banen op dragermaterialen zoals glas en buigzame folies mogelijk maakt.
Zilver
Voor het nieuwe proces gebruiken de onderzoekers fotochemische metallisering. Kleurloze zilververbindingen worden met behulp van een fotoactieve laag bij inwerking van UV-licht omgezet in elektrisch geleidend zilver. Via verschillende methoden is de zilververbinding in de vorm van banen of andere structuren op kunststoffolies of glas aan te brengen. Daarbij kunnen banen van verschillende grootten, tot de kleinste van 0,001 worden gevormd. Door belichting met UV-licht ontstaan geleidende banen.
Eerst worden de folies gecoat met een fotoactieve laag uit metaloxide nanodeeltjes. Vervolgens wordt de kleurloze, UV-stabiele zilververbinding opgebracht. Door belichting hiervan wordt de zilververbinding aan de fotoactieve laag afgebroken en worden de zilverionen gereduceerd tot elektrisch geleidend zilver. Dit proces is snel, flexibel, geschikt voor variabele grootten, economisch en milieuvriendelijk. Verdere processtappen voor de nabehandling vervallen.
Drie methoden
Er zijn drie verschillende mogelijkheden voor het opbrengen van de geleidende banen, die afhankelijk van de eisen zijn te gebruiken. Het ‘schrijven van geleidende banen’ met behulp van UV-laser is geschikt voor een eerste nieuwe ontwerp voor de geleidende banen. Voor massaproductie is deze methode echter te tijdrovend. Ook fotomaskers, die alleen aan de gewenste posities doorlaatbaar zijn voor UV-licht, kunnen voor het aanbrengen van de structuur worden gebruikt. In een semicontinu proces is deze methoden heel geschikt voor het opbrengen van geleidende banen op glas.
Momenteel werken de onderzoekers aan de derde methode, het gebruik van doorzichtige stempels. Deze verdringen de zilververbinding mechanisch. De geleidende banen ontstaan alleen op plaatsen waar nog een zilververbinding aanwezig is. Omdat de stempels uit een zachte kunststof bestaan, kan men ze op een rol leggen. Omdat ze doorzichtig zijn, werken de onderzoekers aan het INM er nu aan de UV-bron direct in de rol onder te brengen. Daarmee zijn de eerste stappen voor een rol-naar-rol-methode gezet. Hiermee kunnen structuren van geleidende banen van verschillende grootte op grote schaal op folies worden aangebracht. (foto: INM)