Bayer MaterialScience: Folientechnologien für gedruckte Polymerelektronik

Bayer MaterialScience hat ein umfangreiches Technologie-Knowhow und eine breite Materialpalette für Kunden aufgebaut, die Polycarbonat-Folien mit elektronischen Funktionen bedrucken und im Film-Insert-Molding (FIM)-Verfahren zu 3D-Elektronikbauteilen verarbeiten. "Diese so genannte gedruckte Polymerelektronik gilt als Zukunftstechnologie zur wirtschaftlichen Produktion von hochintegrierten, komplex geformten Elektronikkomponenten", erklärt Dirk Pophusen, Leiter Business Development für funktionale Folien in der Region Europa, Naher Osten, Afrika, Lateinamerika bei Bayer MaterialScience.

Schätzungen des britischen Marktforschungsunternehmens IDTechEx zufolge wird der globale Markt für Polymerelektronik bis zum Jahr 2020 auf fast 100 Milliarden Dollar und nur fünf Jahre später auf 250 Milliarden Dollar wachsen. "Davon wollen wir mit unserem Foliengeschäft profitieren und setzen bei allen Schritten der Bauteilumsetzung auf eine enge Kooperation mit den Herstellern dieser Elektronikmodule. Unser Ziel ist es, gemeinsam maßgeschneiderte Lösungen zu erarbeiten", so Pophusen weiter.

Folien bieten in der gedruckten Polymerelektronik mehrere Vorteile. Sie sind auf engem Raum mit mehreren elektronischen Funktionen wie Schaltbildern, Aktuatoren, Sensoren und Antennen bedruckbar, die bisher als separate Komponenten aufgebracht werden mussten. Die Integration dieser Funktionen verringert deshalb den Teilebedarf sowie den Logistik- und Montageaufwand. Das Ergebnis sind kompakte, einbaufertige "All in One"-Elektronikmodule, die nur sehr wenig Bauraum benötigen und daher dem Trend zur Miniaturisierung in der Elektronik entsprechen.

Neue Hardcoat-Folie – verformbar, abriebfest und chemikalienbeständig
Die dreidimensional verformbare Hardcoat-Folie Makrofol® HF ist laut Bayer eine aktuelle Produktinnovation. Die gute Verformbarkeit der Folie – es lassen sich auch enge Radien und hohe Ziehtiefen damit umsetzen – beruht darauf, dass die Kratzfestbeschichtung nur vorgehärtet ist und erst nach dem Verformen endgültig mit dem Licht handelsüblicher UV-Lampen ausgehärtet wird. Die Polycarbonat-Folie ergibt Oberflächen mit Tiefenglanz, die chemisch sehr beständig und abriebfest sind. Sie soll unter anderem bei dreidimensionalen Anzeigeelementen dem Trend zu Hochglanz-Klavierlackoptiken gerecht werden, die mit "Verschwindeffekt"-Techniken kombiniert sind. Diese lassen die Konturen von Leuchtsymbolen im ausgeschalteten Zustand scheinbar verschwinden (Black-Panel-Technologie).

Künstliche Muskeln und leuchtende 3D-Oberflächen
Außerdem verfügt Bayer MaterialScience nach der Akquisition der Artificial Muscle Inc. über das Knowhow, elektroaktivierbare, künstliche Muskeln als Aktuatoren und Sensoren herzustellen und in Systeme zu integrieren. Damit werden zum Beispiel Touchscreen-Felder "fühlbar", weil sie eine taktile Rückmeldung bei Berührung des Displays geben. Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Tasten sind sie dabei weitestgehend verschleißfrei.

Daraus ergeben sich große Einsatzchancen zum Beispiel bei der Fertigung von Smart-phones, Gamecontrollern und Touchpads sowie im Automobilbau. So hat Bayer MaterialScience auf Basis einer Polycarbonat-Folie mit Partnern den Prototyp einer einteiligen, großflächigen 3D-Mittelkonsole entwickelt, in die unter anderem als zentrales Bedienelement ein kapazitiver und zugleich elektroaktivierbarer Schalter integriert ist. Das Bauteil ist als Exponat auf dem Stand von Bayer MaterialScience auf der Kunststoffmesse "K 2010" in Düsseldorf zu sehen.

Neben elektronischen Elementen kann im FIM-Verfahren auch die "Funktion" Licht in entsprechende 3D-Folienbauteile integriert werden. Als Lichtquelle können dabei konventionelle Technologien mit LEDs zum Einsatz kommen, aber auch flächige Elektrolumineszenzsysteme. Zurzeit arbeitet Bayer MaterialScience zum Beispiel gemeinsam mit der Add-Vision Inc. daran, flexible polymere organische Leuchtdioden mittels Druckverfahren auf Polycarbonat-Folien aufzubringen. Diesen so genannten P-OLEDs wird eine große Zukunft unter anderem bei der Herstellung von Displays vorausgesagt.

Leitfähige Nano-Tinten für biegsame Schaltungen
Unter dem Namen BayInk® entwickelt Bayer MaterialScience leitfähige und verformbare Nano-Tinten, unter anderem für die gedruckte Polymerelektronik. Diese lassen sich mit konventionellen Drucktechniken wie etwa InkJet digital auftragen. Je nach Verfahren können Linienbreiten mit einer Auflösung von weniger als 30 Mikrometern umgesetzt werden, die für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar sind. Leiterbahnen, Kontakte und Elektroden lassen sich auf diese Weise wesentlich einfacher und effektiver aufbringen als mit gängigen Verfahren, die meist aufwändiger und energie- und materialintensiver sind. Die Tinten haften fest auf verschiedensten Kunststoff-Folien wie etwa Makrofol® und Bayfol® und auf anderen biegsamen Materialien, aber auch auf starren Untergründen. Ihr Einsatzspektrum ist vielfältig. So könnten sie etwa als unsichtbare Leiterbahnen den komplexen Aufbau von Touchscreens vereinfachen.

K 2010, 27.10.–3.11.2010, Düsseldorf, Halle 6, Stand A 75

Bayer MaterialScience AG, Leverkusen

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