Projektbeschreibung
Der Druck von leitfähigen Strukturen bis hin zu elektronischen Baugruppen hat sich in der jüngeren Vergangenheit als eine Alternative zu konventionellen photolithographischen Verfahren etabliert, die in einer Reihe ganz unterschiedlicher Branchen wie dem Automobilbau, der Medizintechnik, der Telekommunikationstechnik oder der Luft- und Raumfahrt ein hohes Wachstum sowohl qualitativ hinsichtlich neuer Anwendungsfälle als auch quantitativ hinsichtlich des darauf basierenden Produktionsvolumens verzeichnet. Die für die Herstellung von MID-Baugruppen eingesetzten Drucktechniken wie z.B. das Inkjet-Druckverfahren basieren auf der Verarbeitung niedrigviskoser Tinten wie verdünnten Polymerlösungen, Dispersionen von Precursor-Partikeln oder Dispersionen direkt leitfähiger Nanopartikel, zumeist Silber oder Gold, ohne zusätzliche Bindemittel. In allen Fällen ist eine thermische Nachbehandlung der gedruckten leitfähigen Struktur in Form eines Temperns bei einer gewissen Temperatur über eine gewisse Temperdauer hinweg erforderlich.
In der Vergangenheit wurden vor allem zwei technologische Ansätze für das Sintern gedruckter Partikel-Strukturen verfolgt, das Sintern basierend auf einem konventionellen Heizprozess sowie das Laser-Sintern. Das Sintern über konventionelles Heizen beruht auf den bekannten Mechanismen der Wärmeübertragung (Wärmestrahlung und -leitung sowie Konvektion). Da die erforderlichen Sintertemperaturen typischer-weise im Bereich von 150°C…250°C liegen und vergleichsweise lange Sinterzeiten von typischerweise 60 min erforderlich sind, ist dieser Sinterprozess für schnelle industrielle Produktionsprozesse ungeeignet und bedeutet überdies einen erheblichen thermischen Stress für die verwendeten Substratmaterialien. Insbesondere ist die Menge der bei diesem konventionellen Sinterprozess einsetzbaren Substratmaterialien begrenzt auf solche, deren Schmelz- oder Glasübergangstemperatur oberhalb der Sintertemperatur liegt.
Somit besteht der Bedarf für eine schnelle, einfach zu handhabende und kosteneffektive Sintertechnik, die zudem im Unterschied zum konventionellen Sintern selektiv die gedruckten leitfähigen Strukturen erwärmt. Diese Anforderungen werden durch das Sintern mittels Mikrowellen erfüllt.
