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 Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie