Mit additiver Fertigung (additive manufacturing, AM) lassen sich funktionale Strukturen (z. B. Sensoren, Elektroden, Fine-Pitch-Interconnects, Metamaterialien etc.) nachhaltiger und umweltfreundlicher und potenziell zu deutlich geringeren Kosten pro Fläche im Vergleich zu etablierten subtraktiven Photolithographieverfahren drucken. Darüber hinaus können durch additive Fertigung mehrere Materialien gleichzeitig realisiert werden, um komplexe 3D-Strukturen zu bilden. Dies ermöglicht völlig neue Designmöglichkeiten.

Eine derzeit führende Technologie für additiv gefertigte Elektronik ist der Tintenstrahldruck, der relativ kostengünstig ist, aber für viele Anwendungen im Feld nicht die erforderlichen Auflösungen bietet. EHD-Tintenstrahldruck ist eine neue additive Technologie, die Druckauflösungen von weniger als 1 µm bietet. Aufgrund der starken Durchsatzbeschränkungen der derzeit auf dem Markt erhältlichen Einzeldüsensysteme ist es in der Industrie noch nicht weit verbreitet.

Die Innovation hinter den gemeinsamen Entwicklungsbemühungen von SAL und Scrona ist ein Mehrdüsen-EHD-Drucksystem mit der Flexibilität, die in einer F&E-Umgebung erforderlich ist. Mit Scronas Prototyp-MEMS-Druckköpfen als Herzstück bietet das System Druckauflösungen von < 1 µm, selbstausrichtenden Multimaterialdruck, In-situ-Prozessinspektion für effiziente Tintentests, präzise 3D-Positionierungs- und Ausrichtungsmöglichkeiten, In-situ-Wärmebehandlung und mehr. Die MEMS-Druckköpfe mit mehreren Düsen bieten nicht nur einen höheren Durchsatz, sondern auch einen robusteren Druck (reduzierte Verstopfung, große Abstandshöhe) und die optimierten Düsen bieten eine viel breitere Tintenkompatibilität, z. in Bezug auf den Viskositätsbereich.

SAL bietet Industriepartnern, die Technologien entlang der Wertschöpfungskette elektronikbasierter Systeme - vom Wafer bis zum intelligenten System - entwickeln wollen, Auftrags- und kooperative Forschung. Der Anwendungsbereich ist breit gefächert: „Wir können den EHD-Drucker für selektive Reparaturen und Modifikationen, schnelles Prototyping oder den Druck von fortschrittlichen Materialien einsetzen. Von Temperatursensoren über das Design von Metamaterialien bis hin zu biomedizinischen Anwendungen – nach oben hin gibt es keine Grenze", sagt Goran Mišković, Senior Scientist in der Forschungsgruppe Heterogene Integrationstechnologien bei SAL.

 

Technische Details des EHD-Druckers:

  • Tröpfchenvolumen im Attoliter-Bereich
  • Druckauflösung <1-10 µm (abhängig von Tinten- und Bedruckstoffeigenschaften)
  • 150x150 mm Druckfläche
  • Multi-Düsen- und Multi-Material-Druckköpfe
  • Minimales Flüssigkeitsvolumen von <1µL für das Vorfüllen des Druckkopfes
  • Kompatibel mit einer Vielzahl von Substraten (Si-Wafer, Polymere, Keramik, Gläser usw.)
  • Kompatibel mit vielen Lösungsmitteln (polar, apolar)