Funktioniert auch auf Glas 25.04.2016, 09:15 Uhr

Schaltkreise lassen sich jetzt biegen und dehnen

Knöpfe, Tasten und Schalter zur Bedienung von Elektrogeräten sind künftig überflüssig. Ersetzt werden sie durch Displays auf beliebig geformten Griffen, mit denen die Geräte mechanisch bedient werden. Oder auf einer ebenso beliebig geformten Oberfläche. Möglich macht das eine Entwicklung von Forschern des Leibniz-Instituts für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken. 

Saarbrücker Forschern ist es gelungen, elektrische Leiterbahnen auf dünnen, elastischen Folien aus Silikon herzustellen. Sie sind relativ unempfindlich gegenüber Stauchungen und Dehnungen. Dadurch können sich elektrische Schaltkreise an die Krümmungen der Geräte anpassen.

Saarbrücker Forschern ist es gelungen, elektrische Leiterbahnen auf dünnen, elastischen Folien aus Silikon herzustellen. Sie sind relativ unempfindlich gegenüber Stauchungen und Dehnungen. Dadurch können sich elektrische Schaltkreise an die Krümmungen der Geräte anpassen.

Foto: INM

Den INM-Wissenschaftlern ist es gelungen, auf einer flexiblen Silikonfolie elektrische Schaltkreise abzuscheiden. Diese können in glatte und gekrümmte Oberflächen integriert werden und durch Antippen zur Bedienung genutzt werden und Anzeigefunktionen haben. Sie seien „relativ unempfindlich gegenüber Stauchungen und Dehnungen“, sagen die Forscher.

UV-Licht zaubert Leiterbahnen auf die Oberfläche

Das Team von Peter William de Oliveira, in Personalunion Leiter des Bereichs Optische Materialien und des INM-Innovationszentrums, hat die Schaltkreise mit einer Technik namens Fotochemische Metallisierung realisiert. „Zuerst überziehen wir die Silikonfolien mit einer fotoaktiven Schicht aus Metalloxid-Nanopartikeln. Anschließend bringen wir eine speziell entwickelte Flüssigkeit auf, die farblose Silberionen enthält“, so de Oliveira. Bei der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht wandeln diese sich in metallisches, elektrisch leitendes Silber um.

Elektrische Leiterbahnen nur wenige Mikrometer breit

Das UV-Licht wirkt nicht flächig auf die Folie ein. Es fällt vielmehr durch eine Maske, ähnlich wie bei der Herstellung von Mikroprozessoren und Speicherchips. Dort, wo es auftrifft, entstehen beispielsweise feine elektrische Leiterbahnen oder andere Strukturen. Diese sind nur wenige Mikrometer breit, sodass sie für das menschliche Auge unsichtbar sind. Wenn es nicht um Massenproduktion geht sollen UV-Laser eingesetzt werden, die die Strukturen robotergesteuert auf die vorbehandelte Fläche schreiben.

Elektronik aus der Druckmaschine

Die bisher im Labor in Handarbeit hergestellten Folien sind gerade mal postkartengroß. Gemeinsam mit einem Industriepartner, den die INM-Forscher noch suchen, soll die Produktionstechnik automatisiert werden. Die Silikonfolie soll, ähnlich wie beim Zeitungsdruck, fortlaufend beschichtet und bestrahlt werden. Am Ende wird die fertige elektrische Schaltung einfach aufgerollt. Auf diese Weise werden bereits organische Leuchtdioden und Solarzellen aus Kunststoff hergestellt.

Das Verfahren funktioniert nicht nur auf biegsamen Folien, sondern auch auf Glas, etwa dem, das für Touchscreens von Smartphones und Tablet-PCs genutzt wird. Darauf befinden sich mikroskopisch kleine und damit unsichtbare Leiterbahnen, die die Berührungen als Bedienungsbefehle weitergeben. Diese werden bisher in mehreren Schritten hergestellt. Künftig reicht ein einziger.

Wird auf der Hannover Messe sicherlich die Publikumsaugen auf sich ziehen: die autonome Kugel „FreeMotionHandling“ von Festo. 

Wird auf der Hannover Messe sicherlich die Publikumsaugen auf sich ziehen: die autonome Kugel „FreeMotionHandling“ von Festo. 

Foto: Festo

Ihre Ergebnisse und Möglichkeiten zeigen die Entwickler auf der Hannover Messe am Stand B46 in Halle 2 im Rahmen der Leitmesse Research & Technology vom 25. bis 29. April. 

Von Wolfgang Kempkens

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