Möglichkeiten und Herausforderungen des Funktionsdrucks mittels Inkjettechnologie, gezeigt an zwei Anwendungsbeispielen.

Dissertation Stephan F. Jahn, Band 3, Scripts Precision and Microproduction Engineering
1. Auflage 2012
ISBN: 978-3-942267-35-9
Verlag: Wissenschaftliche Scripten

Buch, Deutsch, Band Band 3, 201 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 380 g

Reihe: Scripts Precision and Microproduction Engineering

Der vorliegende dritte Band der Schriftenreihe ist der Nutzung von digitalen Druckverfahren zur Erzeugung funktionaler Strukturen gewidmet. Drucktechnologien sind auf Grund ihrer Eignung zur effektiven Strukturierung gr0ßer Flächen auch für die Produktion funktionaler Strukturen interessant. So wird mit der Digitaldrucktechnologie ein exibles Verfahren erschlossen, welches hinsichtlich Geschwindigkeit und Flexibilität sowie der berührungslosen Arbeitsweise eine interessante Ergänzung zu anderen Fertigungsverfahren der Mikrostrukturtechnik darstellt. Herr Jahn hat im Rahmen seiner Dissertation das Drucken
mittels Piezoinkjet untersucht und dabei sich insbesondere der Erzeugung elektrischer Funktionalitäten durch die Entwicklung und Anwendung silberbasierter Tinten konzentriert.
In einem zweiten Schwerpunkt seiner Arbeit untersucht er ein neues Fertigungsverfahren zur Herstellung von Mikrosieben unter Nutzung von Mikrotropfen, die durch das Drucken dimensioniert und appliziert werden. Die Beispiele umreißen die Anwendungsgebiete von Drucktechnologien, die sowohl zur Erzeugung zweidimensionaler Funktionalitäten als auch für die Herstellung körperlicher Strukturen geeignet sind.

Autoren/Hrsg.

Jahn, Stephan F.

Schubert, Andreas

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung und Herangehensweise

2 Funktionsdruck mittels Inkjettechnologie
2.1 Inkjettechnologien im Überblick
2.1.1 Denition und Systematik
2.1.2 Continuous Inkjet
2.1.3 Thermischer Inkjet
2.1.4 Piezoinkjet
2.2 Herausforderungen des Funktionsdrucks
mittels Inkjet
2.2.1 Begrisklärung Funktionsdruck
2.2.2 Funktionsdrucker der Inkjettechnologie
2.3 Begriff „Verdruckbarkeit“
2.4 Strukturbildung im Inkjet
2.5 Formulierung von Inkjettinten
3 Herstellung von Silberschichten basierend auf MOD-Verbindungen
3.1 Herausforderungen bei der Erzeugung leitfähiger Strukturen mittels Inkjettechnologie
3.2 Anwendungsfelder inkjetgedruckter Silberstrukturen
3.3 Silbertinten für den Inkjet
3.3.1 Designkonzepte
3.3.2 Formulierung von MOD-Silbertinten
3.3.3 Sinterprozess
3.4 MOD-Silberpräkursoren und Tintenansatz
3.4.1 MOD-Silberpräkursoren
3.4.2 Herstellung und Eigenschaften des Tintenansatzes
3.5 Drucktechnische Erzeugung von Silberstrukturen
3.5.1 Substratauswahl und Präparation
3.5.2 Sintermethode Heißsintern
3.5.3 Verdruckbarkeit
3.6 Charakterisierung gedruckter und gesinterter Strukturen
3.6.1 Einzeltropfen
3.6.2 Leiterzüge
3.6.3 Vollflächige Strukturen
3.6.4 Untersuchung der Strukturtreue
3.6.5 Elektrische Leitfähigkeit
3.6.6 Haftfestigkeit gesinterter Schichten
3.7 Charakterisierung und Weiterentwicklung des Sinterprozesses
3.7.1 Charakterisierung des Sinterprozesses
3.7.2 Alternative Sinterverfahren
3.8 Weiterentwicklung der MOD-Silbertinte
3.8.1 Entwicklungsbedarf und Herangehensweise
3.8.2 Lösemittel- und Konzentrationsvariation
3.8.3 Optimierung der Tinte
4 Herstellung von polymeren Mikrosieben mittels Inkjettechnologie
4.1 Mikrosiebe: Begrisklärung und Herstellungsverfahren
4.2 Fertigung von Mikrosieben mittels Inkjettechnologie
4.2.1 Grundprinzip und Modell zur Porenbildung
4.2.2 Substratauswahl und Substratpräparation
4.2.3 Auswahl der Porenflüssigkeit
4.2.4 Realisierung des Herstellungsprozesses
4.3 Charakterisierung der Mikrosiebe
4.3.1 Einzelporen
4.3.2 Einstellung des Porendurchmessers durch Variation des Tropfenvolumens
4.3.3 Einstellung des Porendurchmessers durch Variation der Mikrosiebdicke
4.3.4 Statistische Betrachtung des Porendurchmessers
4.3.5 Fehlereinflussanalyse
4.3.6 Korrektur des Modells zur Porenbildung
4.4 FEM-Simulation der mechanischen Festigkeit
4.4.1 Bedeutung der mechanischen Festigkeit von Mikrosieben
4.4.2 Herangehensweise
4.4.3 Untersuchte Porenmuster
4.4.4 Implementiertung in COMSOL Multiphysics
4.4.5 Ergebnisse der Simulationen
5 Bewertung der Möglichkeiten und Herausforderungen des Funktionsdrucks mittels Inkjettechnologie
6 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
A Anhang
A.1 Physikalische Charakterisierung der Inkjettinten
A.2 Verwendete Substrate und Lösemittel
A.3 Mikroskopische und spektroskopische Untersuchungen
A.4 Schichtprole, -rauheiten und -dicken
A.5 Verwendete Waveforms
A.6 Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit nach van der Pauw
A.7 Experimentelle Details der Haftfestigkeitsuntersuchungen
A.8 Bestimmung des Tropfendurchmessers
A.9 Bestimmung der Positioniergenauigkeit
Lebenslauf
Danksagung