Unter organischer und gedruckter Elektronik versteht man Druckverfahren mit denen man elektronische Komponenten und Schaltungen auf Papier, Folie oder organische Trägermaterialien drucken kann. Die gedruckte Elektronik ist eine Erweiterung der Silizium-basierten Mikroelektronik, mit der leichte, flexible, dünne und robuste Elektronikschaltungen äußerst preiswert hergestellt werden können und die sich für die Massenfertigung von Schaltungen und Schaltungskomponenten eignet.

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Herstellung von polymeren RFID-Tags mit einer Druckmaschine, Foto: PolyIC

Mit dem Funktionsdruck können dünne Elektronikkomponenten, Halbleiter, Isolatoren und Laminierungen auf flexiblen Kunststoffsubstraten hergestellt werden. Die gedruckten Elektronikschaltungen werden aus elektrisch aktiven Kunststoffen gedruckt. Bei dieser Technik des Funktionsdrucks werden Silbertinten und spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften lagenweise übereinander gedruckt und bilden so die elektronischen Schaltungen, wobei die einzelnen Lagen so dünn sind wie die von herkömmlichen Druckfarben.

Aufbau einer gedruckten Batterie

Bei den eingesetzten Druckfarben handelt es sich um Polymere, die in geeigneten Lösungsmitteln gelöst wurden. Die Polymere können durch gezielte Ladungsträgerinjektion die elektrischen Eigenschaften von Leitern, Nichtleitern und Halbleitern annehmen. Die mit elektrischen Eigenschaften ausgestatteten Druckfarben können dann mit Druckmaschinen im Tiefdruck, Hochdruck, Offsetdruck, Flexodruck oder Siebdruck gedruckt oder wie elektronische Tinte auch im Tintenstrahldruck erstellt werden.

Beim Tiefdruck werden kleinste Vertiefungen in den Druckzylinder eingraviert und mit der funktionalen Tinte gefüllt. Beim Druck wird die Tinte aus den winzigen Vertiefungen auf das Plastiksubstrat übertragen. Anders ist es beim Offsetdruck, bei dem die funktionale Tinte nur an partiellen Stellen von der Drucktrommel übernommen wird. Beim Flexodruck, der eine Variante des Hochdrucks darstellt, wird die funktionale Tinte von einer erhabenen Druckform auf das Trägermaterial transferiert. Die genannten und weitere Druckverfahren eignen sich für Bogen- oder Rollendruck und damit für Massenproduktionen von Einweg-Massenartikeln.

Ink-Jet-Druckmaschine für den Druck organischer Elektronik, Foto: Fujifilm

Individuelle elektronische Schaltungen können auch mit Tintenstrahldruckern hergestellt werden. Beim Tintenstrahldruck wird die elektrische Tinte tropfenweise auf eine flexible Trägerfolie gesprüht. Mit diesem für organische Elektronik geeigneten Verfahren werden Auflösungen von einigen Mikrometern erzielt.

Flexibles Display von PlasticLogic

Die gedruckte Elektronik kann für den Druck von elektronischen Komponenten und Schaltungen benutzt werden, für organische Transistoren und flexible, extrem dünne Batterien, ebenso für Antennen und Funketiketten, organische Solarzellen, Sensoren, Datenspeicher, flexible Tastaturen und Displays, diverse Smart Objects zur Integration von Ambient Intelligence in Textilien und unstrukturierten Lichtquellen wie OLEDs und OLED-Flächenstrahler. Außerdem gibt es bereits die ersten programmierbaren Speicher, ROMs, WORMs und PROMs, aber auch schon überschreibbare NVRAMs in gedruckter Elektronik.

Die Organic Electronics Association (OE-A) ist eine Interessenvertretung für die Polytronik und die gedruckte Elektronik.