MikSin

Bauteile unterschiedlicher Materialien können durch den Auftrag leitfähiger Strukturen mittels verschiedener Druckverfahren funktionalisiert werden, indem diese Strukturen als Leiterbahnen zur Ansteuerung elektronischer Bauteile oder als Heizelemente verwendet werden. Für die abschließende Einstellung der Leitfähigkeit der gedruckten Strukturen ist ein nachgelagerter Sinterprozess der leitfähigen Tinten erforderlich, der üblicherweise in konventionellen Öfen durch den direkten Wärmeeintrag in die Bauteile vorgenommen wird.

Das Forschungsziel besteht daher darin, den Energieeintrag in die Halbzeuge mittels der Bestrahlung mit Mikrowellen vorzunehmen. Indem in den leitfähigen Strukturen durch ein äußeres elektromagnetisches Feld Wirbelströme induziert werden, können diese selektiv erwärmt und in der Folge gesintert werden. Somit kann der Bereich funktionalisierbarer Materialien um temperaturempfindliche und zugleich mikrowellentransparente Substrate erweitert werden. Diese sollten von den Mikrowellen weitgehend unbeeinflusst bleiben und erfahren eine Erwärmung höchstens lokal in unmittelbarer Nachbarschaft zu den zu sinternden Leiterbahnen.

Um den experimentellen Aufwand im Projekt sinnvoll zu begrenzen, sollen die Arbeiten begleitet werden durch die Simulation der elektromagnetischen Felder für ausgewählte Proben in den Mikrowellenöfen, um etwa durch die Probengeometrie bzw. die dielektrischen Eigenschaften der Proben hervorgerufene hot spots vorab identifizieren zu können.

Durch vorhersehbar kürzere Lieferzeiten, damit einhergehende Einsparpotenziale und die direkte Anbindung der Simulation an die Produktion bleiben KMUs in der Kleinserienfertigung wettbewerbsfähig. Die Erweiterung der Materialbasis um temperaturempfindliche und zugleich mikrowellen-transparente Substratmaterialien stellt einen wesentlichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik dar, der den Industriepartnern die Möglichkeit der Entwicklung neuartiger Produkte eröffnet.