Sensor-Leiter: Tinte ersetzt Draht

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Moderne Technik stecken voller Sensoren. Die optimale Luftmenge im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors regeln etwa thermoelektrische Strömungssensoren.

Diese messen, welche Mengen eines Gases oder einer Flüssigkeit in eine bestimmte Richtung fließen. Eine andere Verwendung finden solche Sensoren in der Medizin: Dort regulieren sie minimale Medikamentenmengen.

Entscheidend für die Funktion dieser thermoelektrischen Sensoren ist der richtige Kontakt: Die aus einem Silizium-Wafer und einer Membran bestehenden Messfühler sind in einer Leiterplatte eingebettet. Damit der Strom zwischen den Kontakten des Sensors und der Leiterplatte fließen kann, muss eine Leiterbahn geschaffen werden – Experten sprechen von der ‘Kontaktierung’.

“Bisher hat man für die Kontaktierung hauptsächlich Drahtbonds verwendet – also dünne Drähte”, sagt Christian Werner, Projektleiter Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen. “Doch Drahtbonds stehen hervor und beeinträchtigen deshalb das Strömungsverhalten der Gase und Flüssigkeiten. Das kann hochpräzise Messungen beeinflussen.”

Die Forscher haben deshalb eine neue Technik entwickelt: das ‘INKtelligent printing’. Statt eine Leiterbahn zu verdrahten, drucken die Forscher die Leiterbahnen. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um ein berührungsloses Aerosoldruckverfahren.

Das Besondere daran ist die Tinte: “Die Suspension enthält Nano-Silberpartikel in einem speziellen Lösungsmittel”, so Werner. “Damit lassen sich extrem dünnschichtige Leiterbahnen drucken.” Eine anschließende thermische Behandlung aktiviert dann die elektrische Leitfähigkeit der Verbindungen.