Untersuchung des Prägefoliendrucks im Hinblick auf die Anwendung im Elektronikbereich

Die konventionellen Druckverfahren, wie Sieb-, Tief -, Flexodruck, und Inkjet sind für die Herstellung von funktionellen elektrischen Schichten sehr verbreitet. Mit diesen Verfahren ist es möglich, RFID-Antennen, OLEDs, Displays, Sensoren, Transistoren und andere elektronische Bauteile zu drucken. Ein weiteres interessantes Verfahren zur Herstellung der elektronischen Bauteile ist der Prägefoliendruck. In der grafischen Industrie wird dieses Verfahren im Verpackungssektor oder für Sicherheitslösungen eingesetzt. Die hoch-vakuum aufgedampften Metallschichten der Prägefolie, oft aus Aluminium oder Gold, sind meistens sehr homogen. So besitzen sie gute elektrische Eigenschaften. Zusätzlich sind die Metallschichten sehr dünn und bereits mit einer Lackschicht geschützt. Flexibilität, Fertigungskosten und die anderen aufgezählten Vorteile zeigen die Eignung des Prägefoliendrucks für die Anwendung im Elektronikbereich. Jedoch gibt es einige Probleme auf dem Weg zur Massenproduktion von elektronischen Bauteilen mittels des Prägefoliendrucks. Da der Prägefoliendruck derzeit vor allem für die Veredelung dekorativer Elemente in der grafischen Industrie verwendet wird, sind die Eigenschaften, wie Homogenität, Auflösung und Schichtdicke der geprägten Strukturen, nur in bestimmten Grenzen relevant und wurden somit bis jetzt nicht bewertet. Beim Drucken der hochwertigen elektronischen Bauteile sind diese Eigenschaften sehr wichtig, da die funktionellen Schichten zuverlässig, stabil sowie wiederholbar sein sollen. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Prozessgrenzen des Prägefoliendrucks für die Prägefoliendruckmaschinen und die Prozessmaterialien, die derzeit auf dem Markt verfügbar sind, zu definieren. Dazu wird erstmalig eine wissenschaftliche Analyse des Prägefoliendruckvorgangs durchgeführt. Aufgrund dessen werden die definierten Einflüsse auf die Prägeergebnisse untersucht und je nach ihrer Bedeutung im Prägefoliendruckprozess klassifiziert. So wird das Verfahren analysiert und für mögliche Anwendungen im Elektronikbereich beurteilt. Des Weiteren wird untersucht, ob es möglich ist, die gefundenen Grenzen des konventionellen Verfahrens durch die Kombination des Prägefoliendrucks mit anderen Technologien zu erweitern. Damit wird die Möglichkeit geprüft, das Prägefoliendruckverfahren für noch mehr Anwendungen einsetzen zu können.

The conventional printing processes such as screen, gravure, flexographic printing and also inkjet are very common for the application of functional electrical layers. Using them it is possible to print RFID antennas, OLEDs, displays, sensors, transistors and other electronic devices. Another interesting method for manufacturing of electronic devices is hot stamping technology. It is used extensively in the graphics industry for packaging or security applications. The high-vacuum deposited metal layers of hot stamping foils, which are often aluminum or gold, are usually very homogenous. Thus they possess good electrical properties. Additionally, the metal layers are very thin and already protected with a varnish layer. Flexibility, manufacturing costs and the other advantages make hot stamping very suitable for the electronic industry. However, there are some challenges to overcome in order to mass produce electrical devices using hot stamping. Since hot stamping technology is currently mainly used for finishing decorative elements in the graphics industry, properties such as homogeneity, resolution and thickness of the hot stamped layers are within certain limits relevant and were therefore not reviewed until now. For producing high quality electronic devices these properties are relevant, since the layers have to be functional, reliable and stable over time, as well as reproducible. The aim of this research was to define the process boundaries of hot stamping for the machines and process materials that are currently available on the market. A scientific analysis of the hot stamping process was performed for the first time. The analytical factors influencing the results were reviewed and categorized depending on their significance on the hot stamping process. The existing technology was analyzed and assessed for possible applications in the field of electronics. Furthermore, the possibility to spread the conventional method boundaries using a combination of hot stamping with other technologies was also investigated. Therefore, examining the possibility of being able to use the hot stamping for even more applications.