Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel dieses Projektes ist es, umweltschonende neue Herstellungsprozesse zu realisieren. Dazu werden Metallpasten f\u00fcr den Siebdruck entwickelt, die m\u00f6glichst wenig Kupfer und fast kein Silber enthalten, aber auf Grund von hybrider Kombination aus organischen Schichten, Metall- und Kohlenstoffpartikeln und deren Selbstanordnung in dichte Schichten dennoch sehr gut leitf\u00e4hig sind.
\nZiel sind Materialinnovationen, mit denen der Resourcenverbrauch von gedruckten Elektronischen Strukturen und die R\u00fcckgewinnung der Metalle erleichtert wird. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Arbeitspaket 1 wird die Auswahl geeigneter Silber- und Kupfermaterialien ausgew\u00e4hlt, die sich zur Einarbeitung in einer Siebdruckpaste eignen. <\/p>\n
In den Arbeitspaketen 2 \u0096 5 werden die ausgew\u00e4hlten Partikel beim INM auf die Eigenschaften (Partikelgr\u00f6\u00dfe, Leitf\u00e4higkeit, Sinterverhalten) f\u00fcr eine Formulierung untersucht. Bei GSB werden Formulierungen f\u00fcr den Siebdruck entwickelt, in denen die leitf\u00e4higen Partikel Einsatz finden.
\nDie leitf\u00e4higen Pasten werden beim INM auf die Leitf\u00e4higkeit, Verdruckbarkeit, Haftung auf Glas und Folien untersucht. Die Ergebnisse fliesen in weitere Formulierungen bei GSB ein, um optimierte Pasten zu erhalten.
\nDas Sinterverhalte der einzelnen Pasten\/Partikel wird beim INM untersucht und charakterisiert. Dabei wird die Korrelation von Temperatur und Zeitdauer ermittelt, wann der Prozess des Sinterns zum Endstand kommt. Die Ermittlung der Leitf\u00e4higkeit in Abh\u00e4ngigkeit der Zeitdauer und der eingesetzten Temperaturen ist ein wichtiger Teil dieses Projektes.
\nIm Anschluss an diese Untersuchungen wird die Extrahierbarkeit der Pasten untersucht.
\nDie so gewonnenen Metallpartikel werden in neue Formulierungen eingesetzt und die Leitf\u00e4higkeit und weitere Eigenschaften untersucht. Es wird versucht die Sintertemperaturen zu reduzieren, um trotzdem noch eine gute Leitf\u00e4higkeit der Pasten zu erhalten. <\/p>\n
Der Metallanteil konnte zu 90% aus den gedruckten Schichten wiedergewonnen und konnten zu neuen Formulierungen in Siebdruckpasten eingesetzt werden. Bei der Untersuchung f\u00fcr Kupferpartikel gab es erhebliche Probleme in den Formulierungen durch Oxidation der geruckten Schichten, so dass die Leitf\u00e4higkeit nicht mehr vorhanden war. Dieser Teil wurde im Vorhaben nicht weiterverfolgt.
\nAusnahme waren Silberummantelte Kupferpartikel, die ann\u00e4hernd an industriell relevante Leitf\u00e4higkeiten bei niedrigen Temperaturen herankamen. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es gibt betr\u00e4chtliche wirtschaftliche und \u00f6kologische Anreize, die Menge des verwendeten Silbers zu reduzieren und Silber aus gedruckter Elektronik zur\u00fcckzugewinnen. Die Verringerung der in elektronischen Anwendungen verwendeten Silbermenge kann durch die Optimierung der Leitf\u00e4higkeit von Drucken auf Silberbasis erreicht werden. Ein zus\u00e4tzlicher Anreiz zur Senkung der Prozesskosten und zur Auswahl einer breiten Palette flexibler Substrate ist die Verwendung einer niedrigen Sintertemperatur. In dieser Arbeit untersuchten wir den Mechanismus der Sinterung von Silbermikropartikeln und nutzten dieses Wissen, um Silbermikropartikel auszuw\u00e4hlen, die hohe Leitf\u00e4higkeiten bei niedrigen Sintertemperaturen erreichen k\u00f6nnen.
\nWir fanden heraus, dass gef\u00e4llte Silbermikropartikel (zerst\u00e4ubte Silbermikropartikel) bei niedrigeren Temperaturen zu sintern besser geeignet sind, eine hohe Leitf\u00e4higkeit zu erreichen.
\nUm sowohl die Materialkosten als auch die \u00f6kologischen Auswirkungen der Verwendung von Silber zu reduzieren, haben wir eine Strategie entwickelt, um das in den gedruckten Strukturen verwendete Silberpulver wiederzuverwenden und es f\u00fcr die Herstellung neuer gedruckter Strukturen erneut eizusetzen.
\nIn diesem Projekt haben wir festgestellt, dass silberbeschichtete Kupferpartikel ein interessanter Kandidat f\u00fcr den Ersatz von Silber sein k\u00f6nnen. Die f\u00fcr die Herstellung solcher Pulver verwendete Silbermenge betr\u00e4gt 10 % des reinen Silbers, was sowohl die Kosten als auch den Silberverbrauch erheblich reduziert.
\nMit silberbeschichteten Leiterbahnen auf Kupferbasis konnten industriell relevante Leitf\u00e4higkeiten bei niedrigen Temperaturen erreicht werden. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die umfangreichen Untersuchungen verschiedener Silber- und Kupferpartikel beim INM und die Formulierungen der einzelnen Partikel und Kombinationen der Partikel f\u00fcr Siebdruckpasten bei GSB zeigte, dass das Sinterverhalten sehr unterschiedlich ist. Bei den Sintertemperaturen zeigte sich ab einem bestimmten Temperaturpunkt, dass die Partikel nicht weiter gesintert werden k\u00f6nnen und das Maximum erreicht ist.
\nDas Ziel verschiedene Silberpartikel, die sich in der Struktur und Gr\u00f6\u00dfe unterscheiden zu kombinieren und dadurch eine bessere Leitf\u00e4higkeit zu erzielen konnte nicht erreicht werden. Eine Reduzierung des Silberanteils f\u00fcr eine vergleichbare Leitf\u00e4higkeit war nicht gegeben, trotz Einsatz verschiedener Rohwaren in den Formulierungen.
\nJedoch erreichten Schichten bestimmter Partikeltypen fast unabh\u00e4ngig von ihrem Durchmesser Leitf\u00e4higkeiten > 20% des theoretisch erreichbaren Wertes. <\/p>\n
Das Ziel, eine umweltfreundliche Formulierung konnte dahingehend realisiert werden, dass keine L\u00f6semittel eingesetzt wurden und die Grundbasis der Formulierung auf wasserbasierenden Rohwaren aufgebaut werden konnte. Das hei\u00dft, es wurden leitf\u00e4hige Siebdruckpasten, die eine gute Leitf\u00e4higkeit bei unterschiedlichen Sintertemperaturen aufweist, entwickelt.
\nBei der Recyclingmethode wurde zuerst eine einfache Methode angewandt, die Silberpartikel mechanisch von Glas\/Folie zu entfernen.
\nEs konnte aufgezeigt werden, dass die abgel\u00f6sten Silberteile weiter leitf\u00e4hig sind und in einer erneuten Formulierung wieder eingesetzt werden k\u00f6nnen.
\nWeiterhin konnte aufgezeigt werden, dass die recycelten Silberpartikel in einer neuen Formulierung dieselbe Leitf\u00e4higkeit wie die Originalpartikel besitzen.
\nZusammengefasst konnte in diesem Projekt gezeigt werden, dass leitf\u00e4hige Siebdruckpasten aus bestimmten Silber-Pulvern bei geringen Temperaturen zu gut leitf\u00e4higen Sichten versintert werden k\u00f6nnen. Diese Schichten sind Recyclingf\u00e4hig: das Metall kann als Pulver zur\u00fcckgewonnen und direkt wieder in Pasten formuliert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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