Accessible Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag October 26, 2016

Charakterisierung von mechanischen und elektrischen Eigenschaften funktionaler Inkjet-gedruckter Strukturen

Electrical and mechanical characterization of inkjet–printed functional structures
Christoph Beisteiner, Richard Gstöttenmayr, Thomas Altmanninger and Bernhard G. Zagar
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird ein Verfahren zum Druck leitfähiger Silber-Nanopartikeln mit einem kostengünstigen Inkjet-Drucker auf verschiedenen Substraten präsentiert. Der Fokus liegt auf der Charakterisierung der gedruckten Leiterbahnen auf unterschiedlichen Substraten, die für die Herstellung von resistiven oder auch kapazitiven Sensoren wichtig sind. Es werden Materialparameter wie der Flächenwiderstand, der Temperaturkoeffizient, elektrische Grenzwerte und die piezoresistiven Eigenschaften von gedruckten Silber-Nanopartikel untersucht. Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit werden außerdem die Impulslicht- und die thermische Sinterung vorgestellt und deren Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit bzw. den Temperaturkoeffizienten beschrieben. Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit wird der Inkjet-Druck einer Polymerlösung untersucht, mit der die gedruckte Silberschicht geschützt werden kann. Abschließend wird noch eine Langzeitstudie präsentiert, die den Umgebungseinfluss deutlich macht.

Abstract

The procedure of printing silver-nanoparticles with low-cost inkjet-printers to obtain conductive traces is presented. The main focus lies on characterizing material specific parameters, that are important for fabricating resistive or capacitive sensors. Parameters like square-resistance, temperature coefficient, strain-gauge factor and absolute maximum ratings of printed traces on different substrates were determined. Besides improving the conductivity via intense-pulsed-light sintering and thermal sintering, the influence of sintering on the temperature coefficient is described. Improving the mechanical abrasion resistance by overprinting the silver layer by a polymer layer is presented. Finally, a long-term study shows the environmental influences on the electrical conductivity of printed traces.

Danksagung

Diese Arbeit wurde durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG) mit der Projektnummer 843499 und durch die Firma WimTec Sanitärprodukte GmbH finanziert.

Erhalten: 2016-6-14
Angenommen: 2016-9-22
Online erschienen: 2016-10-26
Erschienen im Druck: 2016-11-28

©2016 Walter de Gruyter Berlin/Boston