Universelle Tinte für den Mikrokontaktdruck

"Drucken" im Mikromaßstab ist die Technologie der Zukunft zur Herstellung elektronischer Bauteile, wie sie etwa für Flachbildschirme oder (Bio-)Sensoren gebraucht werden. Metalloberflächen von einigen zehn Quadratzentimetern Größe werden bereits ohne viel experimentellen Aufwand durch eine Kombination von Mikrokontaktdruck mit einem Ätzprozess strukturiert. An einer einfachen Produktionstechnologie, die auch für große Oberflächen breit anwendbar ist, wird geforscht. Forscher von Philips Research in Eindhoven, Niederlande, haben nun eine universell einsetzbare "Tinte" für den Mikrokontaktdruck entwickelt.

Erster Schritt beim Mikrokontaktdruck ist die Herstellung eines elastischen Kunststoff-Stempels mit Hilfe einer Gussform. Der Stempel wird dann mit einer speziellen "Tinte" beladen und auf die zu bedruckende Metalloberfläche gedrückt. Die Tinte bleibt haften und bildet die Mikrostruktur des Stempels in Form einer monomolekularen Schicht ab. Diese Monolage wirkt beim anschließenden Ätzprozess als korrosionsbeständige Maske: Beschichtete Stellen werden nicht angegriffen, das Metall an unbedruckten Stellen wird dagegen weggeätzt und so die Mikrostruktur auf das Metall übertragen. Zum Einsatz kommen Edel- und Münzmetalle, aber auch Materialien mit oxidischer Oberfläche, wie Silicium und Aluminium. Für beide Typen muss eine unterschiedliche Art von Tinte verwendet werden, damit diese haftet: Edel- und Münzmetalle brauchen Tintenmoleküle, die über eine Metall-Schwefel-Bindung anknüpfen können. Oxidoberflächen binden Moleküle mit einer Säuregruppe, wie Carbon- oder Phosphonsäuren. Substrate mit mehreren Metalltypen an der Oberfläche sind so nicht einfach strukturierbar. Auch können die gleichen Strukturen nicht nacheinander mit dem selben Stempel auf verschiedene Substrate gedruckt werden, da der einmal beladene Stempel nicht "abgewaschen" und mit anderer Tinte neu beladen werden kann. Die Herstellung eines neuen Stempels ist aber der aufwändigste Schritt im ganzen Prozess.

Die Forschergruppe um Dirk Burdinski hat nun eine universell einsetzbare Tinte entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Mischung beider Tintentypen, die das schwefelhaltige Octadecanthiol und Octadecanphoshonsäure enthält. Werden Stempel aus Polydimethylsiloxan damit beladen, können beide Metalltypen bedruckt werden. Die einzelnen Tintenkomponenten werden dabei selektiv aus der Mischung auf die jeweilige Oberfläche übertragen, ohne sich gegenseitig zu stören. Interessant ist eine solche universelle Tinte beispielsweise auch für die Beschichtung mikrofluidischer Systeme diagnostischer Chips, da diese häufig Innenwandstrukturen aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Auch elektronische Komponentenblöcke, bei denen es auf eine gute Haftung der schützenden Materialschicht an verschiedene Bauteile ankommt, könnten so erst an der Oberfläche homogenisiert und dann besser versiegelt werden.

Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh)