Platinen aus Biomasse – Trägerplatten für Elektronikbauteile aus Lignin, Pflanzenfasern und Naturharz

Das Projekt wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert. Beteiligt waren der ARBOFORM®-Hersteller Tecnaro GmbH, der Leiterplattenhersteller Andus Electronic GmbH, das Ingenieurbüro KEW Konzeptentwicklung, das Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) und das bekannte Elektronikunternehmen LOEWE.

Nachdem die Projektbeteiligten die prinzipielle Machbarkeit ligninbasierter Leiterplatten damit nachweisen konnten, soll das Herstellungsverfahren nun soweit optimiert werden, dass es in die Serienproduktion gehen kann.

Gewöhnliche Platinen, die sich in zahllosen elektronischen Geräten befinden, werden aus Papier- oder Glasfaserverstärkten Phenol- oder Epoxydharzen und damit überwiegend aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Die neu entwickelte Platine hingegen besteht zum Großteil aus pflanzlichen Materialien: Aus einer Matrix aus Strohlignin mit Hanf-Kurzfaser und Baumwollgewebe zur Verstärkung, als Haftvermittler dient Naturharz, als Flammhemmer expandierbarer Graphit.

Damit kommt das Produkt auch ohne die sonst üblichen halogenierten Flammschutzmittel aus. Die Bestückung erfolgt mit bleifreien Loten, somit können elektronische Baugruppen hergestellt werden, die konform mit der neuen EU-Richtlinie RoHS („Restriction of Hazardous Substances“) sind, die bestimmte Stoffe in Elektrogeräten wie Blei, Cadmium und Quecksilber ab Mitte dieses Jahres verbietet.

Um ihre Praxistauglichkeit zu überprüfen, wurden die doppelseitig durchkontaktierten Leiterplatten im Projekt erfolgreich in eine Fernbedienung für ein Fernsehgerät eingebaut. Es zeigte sich allerdings, dass der Fertigungsprozess noch weiterer Optimierung bedarf. Insbesondere der Temperatur-Druckverlauf während des Pressens muss für größere Anlagen noch erarbeitet werden. Die Forscher gehen davon aus, damit die derzeit noch bestehenden Probleme bei der Feuchteaufnahme und bei der nicht ausreichenden Kupferhaftung in den Griff zu bekommen. Auch die thermische Beständigkeit soll so weiter erhöht werden. In zukünftigen Arbeiten soll das vielversprechende Verfahren entsprechend weiterentwickelt werden. Dann wird auch die noch offene Frage geklärt, wie genau sich unterschiedliche Ligninmodifikationen und -qualitäten auf das Produkt auswirken.

Als Rohstoff für die Ligninmatrix von ARBOFORM® und ähnlichen Werkstoffen können Stroh, aber auch Abfälle aus der Zellulosegewinnung dienen, damit ist dieses Material auch preislich interessant. Gleichzeitig ist es vielseitig einsetzbar: Nach Präzisionsteilen, Spielwaren, Musikinstrumenten und vielem mehr lassen sich nun auch elektronische Leiterplatten daraus herstellen. Der 100-prozentig „pflanzenbasierte Kunststoff“ verbindet dabei natürliche Elemente mit moderner Elektronik und vereint die Vorteile zweier Welten: Thermisch verformbar kann man ihn wie einen herkömmlichen Kunststoff verarbeiten, gleichzeitig besteht er aus einer erneuerbaren, weil nachwachsenden Rohstoffquelle.