Konditionierung flexibler Substrate

Der Forschungsschwerpunkt des Teilprojekts der Forschergruppe OPTAVER ist das Konditionieren von flexiblen Substraten zum Auftrag optischer Wellenleiter.

In vielen Bereichen der Industrie kommen zunehmend photonische Netze zum Einsatz. Sie ermöglichen eine hervorragende Übertragung mit sehr großen Datenmengen. Eine kostengünstige und hochpräzise Fertigung sowie eine vollständige Integration dieser Systeme ist Bestandteil des Forschungsprojektes. So beschäftigt sich die gesamte Forschergruppe OPTAVER mit der Herstellung von optischen Bussystemen mittels optischer Aufbau- und Verbindungstechnik. Das Teilprojekt TP1 hat hierbei die Konditionierung der flexiblen Substrate zur Aufgabe. Diese bilden die Basis für das optronische System. Für die Herstellung am ITA kommt der Flexodruck zum Einsatz.

Die Idee ist, dass mittels Flexodruck flexible Substrate in ihren Oberflächeneigenschaften so eingestellt werden, dass die Qualität der optischen Strukturen, die in nachgelagerten Prozessen erzeugt werden, verbessert wird. Auf diese Weise soll eine hochauflösende Fertigung im dreidimensionalen Raum ermöglicht werden (Abbildung 1).

Abbildung 1 – Zweistufiger Prozess zur Fertigung polymerer Lichtwellenleiter

Der Flexodruck ist ein Druckverfahren, das bisher in erster Linie im visuellen Bereich Anwendung findet. Für den funktionalen Druck ist der enorm hohe Durchsatz der größte Vorteil. So wird gegenwärtig die Eignung des Flexodrucks zur Fertigung elektronischer Schaltungen untersucht. Im Prozess wird eine unveränderliche Druckplatte verwendet, die auf einem Zylinder aufgespannt ist. Diese funktioniert dabei ähnlich wie ein Stempel im Büro. Die erhabenen Strukturen, die entsprechend des gewünschten Druckmotivs strukturiert werden, benetzen zunächst mit dem funktionalen Polymer. Das anschließende Abrollen überträgt ein spiegelverkehrtes Abbild auf dem Substrat (Abbildung 2). In diesem Teilprojekt der Forschergruppe wird der Flexodruck nun verwendet, um die Realisierung optischer Funktionen zu ermöglichen.

Abbildung 2 - Flexodruckprozess

Die Forschungsarbeit nutzt bei der zweistufigen Fertigung den Selbstzentrierungseffekt durch die niedrige Oberflächenenergie der Konditionierungslinien. So steigt der Kontaktwinkel, des im zweiten Prozessschritt durch das TP2 aufgetragenen Wellenleitermaterials, im Gegensatz zu bisherigen mittels Aerosol Jet gedruckten Wellenleitern. In Kombination mit der so verringerten Randwelligkeit kann eine geringe Dämpfung und hohe Bandbreite gewährleistet werden (Abbildung 3).

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