Die Qualität und Produktivität von medizintechnischen Komponenten lässt sich mit Goldbeschichtungen steigern. Dabei kommt es nicht zuletzt auf die Reinheit des Edelmetalls an. Tanaka stellt deshalb mit Sjeva ein hochreines Gold zur Verfügung, das sich auch zur Beschichtung von Mikroverdrahtungen, mikroelektromechanischen Halbleiterbauteilen, LEDs und optischen Komponenten eignet. Die Wissenschaftler des japanischen Unternehmens haben verbesserte Herstellungsverfahren entwickelt und so die nicht-metallischen Einschlüsse reduziert. Zu diesen nicht-metallischen Substanzen gehören Oxide, Sulfide und weitere unerwünschte Stoffe. Sie kondensieren während des Schmelzvorgangs und führen zu Verunreinigungen, wenn das Gold auf die zu beschichtende Oberfläche trifft. Diese Verunreinigungen müssen durch nachträgliche Reinigungsschritte entfernt werden. Bei Sjeva entfällt außerdem der Reinigungsschritt.
Weniger reines Material enthält zudem Gas, das beim Aufheizen Spritzer erzeugt, die sich als Partikel auf der dünnen Goldschicht niederschlagen oder darin Löcher hinterlassen. Höhere Reinheit bedeutet weniger Spritzer und eine höhere Qualität der Oberfläche, insbesondere wenn das Gold schnell in größeren Mengen aufgebracht wird. Das neue Material hat eine höhere Reinheit: Früher betrug der Reinheitsgrad 4N, was einem Goldanteil von 99,99 % entspricht, das neue Material erreicht einen Goldanteil von 99,999 % und damit den Reinheitsgrad 5N.
Reinheitsgrad 5N ermöglicht höhere Produktivität
Was wie ein geringer Unterschied klingt, ist tatsächlich ein großer Fortschritt, der für die Anwender erhebliche Vorteile bringt: Sie benötigen zum Beschichten hochwertiger Produkte weniger des Edelmetalls, die Produktivität steigt bei zugleich geringeren Kosten, auch lässt sich das Metall später in höherer Reinheit recyceln. Eine weitere Edelmetall-Anwendung sind biegsame Displays für Smartphones, aber auch für mobile elektronische Healthcare-Produkte. Bisher scheiterten die Versuche an der fehlenden Biegsamkeit der Touch-Sensoren. Diese Hürde überwindet eine neue Technologie von Tanaka. Der große Unterschied zu bisherigen Displays: Statt zwei Trägerschichten für die beiden Elektroden, benötigen diese Panels nur noch eine Trägerschicht. Die Elektroden aus zwei Lagen feiner Metallfäden liegen auf derselben Seite dieser Trägerschicht. Dadurch wird das Display dünner und damit auch flexibler.
Auch die Herstellung der Elektroden – zwei Lagen feiner Metallfäden – ist neu: Sie werden nicht wie üblich in Indium-Zinn-Oxid geätzt, sondern mit einer silberhaltigen Tinte gedruckt. Damit lassen sich besonders dünne Leiter mit nur 2 μm Dicke erzeugen. Diese Metallgitter sind für das bloße Auge unsichtbar, was zu einer höheren Bildqualität beiträgt.
Damit löst das Unternehmen ein großes Problem vorhandener Touch-Panels mit Metallgitter, die bereits in einigen Displays und PCs im Einsatz sind. Die Leiter dieser Metallgitter sind nämlich 3 bis 7 μm breit, was Menschen mit einem gutem Sehvermögen negativ empfinden. Bisher galt es als schwierig, Drähte unter 4 μm Breite zu produzieren. Tanaka schafft dies mit einer Nanosilber-Tinte, die bei niedriger Temperatur unter 100 °C gesintert wird. Die Tinte enthält eine hohe Konzentration an Silber-Nanopartikeln zwischen 10 und 100 nm. Zudem erhöht das Verfahren die Haltbarkeit der Displays.
Außerdem wird mit SuPR-NaP (Surface Photo-Reactive Nanometal Printing) eine Technologie zur Herstellung von Drähten eingesetzt, bei der eine Trägerschicht, zum Beispiel eine PET-Folie, überzogen mit einem wasserabweisenden Fluorpolymer, mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird. Dadurch werden die Silber-Nanopartikel chemisch absorbiert und haften aneinander.
Beide Innovationen zusammen ermöglichen die Herstellung von dünneren und flexibleren Displays. Und da Fertigungsschritte entfallen, ist das Verfahren auch kostengünstiger. Das Touch-Panel wird künftig in langen Filmen (Rolle zu Rolle) einfach auf Folie gedruckt und dann entsprechend zugeschnitten.
Im Labor zeigen sich die Vorteile des neuen Verfahrens: Während bei herkömmlichen Panels mit Metalldrähten und einem zweiseitigen Aufbau der elektrische Widerstand nach dem Biegen erheblich ansteigt, ist das bei dem neuen Aufbau, wo beide Elektroden auf einem Substrat auf einer Seite liegen, nicht der Fall. Bei sehr dünnen Leitern zwischen 1 und 5 μm leidet beim herkömmlichen Aufbau die Haltbarkeit beim Biegen, beim neuen Verfahren dagegen nicht.
