Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Verbundstoff für Hochfrequenz-Leiterplatten: kostengünstig, hitzebeständig, recyclingfähig

14.06.2011
Ein hochleistungsfähiges Material für eine neue Generation elektronischer Leiterplatten hat ein Forschungsteam am Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe der Universität Bayreuth entwickelt.

Damit führen die Bayreuther Ingenieurwissenschaftler ihre erfolgreichen Forschungsarbeiten weiter, die vor zwei Jahren bereits zu einer leistungsstarken Leiterplatte – einem sog. HTT-Board – aus einem geschäumten Kunststoff geführt haben. Das neue Material ist ein Verbundstoff, der sich aus präzise berechneten Anteilen an thermoplastischen Kunststoffen und keramischen Füllstoffen zusammensetzt.

Leiterplatten bestehen im wesentlichen aus einem Substrat und den darin installierten Kupferleiterbahnen. Wenn sich beide Bestandteile infolge von Wärme unterschiedlich stark ausdehnen, kommt es zu Spannungen, die zu einem Versagen der Leiterplatte führen können. Doch diese Gefahr gehört der Vergangenheit an, sobald der neue Verbundstoff als Substrat verwendet wird.

Denn mit diesem Material ist es jetzt gelungen, die wärmebedingte Ausdehnung des Substrats an die wärmebedingte Ausdehnung der Kupferleiterbahnen anzupassen. Die neuartigen Leiterplatten eignen sich daher insbesondere für Anwendungen im Hochfrequenzbereich (bis zu 60 GHz).

In einem Beitrag für die jüngste Ausgabe der Zeitschrift "Circuit World" vergleichen Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt, Dr.-Ing. Felipe Wolff Fabris und Dipl.-Ing. Thomas Apeldorn das neue Material mit einer Reihe von polymeren Materialien, die bisher für elektronische Leiterplatten eingesetzt wurden. Der jetzt entwickelte Verbundstoff lässt sich mit einem hohen Automatisierungsgrad und deshalb deutlich kostengünstiger produzieren als die bisher verwendeten Materialien. Eine in der Kunststoffproduktion übliche Verfahrenstechnik, die Extrusion, bringt die keramischen Füllstoffe in die thermoplastischen Kunststoffe ein. Und noch im gleichen Arbeitsschritt entsteht aus diesem Verbund eine extrem dünne Folie, die eine Dicke zwischen 0,2 mm und 1,0 mm aufweist. Diese Folie übernimmt nun die Funktion des Substrats. Es werden mehrere Ebenen von Kupferleitbahnen übereinander geschichtet; und zwar so, dass diese Ebenen jeweils durch dazwischen liegende Folien voneinander getrennt und isoliert werden. So wird das Ziel erreicht, möglichst viele elektronische Elemente auf möglichst engem Raum unterzubringen.

Mit dem neuen Substratmaterial wurde in Zusammenarbeit mit der Fa. Heger GmbH in Norderstedt bereits der Prototyp einer neuen Leiterplatte, das "LuVo Board", hergestellt. Die Abkürzung „LuVo“ verweist auf das Luftfahrtforschungsprogramm des Hamburger Senats, aus dem die Entwicklung gefördert wurde. Denn nicht allein aus Kostengründen ist der neue Verbundstoff für die Luft- und Raumfahrt besonders attraktiv. Er lässt sich, selbst nachdem die Leiterbahnen aufgetragen wurden, unter Hitze ohne weiteren technischen Aufwand dreidimensional verformen. So können die fertigen Leiterplatten nachträglich dem raumsparenden Design von Flugzeugen und Raumfähren angepasst werden.

Und noch weitere Vorteile sprechen für den neuen Verbundstoff: Infolge der Füllstoffe wird die Menge der Luftfeuchtigkeit gesenkt, die bei einer starken Ausdehnung in das Material eindringt. Zudem ist der Verbundstoff äußerst hitzebeständig und benötigt keine zusätzlichen Flammschutzmittel. Somit ist das LuVo Board uneingeschränkt recyclingfähig. Es entspricht voll der EU-Richtlinie RoHS, welche die Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten beschränkt.

"Wir sind mit der Performance unseres neuen Materials hochzufrieden", erklärt Dr.-Ing. Felipe Wolff Fabris. "Wir wollen die Forschungsarbeiten an den Standorten Bayreuth und Hamburg vorantreiben und mit weiteren Tests auch den industriellen Einsatz des LuVo-Boards unterstützen." Darüber hinaus haben die Bayreuther Ingenieurwissenschaftler bereits die übernächste Generation elektronischer Leiterplatten im Blick. Im Juni 2011 startet ein Forschungsprojekt, das darauf abzielt, die Kunststoffanteile in Leiterplatten durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen, ohne dass sich dadurch die Leistungsfähigkeit vermindert oder die Produktion verteuert.

Veröffentlichung:

T. Apeldorn, F. Wolff-Fabris, V. Altstädt,
High-performance substrate based on a highly filled thermoplastic polymer,
in: Circuit World 2011, Volume 37, Issue 1, pp 4 – 14.
DOI-Bookmark: 10.1108/03056121111101232
Ansprechpartner für weitere Informationen:
Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt / Dr.-Ing. Felipe Wolff Fabris
Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel. (Sekr): +49 (0)921 55-7471
E-Mail: altstaedt@uni-bayreuth.de / felipe.wolff-fabris@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Bessere Anwendungsmöglichkeiten für Laserlicht
28.03.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Biegsame Touchscreens: Neues Herstellungsverfahren für transparente Elektronik verbessert
28.03.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten