In der gedruckten Elektronik dominieren Verfahren wie Inkjet-, Tief- und Siebdruck, doch bietet auch der Flexodruck eine Vielzahl an technischen Möglichkeiten. Dabei müssen die Stärken und Schwächen des Druckverfahrens in diesem Anwendungsgebiet genau bekannt sein. Angesichts der Vielfalt von zu verdruckenden Materialien kommt es darauf an, ein jeweils maßgeschneidertes Druckverfahren und manchmal auch unkonventionelle Prozesstechnik zu verwenden. Erfahren Sie mehr im eDossier “Flexodruck für gedruckte Elektronik”.
Tiefdruck, Inkjet und Siebdruck sind die mittlerweile geradezu klassischen Druckverfahren der gedruckten Elektronik, die in 90% der in der wissenschaftlichen Literatur beschriebenen Fälle einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen. In diesem Beitrag widmet sich der Autor jedoch den spezifischen Besonderheiten des Flexodrucks. Hierzu werden wir den Ablauf des Druckvorgangs, die spezifischen Besonderheiten bei der Übertragung des Druckfluids und die kritischen Parameter analysieren und begründen, weshalb dieses Verfahren für bestimmte Druckaufgaben der gedruckten Elektronik vorteilhaft, ja geradezu unabdingbar ist.
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Der Prozessablauf beim Flexodruck
Das Druckfluid wird beim Flexodruck durch eine gravierte, zumeist keramische Rasterwalze aus einem Farbvorratsbehälter entnommen. Die Fluidmenge ist hierbei durch das Schöpfvolumen der Gravur auf dieser Walze vorgegeben. Mittels einer Rakel wird überschüssiges Druckfluid von der Rasterwalze entfernt. Das Rakelmesser übt zudem eine erhebliche Scherung auf den Fluidfilm auf der Walzenoberfläche aus. Damit erreicht man speziell bei partikulären Dispersionen, etwa bei Silberleitlacken, eine vorübergehende Verminderung des Fließwiderstandes sowie die Auflösung von möglichen Agglomeraten.
Unmittelbar darauf gelangt der Fluidfilm auf die flexible Druckform, wo sie die feinen, druckenden Strukturen formgenau benetzen muss, ohne in die ZwischenGrößenordräume abzufließen. Von der Druckform wird das Fluid auf das Drucksubstrat übertragen. Speziell bei dünnflüssigen Druckfluiden besteht hier die Gefahr, dass das Fluid im Druckspalt zwischen Druckform und Drucksubstrat seitlich verpresst wird. Verschaffen Sie sich einen tieferen Einblick, indem Sie das Dossier in unserem Shop downloaden.
Daher ist es beim Einrichten der Flexodruckmaschine üblich den Formzylinder gegenüber der Substratoberfläche in einer fixen Beistellposition derart zu arretieren, dass sich die elastische Druckform und das Substrat gerade so und unter minimalem Anpressdruck berühren. Dieser Punkt ist gerade im funktionalen Druck von großer Bedeutung.
Analysiert man Arbeiten zum Flexodruck aus dem funktionalen Bereich, dann stellt man hier bedeutende Unterschiede in der Handhabung des Prozesses fest. Bisweilen lässt man den Formzylinder wie beim Tiefdruck unter Ausübung einer stets konstanten Anpresskraft auf dem Substrat abrollen. Dies aber führt zur gänzlich anderen Benetzungsdynamik des Drucksubstrats: die Bildung eines Farbsaumes entlang von Druckrändern und der Verlust an Abbildungsgenauigkeit sind typische Merkmale.
So wenig ein solches Vorgehen der präzisen Reproduktion feiner Druckstrukturen dienlich ist, so nützlich kann die seitliche Verpressung von Druckfluid aber bei der Herstellung homogener Vollflächen sein, wie wir weiter unten am Beispiel des Druckens organischer Solarzellen sehen werden. Der Punkt ist hier, dass der funktionale Flexodruck unterschiedliche Prozessfenster bietet, die man den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend ausnutzen kann.
Die besondere Relevanz dieser Frage sei am Beispiel des Aufdruckens einer Silberelektrode diskutiert, die man auf eine elektrische Isolatorschicht aus einem Polymer aufdrucken möchte. Ein typisches Beispiel ist das Drucken der Gate-Elektrode eines Dünnfilmtransistors. Hier kommt es darauf an, harte etwa 2 μm große Silberpartikel auf einer weichen, nur etwa 1 μm starken Polymerschicht zu deponieren, ohne diese darin nennenswert einzudrücken. Laden Sie sich das komplette eDossier “Flexodruck für gedruckte Elektronik” direkt im Shop runter.
