DE102013107693B4 - Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur auf einer Elektrodenfläche eines elektronischen Bauelementes - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur (8) auf einer Elektrodenfläche (4) eines elektronischen Bauelementes, das Verfahren aufweisend:• Einbringen von elektrisch leitfähigen Metallpartikeln (1) in ein isolierendes Trägermaterial (2),• Erzeugen einer Gemischmasse (3) durch Mischen des Trägermaterials (2) mit den Metallpartikeln (1),• Aufbringen der Gemischmasse (3) auf die Elektrodenfläche (4),• Trennen der Metallpartikel (1) von dem Trägermaterial (2),• Anlagern der Metallpartikel (1) an der Elektrodenfläche (4),• Fixieren der an der Elektrodenfläche (4) angelagerten Metallpartikel (1), und• Aushärten des Trägermaterials (2), wobei die Metallpartikel (1) durch Erzeugen eines magnetischen Feldes von dem Trägermaterial (2) getrennt werden und sich an der Elektrodenfläche (4) anlagern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur auf einer Elektrodenfläche eines elektronischen Bauelementes, beispielsweise eines optoelektronischen Bauelementes, beispielsweise eines Licht emittierenden Bauelementes oder eines Licht empfangenden Bauelementes.
  • Licht emittierende Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden aus organischen Materialien (OLEDs), weisen als eine wesentliche Eigenschaft eine Homogenität der Leuchtdichte über die aktive Fläche einer Elektrodenfläche auf. Jedoch weisen die Elektrodenflächen einer OLED aufgrund der verwendeten Materialien und/oder der geringen Schichtdicken einen relativ hohen elektrischen Widerstand auf. Für eine als Anode ausgebildete Elektrodenfläche wird häufig Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder aluminiumoxidiertes Zinkoxid (ZnOA:Al) als Material verwendet. Bei hohen Stromdichten kann aufgrund des elektrischen Widerstandes ein Spannungsabfall entstehen, der zu einer erheblichen Inhomogenität der Leuchtdichte führen kann. Speziell bei Beleuchtungsanwendungen, die große und homogene Leuchtflächen erfordern, ist dies unerwünscht.
  • Um die Homogenität der Stromdichte auf der aktiven Fläche zu verbessern, ist die Verwendung von auf einer Elektrodenfläche ausgebildeten elektrisch leitfähigen Leiterbahnstrukturen, auch Busbar-Strukturen genannt, bekannt. Diese werden unter oder auf die Elektrodenfläche, beispielsweise die als Anode ausgebildete Elektrodenfläche, aufgebracht und weisen im fertigen Zustand meist die Form von dünnen, schmalen Metallstreifen auf. Durch das Aufbringen derartiger Leiterbahnstrukturen kann die Leitfähigkeit der Elektrodenfläche wesentlich erhöht werden und die Homogenität der Leuchtdichte verbessert werden. Es ist bekannt, zur Ausbildung der Leiterbahnstrukturen eine leitfähige Metallpaste ganzflächig auf die Elektrodenfläche aufzubringen und anschließend zu ätzen, um eine Strukturierung in Form von mehreren parallel zueinander ausgerichteten Bahnen oder in Form einer Netzstruktur auszubilden. Als Ätzmasken können beispielsweise fotolithographisch strukturierte Resistmasken verwendet werden. Für das Ätzen werden große Ätzanlagen sowie eine große Menge an Chemikalien benötigt, wodurch das Aufbringen von Leiterbahnstrukturen aufwändig und kostenintensiv ist.
  • Die Druckschrift US 2008/0142966 A1 offenbart eine Zusammensetzung mit dispergierten Metallpartikeln zur Erzeugung einer elektrischen Verbindung von Elektroden.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur auf einer Elektrodenfläche eines elektronischen Bauelementes zur Verfügung, welches sich durch einen reduzierten Aufwand und geringere Kosten auszeichnet.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur auf einer Elektrodenfläche eines elektronischen Bauelementes die folgenden Schritte aufweisen: Einbringen von elektrisch leitfähigen Metallpartikeln in ein isolierendes Trägermaterial, Erzeugen einer Gemischmasse durch Mischen des Trägermaterials mit den Metallpartikeln, Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenfläche, Trennen der Metallpartikel von dem Trägermaterial, Anlagern der Metallpartikel an der Elektrodenfläche, Fixieren der an der Elektrodenfläche angelagerten Metallpartikel, und Aushärten des Trägermaterials.
  • Das elektronische Bauelement kann ein optoelektronisches Bauelement aufweisen oder sein. Das elektronische Bauelement kann ein Licht emittierendes Bauelement aufweisen oder sein und/oder ein Licht empfangendes Bauelement (beispielsweise eine Solarzelle) aufweisen oder sein.
  • Mittels des Verfahrens kann eine Leiterbahnstruktur auf eine Elektrodenfläche, beispielsweise eine als Anode ausgebildete Elektrodenfläche, aufgebracht werden, ohne dass ein Ätzverfahren angewendet werden muss. Hierfür werden zunächst elektrisch leitfähige Metallpartikel, beispielsweise AlNiCo-Partikel (Aluminium-Nickel-Cobalt), in ein isolierendes, nicht elektrisch leitfähiges Trägermaterial eingebracht. Nach dem Einbringen der Metallpartikel erfolgt ein Mischvorgang, bei welchem die Metallpartikel in dem Trägermaterial verteilt werden, so dass eine Gemischmasse entsteht, mittels welcher die Leiterbahnstruktur ausgebildet werden kann. Die Gemischmasse kann beispielsweise eine pastenförmige Konsistenz aufweisen, wodurch das nachfolgende Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenfläche erleichtert werden kann. Die Gemischmasse wird nicht vollflächig auf die Elektrodenfläche aufgebracht, sondern abschnittsweise, so dass beim Aufbringen der Gemischmasse bereits eine Struktur, beispielsweise eine Linienstruktur oder eine Netzstruktur, ausgebildet werden kann, welche bereits die Form der späteren Leiterbahnen aufweist. Nach dem gezielten, strukturierten Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenflächen erfolgt zunächst ein Trennen der Metallpartikel von dem Trägermaterial innerhalb der Gemischmasse, so dass die auf die Elektrodenfläche aufgebrachte Gemischmasse eine heterogene Form erhält, bei welcher die Metallpartikel von dem Trägermaterial innerhalb der Gemischmasse separiert sind. Bei dem Trennen der Metallpartikel von dem Trägermaterial lagern sich die Metallpartikel an der Elektrodenfläche an, so dass der Teil der Gemischmasse, der an die Elektrodenfläche angrenzt, überwiegend aus Metallpartikeln besteht. Anschließend werden die an der Elektrodenfläche angelagerten Metallpartikel fixiert, so dass die Metallpartikel sich nicht mehr mit dem Trägermaterial vermischen können, sondern in ihrer Position angelagert an der Elektrodenfläche verbleiben. Um die Leiterbahnstruktur auf der Elektrodenfläche fertigzustellen, wird nach dem Fixieren der Metallpartikel an der Elektrodenfläche das Trägermaterial ausgehärtet, wobei das ausgehärtete Trägermaterial zur Isolation der durch die angelagerten Metallpartikel ausgebildeten Metallstruktur dienen kann.
  • Ferner können Nanopartikel verwendet werden, die einen magnetischen Kern (z.B. Fe, Ni, Co, Fe3O4) und eine elektrisch leitfähige Ummantelung (z.B. Aluminium oder Silber) aufweisen.
  • Als Trägermaterial kann beispielsweise SiO2, ein oder mehrere Glaslote(niedrigbrechend und hochbrechend), ein oder mehrere Polymere (niedrigbrechend und hochbrechend), beispielsweise transparente Polymere vorgesehen sein. Ferner können als Trägermaterial z.B. Epoxidharze, Lacke oder Pasten (beispielsweise auf Polymerbasis) vorgesehen sein.
  • Mittels dieses Verfahrens kann somit eine Metallstruktur und eine die Metallstruktur isolierende Isolationsschicht, die durch das ausgehärtete Trägermaterial ausgebildet wird, in einem Verfahrensschritt auf der Elektrodenfläche durch ein gezieltes, strukturiertes Aufbringen der Gemischmasse, welche die zur Ausbildung der späteren Metallstruktur verwendeten Metallpartikel und das die spätere Isolationsschicht ausbildende Trägermaterial enthält, ausgebildet werden. Der Aufwand für die Ausbildung einer Leiterbahnstruktur, die durch die Metallstruktur und die Isolationsschicht ausgebildet ist, auf einer Elektrodenfläche kann dadurch wesentlich reduziert werden, wodurch auch die Kosten für die Ausbildung von Leiterbahnstrukturen wesentlich reduziert werden können. Da zudem kein Ätzverfahren mehr angewendet werden muss, um die Leiterbahnstruktur auszubilden, ist es nicht mehr notwendig, große Ätzanlagen einzusetzen, und auch der Einsatz von Chemikalien kann wesentlich reduziert werden, wobei beispielsweise keine Nasschemie mehr zum Einsatz kommen muss.
  • Um das Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenfläche zu vereinfachen und das Aufbringen der Gemischmasse für die Ausbildung der gewünschten Struktur präzise ausführen zu können, können beim Mischen der Metallpartikel mit dem Trägermaterial die Metallpartikel homogen und damit besonders gleichmäßig in dem Trägermaterial verteilt werden. Zum Mischen kann beispielsweise ein so genannter Speedmixer (Geschwindigkeitsmischer) oder ein Ultraturax eingesetzt werden; in diesen Fällen können beispielsweise Agglomerationen der Partikel verhindert werden.
  • Das Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenfläche kann derart erfolgen, dass die Gemischmasse in mehreren Bahnen auf die Elektrodenfläche aufgebracht wird. Die Bahnen können beispielsweise parallel zueinander zur Ausbildung einer Linienstruktur oder auch kreuzförmig zur Ausbildung einer Netzstruktur auf die Elektrodenfläche aufgebracht werden. Ein vollflächiges Aufbringen, bei welchem erst nach dem Aufbringen die eigentliche Struktur durch einen weiteren Verfahrensschritt ausgebildet wird, beispielsweise durch einen Ätzprozess, kann hierdurch vermieden werden. Durch das bahnförmige Auftragen der Gemischmasse auf die Elektrodenfläche kann bereits bei dem Auftragen der Gemischmasse die Art und Form der Leiterbahnstruktur festgelegt werden.
  • Die Gemischmasse kann beispielsweise mit einem Druckverfahren auf die Elektrodenfläche aufgebracht werden. Das Druckverfahren kann ein präzises und sicheres Auftragen der Gemischmasse zur Ausbildung der gewünschten Form der späteren Leiterbahnen ermöglichen. Als Druckverfahren kann beispielsweise ein Siebdruckverfahren verwendet werden. Neben dem Siebdruckverfahren kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch noch das so genannte Inkjet-Drucken, Dispensen oder strukturiertes Rakeln eingesetzt werden.
  • Die Metallpartikel werden durch Erzeugen eines magnetischen Feldes von dem Trägermaterial innerhalb der Gemischmasse getrennt und lagern sich an der Elektrodenfläche an. Das Erzeugen eines magnetischen Feldes kann beispielsweise durch Positionieren eines Magneten an der Seitenfläche der Elektrodenfläche, welche der Seitenfläche der Elektrodenfläche, auf welcher die Gemischmasse aufgebracht ist, gegenüberliegt, erfolgen. Das erzeugte magnetische Feld kann sich dann durch die Elektrodenfläche hindurch erstrecken, so dass die Metallpartikel in der Gemischmasse mittels des magnetischen Feldes in Richtung der Elektrodenfläche geführt werden, indem sie an die Elektrodenfläche angezogen werden und sich dort aufgrund der Anziehungskraft ablagern. Durch den Einsatz eines magnetischen Feldes zum Separieren der Metallpartikel von dem Trägermaterial und zum Anlagern der separierten Metallpartikel an der Elektrodenfläche ist ein Einsatz von Chemikalien, beispielsweise ein Einsatz von aggressiven Chemikalien, hierfür nicht notwendig, wodurch das gesamte Verfahren zur Ausbildung einer Leiterbahnstruktur schonender, beispielsweise umweltschonender, erfolgen kann.
  • Nachdem sich die Metallpartikel an der Elektrodenfläche angelagert haben, werden die Metallpartikel in dieser angelagerten Position fixiert. Das Fixieren der Metallpartikel an der Elektrodenfläche kann beispielsweise mittels eines Bestrahlungsverfahrens erfolgen. Abhängig vom verwendeten Trägermaterial für die magnetischen Partikel kann es in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, das Trägermaterial thermisch mittels eines Ofenprozesses zu härten.
  • So können beispielsweise die Metallpartikel zunächst durch ein angelegtes Magnetfeld an der Grenzfläche zum Substrat sedimentiert werden. Durch das Bestrahlen/Ausheizen kann das Trägermaterial ausgehärtet und die Metallpartikel dadurch fixiert werden.
  • Bei dem Bestrahlungsverfahren kann ultraviolettes Licht verwendet werden. Die Bestrahlung kann dann beispielsweise mittels einer Quecksilberdampflampe erfolgen.
  • Damit die Metallpartikel der Leiterbahnstrukturen nach oben hin, das heißt von der Elektrodenfläche weggerichtet, ausreichend elektrisch isoliert sind, kann das Aushärten des Trägermaterials derart erfolgen, dass in einem ausgehärteten Zustand die Metallpartikel von dem Trägermaterial überdeckt sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sich zu Beginn des Aushärtens das Trägermaterial gleichmäßig auf der durch die an der Elektrodenfläche fixierten Metallpartikel ausgebildeten Metallstruktur verteilen kann, bevor der eigentliche Aushärtvorgang beginnt. Sind die Metallpartikel im ausgehärteten Zustand von dem Trägermaterial überdeckt, kann das Trägermaterial eine geschlossene Isolationsschicht zur Abdeckung der Metallpartikel bzw. der durch die Metallpartikel ausgebildeten Metallstruktur ausbilden, wodurch eine besonders effektive Isolationswirkung erreicht werden kann.
  • Das Aushärten des Trägermaterials kann beispielsweise durch Zufuhr von Wärme erfolgen. Bei der Zufuhr von Wärme kann zunächst das Trägermaterial in einen fließfähigen Zustand überführt werden, bevor es aushärtet, so dass eine gleichmäßige Verteilung des Trägermaterials über der durch die fixierten Metallpartikel ausgebildeten Metallstruktur erreicht werden kann.
  • Ein Umfließen von Kanten der von den (fixierten) Metallpartikeln gebildeten Metallstruktur kann mittels eines Reflow-Prozesses erfolgen.
  • Für den Reflow-Prozess kann jeder an sich herkömmliche Ofen verwendet werden. Der Reflow-Prozess kann vorteilhaft vorgesehen sein, damit die elektrisch leitfähige Bahn aus Nanopartikeln umformt und somit von den später aufgedampften organischen Schichten isoliert wird.
  • Um eine besonders gute Verteilung der Metallpartikel in dem Trägermaterial beim Mischen der Metallpartikel mit dem Trägermaterial erreichen zu können, können als Metallpartikel Nanometallpartikel verwendet werden.
  • Die Verwendung von Nanometallpartikeln kann einen oder mehrere Vorteile aufweisen:
    • - eine dichtere Anlagerung kann möglich sein und es können weniger Hohlräume zwischen den Partikeln vorhanden sein;
    • - es können dünne Schichten mit geringer Rauhigkeit gebildet werden; und/oder
    • - es können feine Strukturen und eine gleichmäßige Verteilung der Nanopartikel erreicht werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
    • 1a eine schematische Darstellung einer aus Metallpartikeln und Trägermaterial gebildeten Gemischmasse;
    • 1b eine schematische Darstellung von auf einer Elektrodenfläche aufgebrachten Bahnen der in 1a gezeigten Gemischmasse;
    • 1c eine schematische Schnittdarstellung einer in 1b gezeigten Bahn der Gemischmasse auf der Elektrodenfläche;
    • 1d eine schematische Darstellung eines Verfahrensschrittes des Trennens der Metallpartikel von dem Trägermaterial innerhalb der Gemischmasse;
    • 1e eine schematische Darstellung eines Verfahrensschrittes des Fixierens der an der Elektrodenfläche angelagerten Metallpartikel; und
    • 1f eine schematische Darstellung einer fertig gestellten Leiterbahnstruktur auf der Elektrodenfläche nach einem Reflow-Prozess.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Bei einem Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur auf einer Elektrodenfläche, beispielsweise einer als Anode ausgebildeten Elektrodenfläche, eines elektronischen Bauelementes, beispielsweise eines Licht emittierenden Bauelementes, beispielsweise einer Leuchtdiode aus organischen Materialien (OLED), werden zunächst elektrisch leitfähige Metallpartikel 1 in ein (elektrisch) isolierendes Trägermaterial 2 eingebracht und in dem Trägermaterial 2 durch Mischen gleichmäßig verteilt, so dass eine homogene Gemischmasse 3, wie sie in 1a gezeigt ist, ausgebildet wird.
  • Es werden beispielsweise elektrisch leitfähige Metallpartikel, beispielsweise AlNiCo-Partikel (Aluminium-Nickel-Cobalt), in ein isolierendes, nicht elektrisch leitfähiges Trägermaterial eingebracht. Nach dem Einbringen der Metallpartikel erfolgt ein Mischvorgang, bei welchem die Metallpartikel in dem Trägermaterial verteilt werden, so dass eine Gemischmasse entsteht, mittels welcher die Leiterbahnstruktur ausgebildet werden kann. Die Gemischmasse kann beispielsweise eine pastenförmige Konsistenz aufweisen, wodurch das nachfolgende Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenfläche erleichtert werden kann. Die Gemischmasse wird nicht vollflächig auf die Elektrodenfläche aufgebracht, sondern abschnittsweise, so dass beim Aufbringen der Gemischmasse bereits eine Struktur, beispielsweise eine Linienstruktur oder eine Netzstruktur, ausgebildet werden kann, welche bereits die Form der späteren Leiterbahnen aufweist. Nach dem gezielten, strukturierten Aufbringen der Gemischmasse auf die Elektrodenflächen erfolgt zunächst ein Trennen der Metallpartikel von dem Trägermaterial innerhalb der Gemischmasse, so dass die auf die Elektrodenfläche aufgebrachte Gemischmasse eine heterogene Form erhält, bei welcher die Metallpartikel von dem Trägermaterial innerhalb der Gemischmasse separiert sind. Bei dem Trennen der Metallpartikel von dem Trägermaterial lagern sich die Metallpartikel an der Elektrodenfläche an, so dass der Teil der Gemischmasse, der an die Elektrodenfläche angrenzt, überwiegend aus Metallpartikeln besteht. Anschließend werden die an der Elektrodenfläche angelagerten Metallpartikel fixiert, so dass die Metallpartikel sich nicht mehr mit dem Trägermaterial vermischen können, sondern in ihrer Position angelagert an der Elektrodenfläche verbleiben. Um die Leiterbahnstruktur auf der Elektrodenfläche fertigzustellen, wird nach dem Fixieren der Metallpartikel an der Elektrodenfläche das Trägermaterial ausgehärtet, wobei das ausgehärtete Trägermaterial zur Isolation der durch die angelagerten Metallpartikel ausgebildeten Metallstruktur dienen kann.
  • Ferner können Nanopartikel verwendet werden, die einen magnetischen Kern (z.B. Fe, Ni, Co, Fe3O4) und eine elektrisch leitfähige Ummantelung (z.B. Aluminium oder Silber) aufweisen.
  • Als Trägermaterial kann beispielsweise SiO2, ein oder mehrere Glaslote(niedrigbrechend und hochbrechend), ein oder mehrere Polymere (niedrigbrechend und hochbrechend), beispielsweise ein oder mehrere transparente Polymere, vorgesehen sein. Ferner können als Trägermaterial z.B. Epoxidharze, Lacke oder Pasten auf Polymerbasis vorgesehen sein.
  • Das Mischungsverhältnis kann beispielsweise betragen: Volumenprozent Nanopartikel [50% [40% - 20%] 1%] in Trägermaterial, um einen ausreichenden Reflow-Prozess zu gewährleisten.
  • Die homogene Gemischmasse 3, welche beispielsweise eine pastenförmige Konsistenz aufweist, wird anschließend auf eine Elektrodenfläche 4 aufgebracht, wie in 1b gezeigt ist. Die Elektrodenfläche 4, welche beispielsweise als transparente Anode aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) ausgebildet sein kann, ist flächig auf einem Substrat 5 angeordnet. Das Substrat 5 kann beispielsweise ein Glassubstrat sein.
  • Die Gemischmasse 3 wird, wie in 1b gezeigt ist, strukturiert, beispielsweise in mehreren parallel zueinander verlaufenden Bahnen auf die Elektrodenfläche 4 aufgebracht, so dass eine Linienstruktur entsteht. Die auf die Elektrodenfläche 4 aufgebrachte Gemischmasse 3 weist bereits die Form der späteren Leiterbahnstruktur auf, da die Gemischmasse 3 nicht vollflächig auf die Elektrodenfläche 4 aufgebracht wird, sondern gezielt nur in den Bereichen, wo später auch die Leiterbahnstruktur ausgebildet sein soll. Das Aufbringen kann mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens, erfolgen.
  • 1c zeigt die in 1b gezeigte, auf die Elektrodenfläche 4 aufgebrachte Gemischmasse 3 einer Bahn in einer Schnittdarstellung, wobei hier die Metallpartikel 1 und das Trägermaterial 2 noch homogen in der Gemischmasse 3 verteilt sind.
  • Nach dem Aufbringen der Gemischmasse 3 auf die Elektrodenfläche 4 erfolgt innerhalb der Gemischmasse 3 eine Separierung der Metallpartikel 1 von dem Trägermaterial 2, und die separierten Metallpartikel 1 lagern sich an der Elektrodenfläche 4 an. Wie in 1d gezeigt ist, wird das Separieren bzw. Trennen und Anlagern der Metallpartikel 1 durch Erzeugen eines magnetischen Feldes erreicht. Das Erzeugen eines magnetischen Feldes erfolgt mittels eines Magneten 6, welcher unterhalb der Elektrodenfläche 4 und unterhalb des Substrates 5 positioniert wird. Das durch den Magneten 6 erzeugte magnetische Feld, welches sich durch das Substrat 5 und die Elektrodenfläche 4 erstreckt, erzeugt ein Ausrichten der Metallpartikel 1 innerhalb der Gemischmasse 3 in Richtung des Magneten 6, wodurch die Metallpartikel 1 an die Elektrodenfläche 4 angezogen werden und sich die Metallpartikel 1 dadurch an der Elektrodenfläche 4 anlagern.
  • Haben sich die Metallpartikel 1 der Gemischmasse 3 an der Elektrodenfläche 4 angelagert, werden die Metallpartikel 1 in einem nachfolgenden Schritt an der Elektrodenfläche 4 fixiert, wobei durch das Fixieren bereits eine Metallstruktur ausgebildet wird, welche die Metallstruktur der fertigen Leiterbahnstruktur ausbildet.
  • Wie in 1e durch die Pfeile 7 gezeigt ist, kann das Fixieren durch ein Bestrahlen der Gemischmasse 3, erfolgen, wobei bei dem Bestrahlen ultraviolettes Licht verwendet werden kann. Das Bestrahlen erfolgt von oberhalb der Elektrodenfläche 4 und damit von oberhalb des Substrates 5, wobei die bei der Bestrahlung erzeugten ultravioletten Lichtstrahlen die an der Elektrodenfläche 4 angelagerte Gemischmasse 3 bestrahlen.
  • Auch kann die Gemischmasse 3 ausgehärtet werden, wobei das Aushärten durch Zufuhr von Wärme erfolgen kann. Anschaulich werden die Metallpartikel 1 mittels des Aushärtens des Trägermaterials 2 fixiert. Es ist anzumerken, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen im Rahmen des Aushärtens die Temperatur noch unter der Glastemperatur des Trägermaterials 2 ist. Zu Beginn des Aushärtens kann durch die Zufuhr von Wärme zunächst ein gleichmäßiges Verteilen des Trägermaterials 2 über den fixierten, zu einer Metallstruktur geformten Metallpartikeln 1 erfolgen, so dass die fixierten Metallpartikel 1 von dem Trägermaterial 2 vollständig abgedeckt werden und dadurch das Trägermaterial 2 eine Isolationsschicht für die die Metallstruktur ausbildenden fixierten Metallpartikel 1 ausbilden kann.
  • Das Bestrahlen kann mit einer Intensität (bei einer UV-Belichtung) in einem Intensitätsbereich von ungefähr 1J/cm2 bis ungefähr 15 J/cm2 erfolgen, beispielsweise in einem Intensitätsbereich von ungefähr 3 J/cm2 bis ungefähr 8 J/cm2, und zwar beispielsweise für eine Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 10 Sekunden bis ungefähr 300 Sekunden, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 120 Sekunden.
  • Anstelle von Bestrahlung kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ausschließlich ein Ausheizprozess, beispielsweise in einem Ofen, durchgeführt werden, beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 50°C bis ungefähr 150°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 80°C bis ungefähr 130°C, und zwar beispielsweise für eine Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 60 Sekunden bis ungefähr 900 Sekunden, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 120 Sekunden bis ungefähr 600 Sekunden.
  • Anschließend wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Reflow-Prozess durchgeführt, bei dem die Glastemperatur des Trägermaterials 2 überschritten wird, so dass ein Verfließen des Trägermaterials 2 möglich wird. Der Reflow-Prozess kann durchgeführt werden bei einer Reflow-Temperatur in einem Bereich von ungefähr 100°C bis ungefähr 260°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 150°C bis ungefähr 220°C, und zwar beispielsweise für eine Reflow-Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 600 Sekunden bis ungefähr 10800 Sekunden, wobei die jeweils konkrete Zeitdauer abhängig von dem Trägermaterial zu wählen ist. Anders ausgedrückt wird der Reflow-Prozess im Allgemeinen bei einer Temperatur durchgeführt, die über der Glastemperatur des Trägermaterials 2 liegt. Somit verfließt anschaulich das Trägermaterial 2 und umformt die Kanten der Metallstruktur/Metallbahn.
  • In 1f ist eine auf der Elektrodenfläche 4 angeordnete, fertiggestellte Leiterbahnstruktur 8 gezeigt, wobei die Leiterbahnstruktur 8 aus der von den an der Elektrodenfläche 4 fixierten Metallpartikeln 1 gebildeten Metallstruktur und der durch das Aushärten der von den Metallpartikeln 1 separierten Trägermaterial 2 gebildeten Isolationsschicht ausgebildet wird.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur (8) auf einer Elektrodenfläche (4) eines elektronischen Bauelementes, das Verfahren aufweisend: • Einbringen von elektrisch leitfähigen Metallpartikeln (1) in ein isolierendes Trägermaterial (2), • Erzeugen einer Gemischmasse (3) durch Mischen des Trägermaterials (2) mit den Metallpartikeln (1), • Aufbringen der Gemischmasse (3) auf die Elektrodenfläche (4), • Trennen der Metallpartikel (1) von dem Trägermaterial (2), • Anlagern der Metallpartikel (1) an der Elektrodenfläche (4), • Fixieren der an der Elektrodenfläche (4) angelagerten Metallpartikel (1), und • Aushärten des Trägermaterials (2), wobei die Metallpartikel (1) durch Erzeugen eines magnetischen Feldes von dem Trägermaterial (2) getrennt werden und sich an der Elektrodenfläche (4) anlagern.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Mischen der Metallpartikel (1) mit dem Trägermaterial (2) die Metallpartikel (1) homogen in dem Trägermaterial (2) verteilt werden.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Gemischmasse (3) in mehreren Bahnen auf die Elektrodenfläche (4) aufgebracht wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gemischmasse (3) mit einem Druckverfahren auf die Elektrodenfläche (4) aufgebracht wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fixieren der Metallpartikel (1) an der Elektrodenfläche (4) mittels eines Bestrahlungsverfahrens erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei bei dem Bestrahlungsverfahren ultraviolettes Licht verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Aushärten des Trägermaterials (2) derart erfolgt, dass in einem ausgehärteten Zustand die Metallpartikel (1) von dem Trägermaterial (2) überdeckt sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Aushärten des Trägermaterials (2) durch Zufuhr von Wärme erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Umfließen von Kanten einer von den Metallpartikeln gebildeten Metallstruktur mittels eines Reflow-Prozesses erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als Metallpartikel (1) Nanometallpartikel verwendet werden.
  11. Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur (8) auf einer Elektrodenfläche (4) eines elektronischen Bauelementes, das Verfahren aufweisend: • Einbringen von elektrisch leitfähigen Metallpartikeln (1) in ein isolierendes Trägermaterial (2), • Erzeugen einer Gemischmasse (3) durch Mischen des Trägermaterials (2) mit den Metallpartikeln (1), • Aufbringen der Gemischmasse (3) auf die Elektrodenfläche (4), • Trennen der Metallpartikel (1) von dem Trägermaterial (2), • Anlagern der Metallpartikel (1) an der Elektrodenfläche (4), • Fixieren der an der Elektrodenfläche (4) angelagerten Metallpartikel (1), und • Aushärten des Trägermaterials (2), wobei das Aushärten des Trägermaterials (2) derart erfolgt, dass in einem ausgehärteten Zustand die Metallpartikel (1) von dem Trägermaterial (2) überdeckt sind.
  12. Verfahren zum Ausbilden einer Leiterbahnstruktur (8) auf einer Elektrodenfläche (4) eines elektronischen Bauelementes, das Verfahren aufweisend: • Einbringen von elektrisch leitfähigen Metallpartikeln (1) in ein isolierendes Trägermaterial (2), • Erzeugen einer Gemischmasse (3) durch Mischen des Trägermaterials (2) mit den Metallpartikeln (1), • Aufbringen der Gemischmasse (3) auf die Elektrodenfläche (4), • Trennen der Metallpartikel (1) von dem Trägermaterial (2), • Anlagern der Metallpartikel (1) an der Elektrodenfläche (4), • Fixieren der an der Elektrodenfläche (4) angelagerten Metallpartikel (1), und • Aushärten des Trägermaterials (2) wobei die Gemischmasse (3) in mehreren Bahnen auf die Elektrodenfläche (4) aufgebracht wird.
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