LOPEC 2020: Antistatische Oberflächenaktivierung

Als marktführender Hersteller von Speziallichtquellen bietet USHIO maßgeschneiderte Lösungen für eine Vielzahl industrieller Prozesse. USHIO genießt im Bereich der konventionellen UV- und IR-Lampen bereits hohes Ansehen und seine Expertise in der Oberflächentechnik hat die Möglichkeiten zur Verbesserung der Material- und Beschichtungshaftung durch seine bahnbrechenden Excimerlampen und UV-LEDs erweitert. Die relativ junge Verbundwerkstoffindustrie hat jeden Aspekt des täglichen Lebens durchdrungen, und Branchen, die davon profitieren möchten, wissen genau, wie USHIO die Qualität ihrer Herstellungsprozesse steigern und die Kosten senken kann.

USHIO verzeichnete einen enormen Anstieg der Anfragen zu seinen Excimerlösungen, der im vergangenen Jahr in einem gut besuchten Auftritt auf der LOPEC 2019 gipfelte. Die weltweit größte jährliche Konferenz für großflächige, organische und gedruckte Elektronik findet in München statt, und 2020 ist da keine Ausnahme: Über 160 Aussteller haben sich für dieses Jahr angemeldet. Nach dem Erfolg der letzten Ausgabe feiern die hauseigenen Excimer-Spezialisten von USHIO, darunter Herr Esmat Jawad und Dr. Jörg Söllner, ein triumphales Comeback und präsentieren ein ExciJet-Demonstrationskit.

Besucher am Stand erleben eine kurze Demonstration der Oberflächenaktivierungsmöglichkeiten von Excimer: Polymersubstrate werden mit einer USHIO ExciJet 172-nm-Lampe behandelt, um der Oberfläche eine Reihe industriell wünschenswerter Eigenschaften zu verleihen. Die Live-Demonstration ist typisch für die im USHIO Excimer Innovation Laboratory getesteten Anwendungen und veranschaulicht die einfachen Prozesse, die USHIO befolgt, um optimale Standards für Ihre maßgeschneiderte Implementierung der Excimer-Technologie zu gewährleisten.

Smarte Geräte durchdringen zunehmend unseren Alltag, und die Hersteller dieses schnell wachsenden Sektors sind führend in der technischen Innovation. Am Stand 209 in Halle B0 der Messe München präsentiert USHIO auf der LOPEC 2020, dem Branchentreffpunkt für gedruckte Elektronik, seine neueste bahnbrechende Technologie. Die Bedeutung flexibler mikroelektronischer Geräte nimmt täglich zu. Ushio Europe ist ein Beispiel dafür, dass es die Initiative ergriffen und sich zu einem marktbeherrschenden Anbieter schaltungssicherer Oberflächentechnologielösungen entwickelt hat.

Das Polymersubstrat wird durch eine geformte USHIO-Maske kurzzeitig mit 172 nm Vakuum-Ultraviolettstrahlung behandelt.

Präsentation des Excimer-Innovationslabors auf der LOPEC 2020

Mit regelmäßigen und beliebten Auftritten auf Messen wie der JEC World, Composites Europe, InPrint, K 2019 und der LOPEC verstärkt USHIO sein Engagement, für jeden Kunden eine individuelle Lösung zu finden. Dies wird besonders deutlich durch den Bau des Excimer-Innovationslabors von USHIO. Der japanische Multi, der 1985 in den europäischen Markt eintrat, kann nun die Entwicklung von Vakuum-Ultraviolett-Anwendungen (VUV) vorantreiben.

Potenzielle Kunden werden in der Anlage Ushio Deutschland im deutschen Steinhöring mit einer exklusiven Gelegenheit begrüßt, industrielle Prozesse zu erkunden, zu entwickeln, umzusetzen und zu verbessern. USHIO beherrscht mittlerweile über 95 % des weltweiten Marktes für Excimerlampen und sendet ein klares Signal für seine Absicht, eine führende Rolle einzunehmen, indem es seinen Kunden einen umfassenden Forschungs- und Entwicklungsservice bietet. Diese Erweiterung der europäischen Testeinrichtung, die gemeinsam mit der renommierten Gartenbautochter BLV betrieben wird, folgt dem Erfolg ähnlicher IR- und UV-Projekte von Ushio, Inc. in Japan und Ushio America.

Das einfache Reinraumkonzept ist darauf ausgelegt, potenzielle Excimer-Lösungen auf Herz und Nieren zu prüfen. Jede Testreihe dient der Optimierung einer bestimmten Anwendung. Der Kunde trägt lediglich die Verantwortung, relevante Materialproben für die Tests einzusenden oder im Labor vorzufinden. Die internen Experten von Steinhöring entwickeln in direkter Zusammenarbeit mit dem Kunden einzigartige Lösungen. Sie geben ihm die Kontrolle, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, stehen ihm aber bei Bedarf auch beratend zur Seite.

Die Vakuum-Ultraviolett-Excimer-Technologie (VUV) von USHIO emittiert ultraviolette Strahlen mit einer idealen Wellenlänge von 172 nm und revolutioniert viele Produktionsprozesse, wie beispielsweise die Oberflächenaktivierung empfindlicher Verbundfolien, die Aushärtung von Acrylat-Nanokompositbeschichtungen und die Herstellung von kohlenstoffnanoröhrenverstärkten Verbundwerkstoffen.

Excimer stößt bereits auf großes Interesse bei Unternehmen aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie, die die Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung durch Photobonding™ und den Verzicht auf Klebstoffe erkunden möchten. Excimerlampen mit dielektrischer Barriereentladung verfügen über die einzigartige Fähigkeit, Materialien wie Polymere und Glas ohne Epoxidharz oder andere Chemikalien zu verbinden. Durch das Zusammenpressen zweier unterschiedlicher Substrate während der Behandlung entsteht bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur eine dauerhafte Verbindung.

VUV-Licht hat außerdem eine relativ geringe Eindringtiefe, wodurch auf der oberen Schicht UV-härtbarer Beschichtungen ein dünner polymerisierter Film entsteht. Dieser Effekt lässt tiefere Schichten unberührt, die daraus resultierende Schrumpfung hinterlässt jedoch eine homogene, matte Oberfläche und macht Verbundbeschichtungen kratzfest.

Dank USHIOs Expertise in der VUV-Bestrahlungstechnik konnten die Probleme der Oberflächenaktivierung und -modifizierung, die führende Elektronikhersteller schon lange vor der Einführung schaltungsbasierter Technologie in tragbare Geräte plagten, beseitigt werden. Wo liegt also das Problem? Hauptsächlich die allgegenwärtige Gefahr statischer Überlastung während der Produktion. Doch diese Technologie bietet auch gegenüber herkömmlichen Druckverfahren erhebliche Vorteile.

[caption id="attachment_24124" align="aligncenter" width="1024"] Beim Besprühen mit Wasser zeigt das Polymersubstrat die Excimer-aktivierte Oberfläche auf der unmaskierten Fläche[/caption]

VUV-Excimer-Behandlung empfindlicher Oberflächen verbessert Ergebnisse gegenüber bestehenden Corona- und Plasmamethoden

Bewährte Oberflächenmodifizierungstechniken wie Corona und atmosphärisches Plasma nutzen eine starke elektrische Entladung zur Bestrahlung des Substrats. Ihre weit verbreitete Anwendung in der industriellen Fertigung ist auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, Oberflächen mit gewünschten Eigenschaften zu versehen, beispielsweise einer deutlich verbesserten Kontaktbenetzbarkeit. Die Kehrseite dieser Methoden ist ein zerstörerischer molekularer Beschuss, der die direkte Folge der brutalen Entladungsreaktion auf dem Substrat ist.

Die hochenergetische molekulare Wirkung dieser Behandlungen führt dazu, dass Mikroelektronik in unmittelbarer Nähe des behandelten Materials zerstört wird. Empfindliche Materialien wie Nanokompositfolien werden dadurch dauerhaft beschädigt. Während die Schäden mit bloßem Auge nicht erkennbar sind, werden weitreichende Probleme bei der Betrachtung der behandelten Oberfläche unter einem Elektronenmikroskop deutlicher. Die Untersuchung der Auswirkungen von Corona- und Plasmabehandlungen auf diese Weise offenbart eine mondähnliche, kraterartige Oberfläche ohne jegliche Homogenität.

Die Oberfläche ist zwar noch „aktiviert“, dies beeinträchtigt jedoch die Wirksamkeit der Behandlung erheblich, da die strukturelle Integrität der Oberfläche dadurch beeinträchtigt wird. Ein gutes Beispiel ist die Langlebigkeit der Tintenhaftung beim Drucken von Kreditkarten und ähnlichen Anwendungen. Eine glatte oder homogen mattierte Oberfläche behält eine deutlich bessere Tintenhaftung und länger als eine unebene oder grob behandelte Oberfläche.

Darüber hinaus ist bekannt, dass die bei vielen Oberflächenbehandlungen auftretende statische Entladung Staub aus mehreren Metern Entfernung anzieht. Befindet sich beim Auftragen von Tinte, Farbe, Harz oder Lack noch Staub auf der Substratoberfläche, besteht die Gefahr, dass die aufgetragene Substanz den Staub benetzt und sich an ihn bindet, anstatt an die Oberfläche. In der Folge gehen alle der Oberfläche verliehenen hydrophilen Eigenschaften verloren, wenn die unerwünschten Rückstände unweigerlich abfallen und die aufgetragene Substanz mit sich nehmen.

USHIO hat in den letzten 25 Jahren erhebliche Ressourcen in die Erforschung von Excimer-Anwendungen investiert, um diese Probleme zu beseitigen. Das Unternehmen entwickelte eine Lösung, die die hochenergetische Entladung in einer modularen Lampe einschließt und zur Behandlung der Oberfläche nur niedertemperierte, hochenergetische Elektronen freisetzt. Die Ergebnisse dieses Engagements werden auf der LOPEC 2020 präsentiert.

Die Corona-Oberflächenbehandlung erzeugt eine starke elektrostatische Entladung und ist daher für empfindliche Oberflächen oder solche mit elektronischen Bauteilen ungeeignet.

Etablierte USHIO VUV-Excimer-Anwendungen für LOPEC 2020-Teilnehmer

• Oberflächenaktivierung
• Oberflächenreinigung
• Oberflächenmodifizierung
• UV-Härtung
• Mattierung
• Härtung von Nanokompositbeschichtungen
• Desinfektion
• Vorbehandlung für die Beschichtung von Verbundwerkstoffen
• Metallstrukturverdrahtung (PCB)
• Photobonding™
• Entfernung von Verunreinigungen aus Produktionsprozessen
• Photochemische oder biologische Modifizierung von Gasen, Flüssigkeiten etc.
• Behandlung empfindlicher Substrate, z. B. Filme und Folien
• Elektrodenbeschichtung mit metallischen Nanotinten in der Produktion organischer Transistoren
• Verbesserte Haftung von Tinten, Farben, Lacken, Harzen und Firnen

Neben anderen potenziellen Fortschritten, die durch Excimer-Verfahren ermöglicht werden könnten, steigt das Interesse an neuen Technologien, da die aktuellen Standards in der Herstellung elektronischer Geräte der Entwicklung vollständig frei geformter 3D-gedruckter Strukturelektronik weichen dürften. Die Zukunft der Excimer-gedruckten Elektronik sieht superflache Heizelemente vor, die direkt auf die Innenseite von Autositzen und -verkleidungen gedruckt werden; externe Fahrzeug-LEDs werden in Folienbeschichtungen eingebettet, die sich der Krümmung jeder gewünschten Oberfläche anpassen; und die Hydrophilierung von Polymersubstraten, um sie für die Anwendung metallischer Leiterplattenmuster vorzubereiten – direkt in das Objekt integriert, anstatt in einem Hohlraum darin eingeschlossen.

USHIOs andere Excimer-Technologie, der VUV-Aligner, ermöglichte druckbare Muster bei der Herstellung organischer Transistoren, Sensoren und Biogeräte. Die Leiterplattenindustrie wurde durch USHIOs erfolgreiche Einführung des weltweit ersten kollimierten Lichtaligners mit Vakuum-Ultraviolettlampen-Technologie erschüttert. Die Technologie ermöglicht durch den Einsatz hydrophiler VUV-Musterungsverfahren eine hochpräzise Musterbildung und gilt als Wegbereiter für neue Anwendungen, darunter die Herstellung von Biochips. Dank des Niedertemperatur-VUV-Prozesses konnten sogar die Entwicklungs-, Ätz- und Resistentfernungsschritte der konventionellen Lithografie in der Halbleiterproduktion überflüssig gemacht werden.

Bereiche und Branchen, in denen USHIOs VUV-Excimer-Bestrahlungslösungen zum Einsatz kommen

• Luft- und Raumfahrt
• Automobilindustrie
• Ökologie
• Ingenieurwesen
• Lebensmittel und Getränke
• Forensik
• Grafik
• Heizung, Lüftung, Klimatechnik
• Medizin
• Mikroelektronik
• Petrochemie
• Photochemie
• Photobiologie
• Physik
• Druckgrafik

Das Team von Ushio Europe steht Ihnen während der LOPEC, die vom 25. bis 26. März 2020 auf der Messe München stattfindet, für Ihre Fragen zur Verfügung und führt Live-Demonstrationen zur Oberflächenaktivierung mit dem beliebten ExciJet-Modul während der gesamten Messe. Wenn Sie mehr über Excimer und seinen Vergleich mit anderen etablierten Technologien erfahren möchten, besuchen Sie die Online-Schulungsressourcen von USHIO:

LOPEC 2020 Konferenz für großflächige, organische und gedruckte Elektronik
Messe München München, Deutschland Halle B0, Stand 209