Inkjetprinten is bekend van de grafische sector maar leent zich ook voor industriële toepassingen, van solar tot semicon tot display. Dankzij de Nederlandse expertise van hightech integratie en de beschikbaarheid van een volwaardige supply chain is Meyer Burger Netherlands uitgegroeid tot een vooraanstaande equipmentbouwer voor het zogeheten functionele inkjetprinten. Met een portfolio van R&D-, pilot- én productieprinters is het bedrijf klaar voor de industriële doorbraak van deze productietechnologie. ‘Ik blijf me verbazen over de grote namen die met ons willen samenwerken.’
Fertile ground for functional inkjet printing
Het begon in Eindhoven met OTB (‘Only The Best’), dat machines bouwde voor zonnecelproductie met behulp van PECVD (plasma-enhanced chemical vapour deposition). Daarnaast ontwikkelde OTB machines voor andere materiaaldepositietechnieken, waaronder inkjetprinten. Die techniek is eveneens geschikt voor het maken van zonnecellen, maar heeft een veel breder toepassingsbereik. Dat maakte het bedrijf, inmiddels onderdeel van Roth & Rau, aantrekkelijk voor het Zwitserse Meyer Burger, dat groot werd in de volatiele solarindustrie en op zoek ging naar marktspreiding. Binnen Meyer Burger (ruim 1.200 medewerkers) is de Eindhovense vestiging, met zo’n tachtig medewerkers, een zelfstandige eenheid die PECVD-machines en inkjetprinters ontwikkelt en bouwt. Zo’n vijftien jaar geleden was gestart met een apparaat voor R&D-toepassingen, waarop afnemers hun eigen applicaties konden ontwikkelen. Later kwam er een pilotprinter bij voor procesontwikkeling en pilotproductie en in 2013 introduceerde Meyer Burger het JETx-platform voor betrouwbare en kosteneffectieve volumeproductie. Alle printers worden onder de naam PiXDRO vermarkt.
Erik Corduwener
Breed
Meyer Burger onderscheidt zich volgens Erik Corduwener, marketing & business development manager, door zijn brede portfolio, van R&D- tot productiemachine, en de brede range aan applicaties die de printers aankunnen. Naast de solar (aanbrengen van een antireflectielaag) biedt inkjetprinten ook voor de halfgeleiderindustrie interessante opties, zoals het direct aanbrengen van masker-, materiaal- of beschermlagen, of het packagen van componenten. In de elektronica-industrie rukt inkjetprinten eveneens op, bijvoorbeeld voor het aanbrengen van soldeermaskerlagen op printed circuitboards (pcb’s). Voor de displaymarkt dient zich het printen van de pixels voor grote OLED tv-schermen aan. De concurrentiestrijd gaat Meyer Burger niet zozeer aan met collega-printerbouwers als wel met alternatieve productietechnieken, zoals fotolithografie, dispensing, spraycoating en screenprinting. ‘Voor die gevestigde processen is inkjetprinten een disruptieve technologie. Bijvoorbeeld patroneren direct met inkjet in plaats van met het conventionele proces (resist aanbrengen, belichten en ontwikkelen) biedt kosten- en flexibiliteitsvoordelen.’
Breed is ook de range aan materialen die de PiXDRO-machines kunnen printen, van chemische etsmaskers tot uiteenlopende elektrisch geleidende inkten of juist isolerende polymeren. Dat kunnen ze op uiteenlopende substraten: wafers, leadframes, pcb’s, glas en zelfs roll-to-roll plastics. Het klantenbestand van Meyer Burger kenmerkt zich eveneens door een grote diversiteit: automotive, aerospace, elektronica-assemblagebedrijven, fabrikanten van consumentenelektronica en displaymakers. ‘In Amerika en Europa ligt de focus op engineering, in Azië meer op massaproductie. Een fijne route voor ons is als klanten in Amerika of Europa hun applicaties op onze R&D- of pilot-machines ontwikkelen en de volumeproductie vervolgens in Azië onderbrengen. Dat hoeft niet per se op onze productiemachines, maar het vergemakkelijkt de opschaling natuurlijk wel.’ Wouter Brok, manager innovations: ‘Ik blijf me verbazen over de grote namen die met ons willen samenwerken. Sinds een jaar of vier, vijf tonen die grote partijen interesse in inkjetprinten. Het vergt vaak wel een lange aanloop, waarbij we klanten helpen bij het kwalificeren van hun geprinte producten; toelating tot bijvoorbeeld de automotive of de medical markt is een langdurig traject.’
Momentum
De kleinste druppels die een printer kan produceren, hebben een volume van een picoliter (een miljoenste van een miljoenste liter); dat komt overeen met een druppeldiameter van tweehonderdste millimeter. Als ze nog kleiner zijn, hebben ze – in natuurkundige termen – onvoldoende momentum; ze waaien gewoon weg. Commercieel heeft inkjetprinten inmiddels wel voldoende momentum vergaard, aldus Corduwener: ‘We zien nu een transitie van R&D naar productie.’ Meyer Burger speelt daar dus op in met zijn flexibele, modulaire JETx-platform. Deze machine is eenvoudig te configureren voor de klantapplicatie en gewenste mate van automatisering (bijvoorbeeld de handling met een specifieke substraathouder in een inline- of juist een batch-proces). Belangrijk is ook dat grote materiaalproducenten, waaronder SunChemical, DowDuPont, Evonik en Agfa, speciale formuleringen voor inkjet ontwikkelen, zegt Brok. ‘Samen met onze klanten kunnen we materialenleveranciers daartoe pushen.’ Anderzijds zijn er natuurlijk printkoppen nodig. ‘Wij maken die niet zelf, dat is een expertise op zich. De fabrikanten voor de grafische wereld, zoals Fujifilm Dimatix, Xaar en Konica Minolta, maken al printkoppen voor industriële toepassingen. Bij agressieve inkten brengen ze bijvoorbeeld in overleg met ons een extra coating aan op het inwendige van hun koppen. Die koppen zijn een belangrijk onderdeel van onze machines, maar de core van het printproces zit daar niet in. Om een functionele structuur te maken, moet je veel meer doen dan alleen inkt uit de kop krijgen. Het gaat er ook om hoe de inktdruppels interacteren met het substraat; de manier waarop je lagen laat opbouwen, uitvloeien en opdrogen, en de nauwkeurigheid en de timing waarmee dat gebeurt. Daar hebben wij de kennis van en die zit verwerkt in de printstrategieën en -algoritmes die onze machines aansturen. Er waren wel partijen die dachten dat ze alleen maar een printkop en een xyz-stage (voor positionering van de printkop ten opzichte van het substraat) hoefden te kopen en aan elkaar te knopen; later kwamen die weer bij ons, want het bleek toch niet zo eenvoudig.’ Zelf koopt Meyer Burger ook veel componenten en modules voor zijn machines in, meldt Corduwener. ‘De regio Eindhoven biedt dankzij de historie van het Philips-concern, voortgezet in onder meer Philips Healthcare, ASML en FEI, een geweldige infrastructuur voor outsourcing.’ Brok: ‘Onze expertise zit in de integratie van dat alles: proces- en materiaalkennis, printkop, stage, automatisering en ook de software – voor de besturing van de printkoppen moeten continu heel veel data worden aangeleverd.’
Schaalbaar
Meyer Burger neemt deel aan applicatiegerichte onderzoeksprojecten bij instituten all over the world. Voor printkoppen is niet alleen verkleining van druppels (en dus verbetering van de printresolutie) een ontwikkelingsdriver als wel verhoging van het aantal nozzles per printkop en van de printfrequentie (meer druppels per seconde). Dit alles ter verhoging van de productiviteit voor industriële toepassingen. Brok: ‘Een belangrijk pluspunt van inkjetprinten is de schaalbaarheid: je kunt makkelijk meer koppen in een machine plaatsen. Printen ze allemaal hetzelfde materiaal, dan verhoog je de productiviteit, zijn de materialen verschillend, dan krijg je meer flexibiliteit.’ Het draagt er allemaal aan bij dat inkjetprinten nu op het kantelpunt naar een industriële doorbraak staat, aldus Corduwener. ‘Dankzij ons outsourcingmodel met een flexibele supply chain is Meyer Burger daarop voorbereid.’ Over schaalbaarheid gesproken.
