DE102012203166A1

DE102012203166A1 - Method for manufacturing electrical conductive structures used in solar cell, involves locally defining nanoparticle connected energy input for each position on substrate during thermal treatment, to produce conductive structures

Info

Publication number: DE102012203166A1
Application number: DE201210203166
Authority: DE
Inventors: Harald Gross
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-08-29

Abstract

A layer of patterning material containing metallic nanoparticles is applied over the whole area on a substrate. The nanoparticle connected energy input for each position on the substrate is locally defined during thermal treatment, to produce the electrical conductive structure. Subsequently, a corresponding layer portion which contains energy input on the substrate remains stable, and the remaining layer is removed during thermal treatment. The substrate is made of glass, ceramic, semiconductor, plastic, paper, or organic material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen elektrisch leitfähiger Strukturen, bei dem eine Schicht aus strukturierbarem Material ganzflächig auf ein Substrat, insbesondere auf ein temperaturempfindliches Substrat, aufgebracht und anschließend strukturiert wird. The invention relates to a method for producing electrically conductive structures, in which a layer of structurable material is applied over the whole area to a substrate, in particular to a temperature-sensitive substrate, and then structured.

Elektrisch leitfähige Strukturen können durch verschiedene Herstellungsverfahren auf Substraten erzeugt werden. In der Industrie wird das Ätzverfahren zur Strukturierung eines leitfähigen Materials, beispielsweise einer Metallschicht, sehr verbreitet eingesetzt. Dabei wird im Allgemeinen eine Metallschicht mittels eines Beschichtungsprozesses vollflächig auf ein Substrat aufgebracht und anschließend wird die Metallschicht mit Hilfe einer Schutzschicht durch einen Ätzprozess strukturiert. Diese zusätzliche Schutzschicht wird direkt nach der Metallbeschichtung vollflächig auf die Oberseite der Metallschicht aufgebracht. In der Regel wird ein lichtempfindliches Material, beispielsweise ein Photolack, als Schutzschicht verwendet, in der die gewünschte Struktur durch Belichtung, Entwicklung und Reinigung (so genanntes Photolithographie-Verfahren) erzeugt wird. Dabei wird nur ein Teil der Metallschicht mit der Schutzschicht zugedeckt und der Rest der Metallschicht bleibt offen stehen. Nach dem Ätzprozess der Metallschicht wird die Schutzschicht wieder komplett entfernt und es verbleibt nur die gewünschte Struktur in der Metallschicht, die durch den Ätzprozess nicht abgetragen wurde. Electrically conductive structures can be produced on substrates by various production methods. In the industry, the etching method for patterning a conductive material, such as a metal layer, is widely used. In this case, a metal layer is generally applied by means of a coating process over the entire surface of a substrate and then the metal layer is patterned by means of a protective layer by an etching process. This additional protective layer is applied over the entire surface of the metal layer directly after the metal coating. In general, a photosensitive material, such as a photoresist, is used as a protective layer in which the desired structure is produced by exposure, development and cleaning (so-called photolithography process). In this case, only a part of the metal layer is covered with the protective layer and the rest of the metal layer remains open. After the etching process of the metal layer, the protective layer is completely removed again and there remains only the desired structure in the metal layer, which was not removed by the etching process.

Es ist weiter bekannt, gewünschte Strukturen mit Hilfe einer Opferschicht (häufig Photolack) durch Lift-off-Verfahren zu realisieren. Im Gegensatz zum Ätzverfahren wird diese zusätzliche Opferschicht ganzflächig direkt auf ein Substrat aufgetragen und mit einer gewünschten Struktur durch Photolithographie-Verfahren strukturiert. Anschließend wird eine Metallschicht mittels eines Beschichtungsprozesses bei niedriger Prozesstemperatur ganzflächig auf die strukturierte Opferschicht aufgebracht. Dabei hat nur ein Teil der Metallschicht einen direkten Kontakt mit dem Substrat und der Rest der Metallschicht liegt auf der Oberseite der Opferschicht. Im letzten Prozessschritt erfolgt die nasschemische Entfernung der Opferschicht und nach deren Entfernung verbleibt nur die gewünschte Struktur, dort wo die Metallschicht direkt auf dem Substrat liegt. It is also known to realize desired structures by means of a sacrificial layer (often photoresist) by means of lift-off methods. In contrast to the etching process, this additional sacrificial layer is applied over the entire surface directly to a substrate and patterned with a desired structure by photolithography process. Subsequently, a metal layer is applied over the entire surface of the structured sacrificial layer by means of a coating process at a low process temperature. In this case, only a part of the metal layer has a direct contact with the substrate and the remainder of the metal layer lies on top of the sacrificial layer. In the last process step, the wet-chemical removal of the sacrificial layer takes place and after its removal, only the desired structure remains, where the metal layer lies directly on the substrate.

Solche komplexe Prozesse erlauben die Erzeugung guter elektrische Eigenschaften, sehr kleiner Strukturen und einer guten Gleichmäßigkeit über das gesamte Substrat. Sie führen jedoch zu einem sehr kostenintensiven Verfahren, da große Mengen von leitfähigem Material aufgetragen werden, die dann anschließend wieder abgetragen werden müssen. Außerdem werden viele aufwendige Prozessschritte zur Strukturierung, insbesondere Prozessschritte der Photolithographie, benötigt, die dann den Zeitaufwand und die Kosten erheblich erhöhen. Such complex processes allow the generation of good electrical properties, very small structures and good uniformity over the entire substrate. However, they lead to a very costly process, since large amounts of conductive material are applied, which then have to be removed again. In addition, many complex process steps for structuring, in particular process steps of photolithography, needed, which then significantly increase the time and cost.

Als alternative Möglichkeiten für das Aufbringen von elektrisch leitfähigem Material auf einem Substrat kommen verschiedene Druckverfahren zum Einsatz, die das leitfähige Material nur an den vorgegebenen Stellen, wo dies benötigt wird, auftragen. Elektronische Bauelemente und Anwendungen, die vollständig oder teilweise mittels Druckverfahren hergestellt werden, werden als gedruckte Elektronik bezeichnet. Im Vergleich zur konventionellen Mikroelektronik zeichnet sich die gedruckte Elektronik durch eine einfachere und kostengünstigere Herstellung aus. Durch Anwendungen wie Displays, Solarzellen und RFID (radio-frequency-identification) haben elektrisch leitfähige Strukturen, zum Beispiel elektrisch leitfähige Leiterbahnen, die mit Druckverfahren aufgebracht werden, an Bedeutung gewonnen. Dabei besteht aber ein generelles Problem der gedruckten Leiterbahnen darin, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit oft schwer zu erzielen ist. As alternative possibilities for the application of electrically conductive material on a substrate, various printing methods are used, which apply the conductive material only at the predetermined locations where needed. Electronic components and applications that are completely or partially manufactured by printing processes are referred to as printed electronics. Compared to conventional microelectronics, printed electronics are characterized by a simpler and more cost-effective production. Applications such as displays, solar cells and RFID (radio frequency identification) have made electrically conductive structures, for example electrically conductive printed conductors which are applied by printing processes, more important. However, there is a general problem of printed circuit traces in that sufficient electrical conductivity is often difficult to achieve.

Um eine hohe elektrische Leitfähigkeit zu erzielen, erfolgt üblicherweise eine thermische Behandlung oder ein Sintern nach dem Aufbringen des elektrisch leitfähigen Materials oder dem Drucken elektrisch leitfähiger Pasten oder Tinten auf ein Substrat. Für das Sintern von gedruckten Strukturen sind in manchen Fällen sehr hohe Prozesstemperaturen erforderlich. Beispielweise liegt die Temperatur für das Sintern von Silber ungefähr bei 800°C. Solche hohen Prozesstemperaturen begrenzen häufig die Materialauswahl des Substrats. Bei gedruckten Strukturen, die beispielsweise auf Kunststoff-Substraten ausgebildet werden sollen, ist das Sintern bei derartigen Temperaturen nicht möglich. Stattdessen muss die Schichtdicke, und damit auch der Metallverbrauch – beispielsweise der Silberverbrauch – für solche Anwendungen deutlich erhöht werden, um eine akzeptable Leitfähigkeit zu schaffen. Ein hoher Metallverbrauch führt aber gleichzeitig zur hohen Kosten. In order to achieve high electrical conductivity, thermal treatment or sintering is usually carried out after application of the electrically conductive material or printing of electrically conductive pastes or inks onto a substrate. For sintering printed structures, very high process temperatures are sometimes required. For example, the temperature for sintering silver is about 800 ° C. Such high process temperatures often limit the material selection of the substrate. In printed structures, which are to be formed for example on plastic substrates, sintering at such temperatures is not possible. Instead, the layer thickness, and thus the metal consumption - for example, the silver consumption - for such applications must be significantly increased to provide an acceptable conductivity. However, a high metal consumption leads at the same time to high costs.

Eine alternative Möglichkeit zum Lösen dieses Problems ist die Verwendung von metallischen Nanopartikeln. Gegenüber Metallen in größeren Konfigurationen haben metallische Nanopartikel veränderte chemische Eigenschaften aufgrund ihrer geringeren Partikelgröße und des sehr hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnisses. Dadurch kann das Sintern der aus metallischen Nanopartikeln hergestellten Strukturen bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als bei den Partikeln konventioneller Tinten oder Pasten stattfinden. Metallische Nanopartikel sind aufgrund ihrer hohen Reaktionsfähigkeit und niedrigeren Reaktionstemperatur für kostengünstige oder temperaturempfindliche Substrate anwendbar, wie beispielsweise Zellulose (Papier), organische Materialien, Polymere, z.B. Polyester oder andere Kunststoffe. An alternative way of solving this problem is the use of metallic nanoparticles. Compared to metals in larger configurations, metallic nanoparticles have altered chemical properties due to their smaller particle size and very high surface-to-volume ratio. This allows the sintering of the structures made of metallic nanoparticles to take place at much lower temperatures than the particles of conventional inks or pastes. Metallic nanoparticles, because of their high reactivity and lower reaction temperature, are applicable to low cost or temperature sensitive substrates such as cellulose (paper), organic Materials, polymers, eg polyester or other plastics.

In der US 7820097 B2 ist ein Verfahren zum Sintern eines Materials beschrieben, bei dem das Material auf einem Substrat aufgetragen wird, wobei das Material mindestens in einer Dimension kleiner als 1 Mikrometer ist und das Material mindestens ein Metall enthält, wobei die Zersetzungstemperatur des Substrats unterhalb 450°C liegt. Ein solches Material ist in einer Tinten-Zubereitung enthalten und wird mit verschiedenen Druckverfahren auf das Substrat aufgetragen. Hierbei wird das Material zum Sintern in Umgebungsluft mit einer Blitzlampe für eine Dauer zwischen einer Mikrosekunde und 100 Millisekunden bestrahlt. Dabei wird die elektrische Leitfähigkeit des Materials mindestens zweifach erhöht. In the US 7820097 B2 there is described a method of sintering a material wherein the material is applied to a substrate, wherein the material is smaller than 1 micron in at least one dimension and the material contains at least one metal, wherein the decomposition temperature of the substrate is below 450 ° C. Such a material is contained in an ink composition and applied to the substrate by various printing methods. Here, the material for sintering in ambient air is irradiated with a flashlamp for a period between one microsecond and 100 milliseconds. The electrical conductivity of the material is increased at least twice.

In der DE 10 2009 050 199 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Laminatmaterials beschrieben, das mindestens zwei Folienschichten und mindestens eine elektrisch leitfähige Leiterstruktur zwischen den Folienschichten aufweist. Hierbei besteht ein Verfahren zur Herstellung von Leiterstrukturen auf Kunststoff-Folien darin, Leitpasten mit Metallpartikeln, beispielsweise mit Silberpartikeln, im Siebdruckverfahren in Form der gewünschten Leiterstrukturen auf die Folien aufzubringen, die Folien dann bei einer Temperatur bis maximal 50°C zu trocknen und die getrockneten Folien mit den Leiterstrukturen anschließend durch Heißlaminieren zu einem Laminatmaterial zu verbinden. Dabei werden Nanotinten als Leitpasten verwendet, die bei wesentlich niedrigeren Temperaturen versinterbar sind. Dazu erfolgt die Versinterung der Nanopartikel der Leitpasten zu einem Zeitpunkt, zu dem die Kunststoff-Folien dergestalt fixiert sind, dass sie sich nicht verformen können, nämlich während des Heißlaminierens und gleichzeitig mit dem Heißlaminieren der Folien. In the DE 10 2009 050 199 A1 For example, a method of making a laminate material having at least two film layers and at least one electrically conductive conductor pattern between the film layers is described. Here, a method for producing conductor structures on plastic films is to apply conductive pastes with metal particles, for example with silver particles, by screen printing in the form of the desired conductor structures on the films, then drying the films at a temperature of up to 50 ° C and the dried Subsequently, the foils are connected to the conductor structures by hot lamination to form a laminate material. Nano inks are used as conductive pastes, which are sinterable at much lower temperatures. For this purpose, the sintering of the nanoparticles of the conductive pastes takes place at a time when the plastic films are fixed in such a way that they can not deform, namely during the hot lamination and at the same time as the hot lamination of the films.

In der DE 102004037524 A1 ist ein Display mit mindestens einer Elektrodenschicht aus einer Vielzahl linienförmiger Leiterbahnen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für ein Display beschrieben, bei dem die Elektrode (Elektrodenschicht) durch eine Vielzahl von Metalllinien oder metallhaltigen Linien gebildet wird, welche aus Silber- oder anderen Metallpartikeln bestehen. Hierbei werden diese Linien durch Tintenstrahldrucktechniken erzeugt und anschließend thermisch behandelt. Diese thermische Behandlung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 100°C und 300°C für die Dauer von 5 Minuten bis 30 Minuten. Dabei erfolgt ein Sintern der Silbernanopartikel und ein Leitungswiderstand von < 1 Ohm/cm ist auf diese Weise unter Verwendung einer silberhaltigen Tinte realisierbar. In the DE 102004037524 A1 a display is described with at least one electrode layer of a plurality of line-shaped interconnects and a method for producing a substrate for a display, wherein the electrode (electrode layer) is formed by a plurality of metal lines or metal-containing lines, which consist of silver or other metal particles , Here, these lines are produced by inkjet printing techniques and then thermally treated. This thermal treatment is preferably carried out at a temperature between 100 ° C and 300 ° C for a period of 5 minutes to 30 minutes. In this case, a sintering of the silver nanoparticles and a line resistance of <1 ohm / cm is realized in this way using a silver-containing ink.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren bereitzustellen, mit dem elektrisch leitfähige Strukturen mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit auf Substraten, insbesondere auf temperaturempfindlichen Substraten, erzeugt werden können. The object of the present invention is therefore to provide a simple and cost-effective method by means of which electrically conductive structures having a high electrical conductivity can be produced on substrates, in particular on temperature-sensitive substrates.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, elektrisch leitfähige Strukturen mit Strukturbreiten im Mikrometermaßstab auf großen Flächen bei einem hohen Flächendurchsatz zu erzeugen, wobei der Flächendurchsatz mit möglichst geringem Zeit- und Kostenaufwand erzielt werden soll. It is also an object of the present invention to produce electrically conductive structures with structure widths on a micrometer scale over a large area at a high surface throughput, wherein the surface throughput is to be achieved with the least possible expenditure of time and expense.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen elektrisch leitfähiger Strukturen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The objects are achieved by a method for producing electrically conductive structures with the characterizing features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Gegenüber herkömmlichen Verfahren besteht ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit und ein erhöhter Flächendurchsatz unter Verwendung metallischer Nanopartikel in Kombination mit einer speziellen thermischen Behandlung oder einem speziellen Sintern erreicht werden. Compared to conventional methods, a particular advantage of the present invention is that improved electrical conductivity and increased surface throughput can be achieved using metallic nanoparticles in combination with a special thermal treatment or special sintering.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen elektrisch leitfähiger Strukturen umfasst folgende Schritte:

– ganzflächiges Aufbringen einer Schicht aus strukturierbarem Material auf ein Substrat, wobei das strukturierbare Material metallische Nanopartikel enthält,
– Strukturierung in Form einer thermischen Behandlung der Schicht, wobei die Behandlung einen für jede Position auf dem Substrat jeweils lokal definierten die Nanopartikel miteinander verbindenden Energieeintrag in die Schicht beinhaltet, welcher entsprechend der zu erzeugenden Struktur erfolgt,
– Behandlung der Schicht mit einem selektiven Entfernungsverfahren, in der Weise dass in Abhängigkeit vom erfolgten Energieeintrag ein entsprechender Teil der Schicht auf dem Substrat stabil verbleibt und der Rest der Schicht entfernt wird.

The method according to the invention for producing electrically conductive structures comprises the following steps:

Entire-surface application of a layer of structurable material to a substrate, wherein the structurable material contains metallic nanoparticles,
Structuring in the form of a thermal treatment of the layer, wherein the treatment includes a locally defined, for each position on the substrate, the energy transfer into the layer connecting the nanoparticles, which takes place in accordance with the structure to be produced,
- Treatment of the layer with a selective removal method, in such a way that depending on the effected energy input, a corresponding part of the layer remains stable on the substrate and the remainder of the layer is removed.

Als strukturierbares Material wird hier ein metallische Nanopartikel enthaltendes Material mit einer niedrigen oder fast keiner elektrischen Leitfähigkeit bezeichnet. Die elektrische Leitfähigkeit ergibt sich durch Partikel-zu-Partikel Kontakte und Konzentration der Partikel. As structurable material is here a metallic nanoparticle containing material with a low or almost no electrical conductivity called. The electrical conductivity results from particle-to-particle contacts and concentration of the particles.

Erfindungsgemäß wird im ersten Schritt des Verfahrens die zu strukturierende Schicht ganzflächig auf das Substrat aufgetragen. Im zweiten Schritt wird Energie direkt in den zu strukturierenden Bereich der Schicht eingetragen, wobei der Betrag des Energieeintrags für jede Position auf dem Substrat lokal definiert ist und von den zu erzeugenden Strukturen abhängt. Bei dieser speziellen thermischen Behandlung wird typischerweise an den Positionen auf dem Substrat, wo die elektrisch leitfähige Strukturen entstehen sollen, die Energie eingetragen. Dadurch werden die Nanopartikel an solchen Positionen erwärmt und somit wird ihre Temperatur erhöht. Durch Erwärmung werden diese Nanopartikel miteinander und/oder mit dem Substrat fest verbunden und damit gesintert. An den Positionen, an denen keine Energie eingetragen wird, verbleiben die Nanopartikel unverändert. Anschließend wird die Schicht einem selektiven Entfernungsverfahren unterzogen, mit dem der nicht-gesinterte Teil der Schicht entfernt wird, welcher keinen Energieeintrag erhalten hatte und bei dem die Nanopartikel einzeln stehen. Weiterhin kann das Material, das sich aus diesem nicht-gesinterten Teil der Schicht ergibt, gegebenenfalls wieder verwendet werden. According to the invention, in the first step of the method, the layer to be structured is applied over the entire surface of the substrate. In the second step, energy is entered directly into the region of the layer to be structured, wherein the amount of energy input for each position on the substrate is locally defined and depends on the structures to be generated. In this particular thermal treatment, the energy is typically introduced at the positions on the substrate where the electrically conductive structures are to be formed. This heats the nanoparticles at such positions and thus raises their temperature. By heating these nanoparticles are firmly bonded to each other and / or with the substrate and thus sintered. At the positions where no energy is entered, the nanoparticles remain unchanged. Subsequently, the layer is subjected to a selective removal process, with which the non-sintered part of the layer is removed, which had received no energy input and in which the nanoparticles stand alone. Further, the material resulting from this non-sintered portion of the layer may optionally be reused.

Bevorzugt wird das leitfähige Material in flüssiger Form verwendet. Typischerweise besteht das Material aus metallischen Nanopartikeln, welche in einem Dispersionsmittel fein verteilt sind. Das Dispersionsmittel kann beispielsweise wässrige oder organische Flüssigkeit sein. Das einzelne Nanopartikel ist typischerweise zwischen 1 nm und 1 µm groß. Im Allgemeinen kann das Material verschiedene Partikelgrößen enthalten. Die metallischen Nanopartikel setzen sich zusammen aus reinen Metallen oder Metall-Legierungen. Geeignete Metalle können beispielsweise Al, Ag, Au, Pt, Pd, Co, Cu, Cr, Ni, In, Sn, Sb und deren Mischungen umfassen. Geeignete Metall-Legierungen können beispielsweise Au-Ag, Ag-Cu, Au-Ni, Cu-Ni, und Au-Ag-Cu umfassen. Die Metall-Legierungen können auch Nichtmetalle umfassen, wie zum Beispiel C, Si, und Ge. Der Gehalt an Nanopartikeln in der Dispersion kann beispielsweise zwischen 10 bis 90 Gew.-% liegen. Hierbei wird der vorteilhafte Gehalt an Nanopartikeln typischerweise durch das Beschichtungsverfahren bestimmt. Preferably, the conductive material is used in liquid form. Typically, the material consists of metallic nanoparticles which are finely dispersed in a dispersant. The dispersant may be, for example, aqueous or organic liquid. The single nanoparticle is typically between 1 nm and 1 μm in size. In general, the material may contain different particle sizes. The metallic nanoparticles are composed of pure metals or metal alloys. Suitable metals may include, for example, Al, Ag, Au, Pt, Pd, Co, Cu, Cr, Ni, In, Sn, Sb, and mixtures thereof. Suitable metal alloys may include, for example, Au-Ag, Ag-Cu, Au-Ni, Cu-Ni, and Au-Ag-Cu. The metal alloys may also include nonmetals, such as C, Si, and Ge. The content of nanoparticles in the dispersion may, for example, be between 10 and 90% by weight. In this case, the advantageous content of nanoparticles is typically determined by the coating method.

Erfindungsgemäß wird das leitfähige Material als Flüssigkeit bei niedriger Prozesstemperatur, vorzugsweise Raumtemperatur, auf das Substrat aufgebracht. Flüssige Beschichtungsverfahren benötigen kein Vakuum und sind daher schneller und kostengünstiger als Verfahren der chemischen- oder physikalischen Gasphasenabscheidung. Unter Verwendung der flüssigen Beschichtungsverfahren ist es auch möglich, großflächige Substrate mit defektfreien Schichten zu beschichten. Die Schicht, die aus dem strukturierbaren Material mittels eines flüssigen Beschichtungsverfahrens hergestellt wurde, hat typischerweise nach dem Sintern eine Schichtdicke im Bereich ungefähr von 0.1 Mikrometer bis zu einigen Mikrometer. Flüssige Beschichtungsverfahren können beispielsweise Rotationsbeschichtung (engl. spin coating), Tauchbeschichtung (engl. dip coating), Sprühbeschichtung (engl. spray coating), Rakelbeschichtung oder dergleichen umfassen. Geeignete Beschichtungsverfahren sind insbesondere auch Druckverfahren. According to the invention, the conductive material is applied as a liquid at low process temperature, preferably room temperature, to the substrate. Liquid coating processes do not require vacuum and are therefore faster and less expensive than chemical or physical vapor deposition processes. Using the liquid coating method, it is also possible to coat large-area substrates with defect-free layers. The layer made from the patternable material by a liquid coating process typically has a layer thickness in the range of about 0.1 microns to several microns after sintering. Liquid coating methods may include, for example, spin coating, dip coating, spray coating, knife coating, or the like. Suitable coating methods are in particular also printing methods.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das strukturierbare Material mittels eines Druckverfahrens ganzflächig auf das Substrat aufgebracht. Dabei wird das leitfähige Material als Tinte oder Nanotinte verwendet. Vorzugweise wird das Substrat mittels einer Reihe von Düsen mit der Nanotinte ganzflächig beschichtet. Dabei sind die Düsen auf einer Linie angeordnet und werden über das Substrat bewegt, um eine gleichmäßige großflächige Beschichtung zu erzielen. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the structurable material is applied over the entire surface of the substrate by means of a printing process. The conductive material is used as ink or nanoink. Preferably, the substrate is coated over the entire surface by means of a series of nozzles with the nanoink. In this case, the nozzles are arranged in a line and are moved over the substrate in order to achieve a uniform, large-area coating.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der lokal definierte Energieeintrag in die Schicht unter Verwendung eines Strahlungsmittels realisiert, mit dem unterschiedliche Bereiche in der Schicht einem unterschiedlichen Energieeintrag ausgesetzt werden. Dadurch ist es möglich, eine lokal definierte thermische Behandlung oder ein lokal definiertes Sintern zu erreichen. Hierbei werden die Bereiche in der Schicht, in denen die gewünschte Struktur entstehen soll, mit der von dem Strahlungsmittel ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung bestrahlt. Bei der elektromagnetischen Strahlung kann es sich um Licht aus dem ultravioletten Spektralbereich bis hin zum infraroten Spektralbereich oder Strahlung bis zum Mikrowellen-Spektralbereich handeln. Das Strahlungsmittel kann beispielsweise Blitzlampe, kontinuierliche Hochdruck-Gasentladungslampe oder Mikrowellenstrahler als Strahlungsquelle umfassen. In one embodiment of the method according to the invention, the locally defined energy input into the layer is realized by using a radiation means with which different regions in the layer are exposed to a different energy input. This makes it possible to achieve a locally defined thermal treatment or a locally defined sintering. In this case, the areas in the layer in which the desired structure is to be formed are irradiated with the electromagnetic radiation emitted by the radiation means. The electromagnetic radiation can be light from the ultraviolet spectral range up to the infrared spectral range or radiation up to the microwave spectral range. The radiation means may comprise, for example, flash lamp, continuous high-pressure gas discharge lamp or microwave radiator as the radiation source.

Alternativ dazu kann ein Laser für die elektromagnetische Strahlung eingesetzt werden, bei dem die von dem Laser ausgesendete Strahlung in den definierten Bereichen der Schicht auftrifft und damit eine lokal definierte thermische Behandlung oder lokal definiertes Sintern durchgeführt wird. Die Anwendung eines Lasers ist aufgrund des Zeitaufwands nur für elektrisch leitfähige Strukturen auf kleinen Flächen geeignet. Alternatively, a laser can be used for the electromagnetic radiation, in which the radiation emitted by the laser impinges in the defined regions of the layer and thus a locally defined thermal treatment or locally defined sintering is performed. The use of a laser is due to the time required only for electrically conductive structures on small areas suitable.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der lokal definierte Energieeintrag in die Schicht durch Einbringen einer spezifischen Maske zwischen das Strahlungsmittel und die zu behandelnde Schicht ausgeführt. Die Maske besteht typischerweise aus einem strahlungsdurchlässigen oder lichtdurchlässigen Material wie zum Beispiel Quarzglas, auf welches eine strahlungsundurchlässige Schicht mit gewünschten Öffnungen aufgebracht wurde. Damit enthält die Maske das Original der gewünschten Strukturen, die auf dem Substrat mittels Energieeintrags abgebildet werden sollen. Durch Einbringen einer Maske zwischen das Strahlungsmittel und die zu behandelnde Schicht werden nur gewünschte Bereiche in der Schicht bestrahlt, welche unterhalb der Öffnungen liegen. Geeignete Materialien für eine solche strahlungsundurchlässige Schicht sind von der Wellenlänge der von dem Strahlungsmittel ausgesendeten Strahlung abhängig. Beispielsweise ist eine Metallschicht, die aus Aluminium, Silber, Chrom oder dergleichen hergestellt wird, als strahlungsundurchlässige Schicht einsetzbar. Die Öffnungen in der Maske können dabei Minimalbreiten von wenigen Zehntel Mikrometern aufweisen. Die Maske kann eine planare oder eine zylinderförmige Geometrie aufweisen. Hierbei wird die Maske in einen kleinen Abstand vor oder direkt auf das Substrat aufgebracht und durch ein oder mehrere Strahlungsmittel bestrahlt. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the locally defined energy input into the layer is carried out by introducing a specific mask between the radiation agent and the layer to be treated. The mask typically consists of a radiation-transmissive or translucent material, such as quartz glass, onto which a radiopaque layer having desired apertures has been applied. Thus, the mask contains the original of the desired structures, which are to be imaged on the substrate by means of energy input. By introducing a mask between the radiation agent and the layer to be treated only desired areas in the Layer irradiated, which lie below the openings. Suitable materials for such a radiopaque layer are dependent on the wavelength of the radiation emitted by the radiation means. For example, a metal layer made of aluminum, silver, chromium or the like can be used as the radiopaque layer. The openings in the mask can have minimum widths of a few tenths of a micrometer. The mask may have a planar or a cylindrical geometry. In this case, the mask is applied at a small distance in front of or directly on the substrate and irradiated by one or more radiation means.

Die vom Strahlungsmittel ausgesendete elektromagnetische Strahlung soll idealerweise nur in der zu behandelnden Schicht, die Nanopartikel enthält, absorbiert werden, mit einer geringen oder fast keiner Erwärmung des Substrats. Daher wird in einer besonderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Blitzlampe zur thermischen Behandlung der Schicht eingesetzt, mit der eine oberflächennahe thermische Behandlung ermöglicht wird. Eine solche oberflächennahe thermische Behandlung ist erforderlich für temperaturempfindliche Substrate, beispielsweise Kunststoff-Folien, die bei hoher Temperatur beschädigt oder sogar zerstört werden. Die Blitzlampe bewirkt eine impulsartige elektromagnetische Strahlung mit einer kurzen Blitzzeit, die typischerweise kleiner als 10 Millisekunden ist und gegebenenfalls in Bereichen unter einer Millisekunde liegen kann. Durch die Anpassung der Blitzpulse, hinsichtlich Pulsform, Pulsdauer, Energiedichte und Wellenlänge kann die Schicht auf sehr hohe Temperaturen erwärmt werden und damit ein optimales Sintern erzielt werden. Das Substrat soll während des thermischen Behandlungsprozesses durch diese Anpassung nicht degradiert oder beschädigt werden. Weiterhin kann die elektromagnetische Strahlung durch eine Vielzahl von Blitzlampen nebeneinander erzeugt werden. The electromagnetic radiation emitted by the radiation medium should ideally be absorbed only in the layer to be treated, which contains nanoparticles, with little or almost no heating of the substrate. Therefore, in a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, a flashlamp for thermal treatment of the layer is used, with a near-surface thermal treatment is possible. Such a near-surface thermal treatment is required for temperature-sensitive substrates, for example plastic films, which are damaged or even destroyed at high temperature. The flashlamp effects pulsed electromagnetic radiation with a short flash time, which is typically less than 10 milliseconds and may be in sub-millisecond ranges. By adapting the lightning pulses, with regard to pulse shape, pulse duration, energy density and wavelength, the layer can be heated to very high temperatures and thus optimum sintering can be achieved. The substrate should not be degraded or damaged during the thermal treatment process by this adjustment. Furthermore, the electromagnetic radiation can be generated side by side by a plurality of flash lamps.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen dem Substrat und dem Strahlungsmittel eine relative Bewegung zueinander ausgeführt. Hierbei kann das Substrat auf einer Transporteinrichtung liegen und sich im Bezug auf das Strahlungsmittel so bewegen, dass das Substrat sich durch den Strahlungsbereich hindurchbewegt, um nacheinander großflächige Substrate zu bestrahlen. Alternativ dazu kann sich jedoch auch das Strahlungsmittel über das Substrat hinwegbewegen oder aber sowohl das Substrat als auch das Strahlungsmittel zueinander koordinierte Bewegungen ausführen. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a relative movement is carried out between the substrate and the radiation means. In this case, the substrate can lie on a transport device and move with respect to the radiation means in such a way that the substrate moves through the radiation area in order to irradiate successively large-area substrates. Alternatively, however, the radiation means may also move across the substrate or else both the substrate and the radiation means may carry out mutually coordinated movements.

Die Nanopartikel haben die vorteilhafte Eigenschaft, dass sie bei wesentlich niedrigeren Temperaturen gesintert werden können aufgrund ihrer geringeren Partikelgröße und des sehr hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnisses. Zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Strukturen wird vorzugsweise eine metallische Nanopartikel enthaltende Dispersion mittels Druckverfahren auf das Substrat aufgetragen und anschließend erfolgt ein lokal definiertes Sintern. Dabei werden die Nanopartikel in den bestrahlten Bereichen, in denen die Energie eingetragen wurde, erhitzt und damit werden die Einzelpartikel, die auf der Oberfläche des Substrats verteilt sind, miteinander fest verbunden oder verschmolzen. Dadurch wird die elektrische Leitfähigkeit durch Einwirkung des erfindungsgemäßen lokal definierten Energieeintrags in den bestrahlten Bereichen erheblich, mindestens zweifach, erhöht. The nanoparticles have the advantageous property that they can be sintered at much lower temperatures because of their smaller particle size and very high surface-to-volume ratio. For the production of electrically conductive structures, a dispersion containing metallic nanoparticles is preferably applied to the substrate by means of printing processes, and then a locally defined sintering takes place. The nanoparticles are heated in the irradiated areas in which the energy was introduced, and thus the individual particles, which are distributed on the surface of the substrate, firmly bonded together or fused. As a result, the electrical conductivity is significantly, at least twice, increased by the action of the locally defined energy input according to the invention in the irradiated areas.

Nach dem lokal definierten Sintern verbleibt das strukturierbare Material, das ganzflächig auf das Substrat aufgebracht wurde, in den nicht-bestrahlten Bereichen unverändert. Erfindungsgemäß wird das unveränderte strukturierbare Material anschließend unter Einsatz eines selektiven Entfernungsverfahrens, beispielsweise bei strukturierbarem Material, das aus der Flüssigphase aufgetragen wird, unter Verwendung eines Spül- oder Lösungsmittels, entfernt, im Beispiel abgespült. Als Spül- oder Lösungsmittel können verschiedenste Flüssigkeiten eingesetzt werden, die beispielsweise das Dispersionsmittel oder ein Detergens enthalten können. Im günstigen Fall kann das Material mit Wasser gelöst werden und damit die Nanopartikel abgespült werden. Zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Abspülungsvorganges kann ein Ultraschall-Reinigungsbad eingesetzt werden. After the locally defined sintering, the structurable material that has been applied over the entire surface of the substrate remains unchanged in the non-irradiated areas. According to the invention, the unchanged structurable material is subsequently removed by using a selective removal process, for example with structurable material which is applied from the liquid phase, using a rinsing agent or solvent, in the example rinsed off. As rinsing or solvent a variety of liquids can be used, which may contain, for example, the dispersant or a detergent. In the best case, the material can be dissolved with water and thus the nanoparticles are rinsed off. To increase the speed of the rinsing process, an ultrasonic cleaning bath can be used.

Bei konventionellen Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Strukturen werden gewünschte Strukturen oder Muster häufig direkt durch Druckverfahren erzeugt, d.h. die Muster werden in der Regel ohne Strukturierungsprozesse auf das Substrat direkt gedruckt. Dabei werden die minimalen Strukturbreiten im Wesentlichen durch die Auflösung des Druckverfahrens bestimmt, die im Bereich von 10 Mikrometern bis 100 Mikrometern liegen kann. Beispielsweise wird ein flüssiges Material (Tinte) mittels eines positionierbaren Druckkopfs (Düse) auf ein Substrat aufgebracht. Dabei werden die gedruckten Strukturbreiten von dem Durchmesser der verwendeten Düse begrenzt und die Auflösung liegt ungefähr bei 50 Mikrometer. Unter Verwendung einer solchen direkten Drucktechnik sind komplizierte Strukturen mit kleinen Strukturbreiten auf großen Flächen auch mit sehr hohem Aufwand nur schwer zu erreichen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, elektrisch leitfähige Strukturen mit minimalen Strukturbreiten im Bereich von wenigen Mikrometern und darüber auf großen Flächen bei einem Flächendurchsatz größer als 100 m2/h zu erzeugen. Außerdem kann eine weitere Miniaturisierung der elektrisch leitfähigen Strukturen durch die Gestaltung der Maske erreicht werden. In conventional processes for producing electrically conductive structures, desired structures or patterns are often produced directly by printing processes, ie the patterns are usually printed directly onto the substrate without structuring processes. The minimum feature sizes are essentially determined by the resolution of the printing process, which can range from 10 microns to 100 microns. For example, a liquid material (ink) is applied to a substrate by means of a positionable printhead (nozzle). The printed feature widths are limited by the diameter of the nozzle used and the resolution is approximately 50 microns. Using such a direct printing technique complicated structures with small feature sizes on large areas are difficult to achieve even with very high effort. In the method according to the invention, it is possible to produce electrically conductive structures with minimal feature widths in the range of a few micrometers and above on large areas at a surface throughput greater than 100 m 2 / h. In addition, further miniaturization of the electrically conductive structures can be achieved by the design of the mask.

Erfindungsgemäß werden elektrisch leitfähige Strukturen auf verschiedene Substrate aufgebracht, die beispielsweise Glas, Keramik, Halbleiter, Kunststoffe, Zellulose (Papier), organische Materialien oder deren Kombination umfassen. Kunststoff-Materialien sind beispielsweise Polyester, Polycarbonate (PC), Polyamide, Polyimide, Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC). Vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Verfahren für temperaturempfindliche Substrate einzusetzen. Elektrisch leitfähige Strukturen können beispielsweise als leitfähige Spuren, Linien und (3D)-Bahnen, Schutzschichten, Elektroden oder dergleichen in Photovoltaik, Displays, RFID-Chips (radio-frequency-identification) verwendet werden. According to the invention, electrically conductive structures are applied to various substrates comprising, for example, glass, ceramics, semiconductors, plastics, cellulose (paper), organic materials or combinations thereof. Plastic materials are, for example, polyesters, polycarbonates (PC), polyamides, polyimides, polyethylene terephthalate (PET) and polyvinyl chloride (PVC). It is advantageous to use the method according to the invention for temperature-sensitive substrates. Electrically conductive structures can be used, for example, as conductive traces, lines and (3D) paths, protective layers, electrodes or the like in photovoltaics, displays, RFID chips (radio frequency identification).

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment.

In Photovoltaik, Displays oder RFID-Chips werden elektrische Leiterbahnen als elektrische Verbindung zwischen verschiedenen elektronischen Bauelementen angewendet. Zur Herstellung von elektrischen Leiterbahnen werden oft Metallnanopartikel-Dispersionen als strukturierbares Material verwendet. Geeignete Dispersionen sind beispielsweise wässerige Nanosilber-Dispersion oder Nanosilber-Dispersion auf Lösungsmittelbasis mit einem Silbergehalt von 10 Gew.-% bis zu 60 Gew.-%, wässerige Nanokupfer-Dispersion mit einem Kupfergehalt von 10 Gew.-%, Nanoaluminium-Dispersion oder Goldnanopartikel-Dispersion. Hierbei wird Nanosilber-Dispersion als Ausführungsbeispiel beschrieben. Die gewöhnlichen Nanosilber-Dispersionen haben Partikelgrößen von ca. 20 nm im Durchmesser. Dispersionen mit Partikelgrößen von 5 nm bis 100 nm sind auch erhältlich. In photovoltaics, displays or RFID chips electrical conductors are used as an electrical connection between various electronic components. For the production of electrical conductors, metal nanoparticle dispersions are often used as structurable material. Suitable dispersions are, for example, aqueous nanosilver dispersion or solvent-based nanosilver dispersion with a silver content of 10% by weight up to 60% by weight, aqueous nanopowder dispersion with a copper content of 10% by weight, nanoaluminum dispersion or gold nanoparticles dispersion. In this case, nanosilver dispersion is described as an exemplary embodiment. The usual nanosilver dispersions have particle sizes of about 20 nm in diameter. Dispersions with particle sizes from 5 nm to 100 nm are also available.

Beispielweise wird eine wässerige Nanosilber-Dispersion mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), oder Glas aufgetragen. Glas wird häufig als Basismaterial für Photovoltaik oder Displays verwendet und Kunststoff-Folien (PC, PET) werden beispielsweise für RFID-Chips eingesetzt. Die Nanosilber-Dispersion zeigt eine sehr gute Haftung zu den beschriebenen Substraten und ist besonders geeignet für solche Anwendungen. Der Druckkopf des Tintenstrahldruckers hat eine Vielzahl von Düsen und wird über das Substrat bewegt, um eine großflächig Beschichtung durchzuführen. Das Substrat wird dabei bei Raumtemperatur mit der wässerigen Nanosilber-Dispersion ganzflächig beschichtet. Alternativ dazu kann das Substrat mittels einer Sprühbeschichtung beschichtet werden. Dabei muss die Nanosilber-Dispersion auf Lösungsmittelbasis hergestellt werden um eine passende Viskosität für die Sprühbeschichtung zu erzielen. For example, an aqueous nanosilver dispersion is applied to polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), or glass by means of an ink jet printing process. Glass is often used as a base material for photovoltaics or displays, and plastic films (PC, PET) are used, for example, for RFID chips. The nanosilver dispersion shows a very good adhesion to the described substrates and is particularly suitable for such applications. The printhead of the inkjet printer has a plurality of nozzles and is moved across the substrate to perform a large area coating. The substrate is coated at room temperature with the aqueous nanosilver dispersion over the entire surface. Alternatively, the substrate may be coated by means of a spray coating. In this case, the solvent-based nanosilver dispersion must be prepared in order to achieve a suitable viscosity for the spray coating.

Nach der Beschichtung erfolgt eine thermische Behandlung oder ein Sintern für die Silber-Nanopartikel enthaltende Schicht. Dazu wird eine Maske auf das Substrat aufgebracht oder in einen kleinen Abstand gebracht und durch eine oder mehrere Blitzlampen belichtet. Die gewünschten Leiterbahnstrukturen sind auf der Maske abgebildet. Die Maske besteht aus Quarzglas als Grundmaterial mit einer dünnen Metallschicht, beispielsweise Chromschicht. Zur Bestrahlung oder Belichtung der aus Dispersion hergestellten Schicht werden dabei Xenon-Blitzlampen verwendet, da die Blitzlampen eine impulsartige elektromagnetische Strahlung mit einer kurzen Blitzzeit bewirken. Die Silber-Nanopartikel enthaltende Schicht wird mittels der Xenon-Blitzlampen mit einem Blitz mit einer Energiedichte von 0.5–5 Jcm-2 und einer Pulsdauer von 0.05–3 ms belichtet. Dadurch wird die Schicht bis auf eine Temperatur von mehreren hundert Grad Celsius erwärmt und die Silber-Nanopartikel werden damit in den bestrahlten Bereichen gesintert, die unterhalb der Öffnungen der Maske liegen. Während der Bestrahlung wird das Substrat infolge der kurzen Pulszeit nur wenig erwärmt und damit wird eine thermische Belastung für das Substrat vermieden. Je nach Bestrahlungsbedingungen (Pulsdauer, Energiedichte) und dem Silber-Gehalt in der Schicht kann die elektrische Leitfähigkeit dadurch von einem niedrigen Wert bis zu etwa einem Drittel oder einer Hälfte der Leitfähigkeit von massivem Silber erhöht werden. After coating, a thermal treatment or sintering is carried out for the layer containing silver nanoparticles. For this purpose, a mask is applied to the substrate or placed in a small distance and exposed by one or more flash lamps. The desired interconnect structures are shown on the mask. The mask consists of quartz glass as base material with a thin metal layer, for example chromium layer. Xenon flash lamps are used for the irradiation or exposure of the layer produced from dispersion, since the flash lamps cause a pulse-like electromagnetic radiation with a short flash time. The layer containing the silver nanoparticles is exposed by means of the xenon flash lamps to a flash with an energy density of 0.5-5 Jcm-2 and a pulse duration of 0.05-3 ms. As a result, the layer is heated to a temperature of several hundred degrees Celsius and the silver nanoparticles are thus sintered in the irradiated areas, which lie below the openings of the mask. During irradiation, the substrate is only slightly heated due to the short pulse time and thus a thermal load on the substrate is avoided. Depending on the irradiation conditions (pulse duration, energy density) and the silver content in the layer, the electrical conductivity can thereby be increased from a low value to about one third or one half of the conductivity of solid silver.

Nach dem Sintern wird das Substrat mit Wasser gespült. Die Silber-Nanopartikel, die nicht gesintert wurden, werden dann abgespült und werden gegebenenfalls wieder verwendet. Alternativ dazu kann das Substrat in einem deionisiertes Wasser enthaltenden Ultraschall-Reinigungsbad behandelt werden. Im Falle dass eine Dispersion auf Lösungsmittelbasis verwendet wird, muss das Substrat mit einem passenden Lösungsmittel behandelt werden um die Metallnanopartikel abzuspülen. After sintering, the substrate is rinsed with water. The silver nanoparticles which were not sintered are then rinsed off and optionally reused. Alternatively, the substrate may be treated in an ultrasonic cleaning bath containing deionized water. If a solvent-based dispersion is used, the substrate must be treated with a suitable solvent to rinse off the metal nanoparticles.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7820097 B2 [0008]
DE 102009050199 A1 [0009]
DE 102004037524 A1 [0010]

Claims

Method for producing electrically conductive structures, in which a layer of structurable material is applied over the whole area to a substrate and subsequently structured, characterized in that the structurable material contains metallic nanoparticles, wherein after the application of the material the structuring takes place in the form of a thermal treatment, the one for each position on the substrate each locally defined, the nanoparticles interconnecting energy input into the layer, which takes place according to the structure to be generated, wherein after the thermal treatment, the layer is then carried out a selective removal method, wherein depending on the energy input a corresponding portion of the layer in the structure remains stable on the substrate and the remainder of the layer is removed.

A method according to claim 1, characterized in that the conductive material in liquid form at low process temperature, preferably room temperature, is applied to the substrate.

A method according to claim 2, characterized in that the conductive material is applied by means of a printing process on the substrate.

A method according to claim 1, characterized in that the locally defined energy input is realized in the layer using a radiation means with which different areas in the layer are exposed to a different energy input by the radiation emitted by the radiation means.

A method according to claim 4, characterized in that the locally defined energy input into the layer is performed by introducing a specific mask between the radiation means and the layer to be treated.

A method according to claim 4, characterized in that the radiation means comprises a flashlamp.

Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that a relative movement is carried out between the substrate and the radiation means.

A method according to claim 4, characterized in that by the action of the locally defined energy input, the electrical conductivity of the conductive material is increased at least twice in the irradiated areas.

A method according to claim 1, characterized in that the structurable material is rinsed in the non-irradiated areas using a rinsing or solvent.

A method according to claim 1, characterized in that electrically conductive structures are generated with minimum feature widths in the range of one micron to several micrometers on large areas at a surface throughput greater than 100 m2 / h.

A method according to claim 1, characterized in that the material of the substrate is selected from glass, ceramics, semiconductors, plastics, cellulose (paper), organic materials or their combination.