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LOPEC 2020: Oberflächenaktivierung ohne elektrostatische Aufladung

Als marktführender Hersteller von Speziallichtquellen bietet Ushio individuelle Lösungen für eine Vielzahl von industriellen Prozessen. Ushio genießt bereits hohes Ansehen im Bereich der konventionellen UV- und IR-Lampen. Mit seinen wegweisenden Excimer-Lampen und UV-LEDs, die neue Möglichkeiten für eine verbesserte Materialverbindung und Beschichtungshaftung erschließen, stellt das Unternehmen nun auch seine außerordentliche Kompetenz auf dem Gebiet der Oberflächenchemie unter Beweis. Die Verbundwerkstoffindustrie ist zwar immer noch eine recht junge Branche, dennoch hat sie mittlerweile nahezu jeden Bereich unseres Alltags durchdrungen. Unternehmen, die von dieser Entwicklung profitieren möchten, sollten wissen: Mit Ushio können Sie die Qualität Ihrer Fertigungsprozesse steigern und gleichzeitig Ihre Kosten senken.

Wie, das hat Ushio bereits letztes Jahr auf der LOPEC 2019 eindrucksvoll gezeigt. Und das war nur ein vorläufiger Höhepunkt –Ushio verzeichnet nach wie vor eine enorme Zunahme der Anfragen rund um seine Excimer-Lösungen. Auch 2020 wird Ushio wieder zusammen mit über 160 Ausstellern am weltgrößten Kongress rund um das Thema großflächige, organische und gedruckte Elektronik in München teilnehmen. Nach ihrem großen Erfolg im letzten Jahr feiern Esmat Jawad und Dr. Jörg Söllner, die Excimer-Experten von Ushio, eine triumphale Rückkehr, um den ExciJet live vorzuführen.

Die Besucher des Standes werden sich anhand einer kurzen Demonstration von den Möglichkeiten der Excimer-Oberflächenaktivierung überzeugen können. Unsere Spezialisten werden Polymersubstrate mit einer Ushio ExciJet 172-nm-Lampe behandeln, um den Oberflächen verschiedene industriell erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Die Live-Demonstration ist typisch für die bei Ushio im Excimer Innovation Lab getesteten Anwendungen. Sie veranschaulicht beispielhaft die einfachen Verfahren, mit denen Ushio optimale Standards für individuelle Implementierungen der Excimer-Technologie gewährleistet.

Unser Alltag ist in zunehmendem Maße von intelligenten Geräten geprägt, und die Hersteller in diesem rasant wachsenden Sektor stehen an der Spitze der technischen Innovation. Am Stand 209 in Halle B0 der Münchner Messe wird Ushio auf der LOPEC 2020, der führenden Fachmesse und dem wichtigsten Kongress für gedruckte Elektronik, seine neueste wegweisende Technologie präsentieren. Flexible Mikroelektronik spielt eine immer wichtigere Rolle. Ushio Europe hat dies rechtzeitig erkannt und ist daher heute ein marktführender Anbieter von Lösungen zur entladungsfreien Oberflächenbehandlung für Hersteller elektronischer Schaltungen.

Präsentation des Excimer Innovation Labs auf der LOPEC 2020

Mit seiner regelmäßigen Teilnahme an so wichtigen Fachmessen wie JEC World, Composites Europe, InPrint, K 2019 oder LOPEC – wo seine Auftritte ebenso regelmäßig für großes Aufsehen und Interesse sorgen – stellt Ushio sein unermüdliches Engagement für die Entwicklung individueller Lösungen für jeden seiner Kunden unter Beweis. Nirgendwo wird dieser Einsatz deutlicher als bei der Errichtung seines Excimer Innovation Labs. Der japanische multinationale Konzern, der seit 1985 auf dem europäischen Markt tätig ist, kann sich nun verstärkt der Entwicklung von Vakuum-Ultraviolett-Anwendungen (VUV) widmen.

Im Werk von Ushio Deutschland im bayerischen Steinhöring bei München erhalten Interessenten die exklusive Möglichkeit, industrielle Prozesse zu erforschen, zu entwickeln, zu implementieren und zu verbessern. Mit einem Anteil von mehr als 95 Prozent am weltweiten Markt für Excimer-Lampen signalisiert Ushio ganz eindeutig seine Absicht, mit einem umfassenden Forschungs- und Entwicklungsservice für seine Kunden eine Führungsrolle zu übernehmen. Mit dem Ausbau der europäischen Testeinrichtung, die gemeinsam mit der renommierten, auf Sportstätten- und Pflanzenwachstumsbeleuchtung spezialisierten Tochter BLV betrieben wird, knüpft das Unternehmen an den Erfolg ähnlicher IR- und UV-Projekte von Ushio, Inc. in Japan und Ushio America an.

Das einfache Reinraumkonzept ist darauf ausgelegt, zukünftige Excimer-Lösungen auf Herz und Nieren zu prüfen, wobei in jeder Testreihe die Optimierung einer spezifischen Anwendung angestrebt wird. Der Kunde muss nur noch relevante Werkstoffproben für die Tests einsenden oder mit diesen im Labor vorbeikommen. Unsere hausinternen Experten in Steinhöring entwickeln einzigartige Lösungen in direkter Zusammenarbeit mit dem Kunden. Dabei überlassen sie dem Kunden die Regie, damit das gewünschte Ergebnis erzielt wird, stehen ihm jedoch bei Bedarf mit Rat und Tat zur Seite.

Der Vakuum-Ultraviolett-Excimer von Ushio emittiert ultraviolette Strahlung mit einer idealen Wellenlänge von 172 nm und revolutioniert damit viele Fertigungsverfahren wie etwa die Oberflächenaktivierung empfindlicher Verbundfolien, das Aushärten von Acrylat-Nanokomposit-Beschichtungen oder die Herstellung von kohlenstoffnanoröhrenverstärkten Verbundwerkstoffen.

Die Excimer-Technologie hat bereits großes Interesse bei Flugzeug- und Automobilbauern geweckt, da Photobonding™ und der Verzicht auf Klebstoffe enorme Gewichtseinsparungen versprechen. Excimer-Entladungslampen mit dielektrischer Sperrschicht bieten die einzigartige Fähigkeit, verschiedene Materialien wie Polymere oder Glas ohne Epoxid oder andere Chemikalien miteinander zu verbinden. Durch das Zusammenpressen zweier nicht-identischer Substrate während der Behandlung entsteht bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur eine dauerhafte Verbindung.

VUV-Licht weist zudem eine eher geringe Eindringtiefe auf, so dass lediglich ein dünner polymerisierter Film auf der oberen Schicht von UV-härtbaren Beschichtungen verbleibt. Tiefer liegende Schichten bleiben damit unbeeinflusst, doch die resultierende Schrumpfung erzeugt eine homogene, mattierte Oberfläche und verleiht Verbundbeschichtungen hohe Kratzfestigkeit.

Die Schwierigkeiten bei der Aktivierung und Modifizierung von Oberflächen, mit denen sich die führenden Elektronikhersteller bereits vor der Entwicklung und Verbreitung von Wearable Technology herumschlagen mussten, hat Ushio mit seinen ausgereiften VUV-Bestrahlungstechniken mittlerweile meisterhaft gelöst. Was ist also das Problem? Vor allem die allgegenwärtige Gefahr einer elektrostatischen Überlastung während der Fertigung, wobei diese Technologie jedoch auch für herkömmliche Druckverfahren erhebliche Vorteile birgt.

Behandlung empfindlicher Oberflächen mit VUV-Excimer liefert bessere Ergebnisse als vorhandene Korona- und Plasmaverfahren

Bewährte Techniken der Oberflächenmodifikation, wie Korona und atmosphärisches Plasma, stützen sich bei der Bestrahlung des Substrats auf eine erhebliche elektrische Entladung. Ihr weit verbreiteter Einsatz in der industriellen Fertigung verdankt sich der Möglichkeit, einer Oberfläche bestimmte erwünschte Eigenschaften zu verleihen, z. B. eine deutlich verbesserte Benetzbarkeit. Die Kehrseite dieser Verfahren besteht in einem zerstörerischen molekularen Beschuss der behandelten Oberflächen, die eine direkte Folge der unmitttelbar auf das Substrat einwirkenden gewaltigen Entladungsreaktion ist.

Mikroelektronische Strukturen, die sich in unmittelbarer Nähe des behandelten Substrats befinden, verschmoren dabei regelrecht. Empfindliche Materialien wie etwa Nanokompositfolien werden durch diesen hochenergetischen molekularen Beschuss dauerhaft beschädigt. Mit bloßem Auge sind die Schäden zwar nicht zu erkennen, bei Betrachtung der behandelten Oberfläche unter dem Elektronenmikroskop tritt das Ausmaß der Probleme dafür umso deutlicher hervor. Untersucht man die Auswirkungen der Korona- und Plasmabehandlung auf diese Weise, so zeigt sich eine mondähnliche, kraterartige Oberfläche ohne jede Homogenität.

Zwar ist die Oberfläche noch „aktiviert“, doch wird die Wirksamkeit der Behandlung durch die herabgesetzte strukturelle Integrität der Oberfläche stark beeinträchtigt. Ein gutes Beispiel ist die Dauerhaftigkeit der Tintenhaftung beim Bedrucken von Kreditkarten und vergleichbaren Anwendungen. Eine glatte oder homogen mattierte Oberfläche ermöglicht eine weitaus stärkere und längere Tintenhaftung als eine ungleichmäßige oder grob behandelte Oberfläche.

Außerdem führt die mit vielen Oberflächenbehandlungsverfahren einhergehende elektrostatische Aufladung bekanntermaßen zur Anziehung von Staubpartikeln über mehrere Meter Entfernung hinweg. Wenn sich dieser Staub beim Auftragen von Tinte, Farbe, Harz oder Lack noch auf der Substratoberfläche befindet, besteht die Gefahr, dass das aufgebrachte Material eher den Staub benetzt und sich mit diesem anstatt der Oberfläche verbindet. Wenn diese ungewünschten Ablagerungen sich anschließend von der Oberfläche lösen und das aufgebrachte Material mitnehmen, gehen zwangsläufig auch alle hydrophilen Eigenschaften verloren, die man der Oberfläche verleihen wollte.

Ushio hat in den letzten 25 Jahren beträchtliche Ressourcen für die Erforschung von Excimer-Anwendungen aufgewendet, um diese Probleme durch die Entwicklung einer Lösung zu beseitigen, bei der die hochenergetische Entladung innerhalb einer geschlossenen modularen Lampe stattfindet und nur hochenergetische Niedertemperaturelektronen zur Behandlung der Oberfläche freigesetzt werden. Die Ergebnisse dieses Engagements werden auf der LOPEC 2020 für alle zu sehen sein.

Etablierte Anwendungsbereich der VUV-Excimer-Technologie von Ushio für Fachbesucher der LOPEC 2020

  • Oberflächenaktivierung
  • Oberflächenreinigung
  • Oberflächenbearbeitung
  • UV-Härtung
  • Mattierung
  • Härtung von Nanokomposit-Beschichtungen
  • Desinfektion
  • Vorbehandlung von Verbundwerkstoffen für die Beschichtung
  • Herstellung von Metallmustern (Leiterplatten)
  • Photobonding™
  • Entfernung von Verunreinigungen aus Produktionsprozessen
  • Photochemische oder biologische Modifizierung von Gasen, Flüssigkeiten usw.
  • Behandlung empfindlicher Substrate, z. B. Filme und Folien
  • Elektrodenbeschichtung mit Nano-Metalltinten bei der Herstellung organischer Transistoren
  • Verbesserte Haftung von Tinten, Farben, Lacken, Harzen und Firnissen

Großes Fortschrittspotenzial birgt die Excimer-Technologie auch für die Entwicklung von Freiformverfahren für den 3D-Druck von Elektronik, die ganz ohne Stützstrukturen auskommen und die herkömmlichen Fertigungsverfahren verdrängen werden. Die Zukunft der gedruckten Elektronik liegt ganz klar in der Excimer-Behandlung mit ihren schier endlosen Möglichkeiten: superflache Heizelemente, die direkt auf die Innenseiten von Autositzen und auf die Innenraumverkleidung gedruckt werden; in Folien eingebettete LEDs, die außen am Fahrzeug angebracht werden und sich jeder beliebigen Kontur anpassen; hydrophilierte Polymersubstrate als Träger für gedruckte Metallstrukturen, mit denen sich Schaltungen direkt in das Objekt selbst integrieren lassen und nicht mehr in einem Hohlraum untergebracht werden müssen.

Die andere Excimer-Technologie von Ushio, der VUV-Aligner, erschließt die Möglichkeiten druckbarer Strukturierung für die Fertigung organischer Transistoren, Sensoren und Bio-Devices. Mit der erfolgreichen Einführung des weltweit ersten Kollimators mit Vakuum-Ultraviolettlampentechnologie hat Ushio die Leiterplattenindustrie aufgerüttelt. Diese Technologie ermöglicht äußerst präzise Strukturen durch Hydrophilierung mit VUV-Strahlung und eröffnet neue Anwendungsbereiche wie etwa die Produktion von Bio-Chips. Die für die herkömmliche Lithographie in der Halbleiterfertigung typischen Schritte der Entwicklung, des Ätzens und des Resiststrippings fallen dank des Niedertemperatur-VUV-Verfahrens sogar völlig weg.

Felder und Branchen, in denen Ushios VUV-Lösungen für die Excimer-Bestrahlung zum Einsatz kommen

  • Luft- und Raumfahrt
  • Automobilindustrie
  • Umwelttechnik
  • Maschinenbau
  • Lebensmittel und Getränke
  • Forensik
  • Grafisches Gewerbe
  • HLK
  • Medizin
  • Mikroelektronik
  • Petrochemie
  • Photochemie
  • Photobiologie
  • Physik
  • Druck

Auf der LOPEC, die vom 25. bis 26. März in der Messe München stattfindet, steht Ihnen das Team von Ushio Europe jederzeit gerne für Ihre Fragen zur Verfügung. Während der gesamten Messe wird das Team außerdem die Oberflächenaktivierung mit dem beliebten ExciJet-Modul live vorführen. Wenn Sie mehr über die Excimer-Technologie und ihre Vorteile im Vergleich zu anderen gängigen Verfahren erfahren möchten, können Sie gerne einen Blick in unsere Online-Informationsressourcen werfen:

Surface Treatment Alternatives for Sensitive Substrates / Oberflächenbehandlung empfindlicher Substrate
Englisch: ushio.eu/surface-treatment
Deutsch: ushio.eu/de/oberflaechenbehandlung

Excimer: The Technology Explained / Excimer: Die Erklärung der Technik
Englisch: ushio.eu/excimer-explained
Deutsch: ushio.eu/de/excimer-technik

 

LOPEC 2020
Fachmesse und Kongress für gedruckte Elektronik

Messe München
München, Deutschland
Halle B0, Stand 209

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