Ressourcen sparen: Leiterplatten mit Plasma fertigen

Mit Hilfe des Plasma-Printings entstehen solche Muster auf flexiblen Folien. Hier eine RFID-Struktur.Flexible Leiterplatten befinden sich in vielen Geräten, in denen es darauf ankommt, Elektronik Platz- und Gewicht sparend einzubauen: in Automobilen, in Foto- und Videokameras, in Kleincomputern für Sportler oder in Tintenstrahldruckern. Und der Markt wächst weiter: Die Unternehmensberatung Frost & Sullivan hat ermittelt, dass er im Jahr 2014 auf über 16 Milliarden US-Dollar weltweit ansteigen wird.

Auf der Kunststoffmesse K 2010 in Düsseldorf präsentieren Wissenschaftler vom IST in Braunschweig erstmals eine neuartige Rolle-zu-Rolle-Technologie zur Herstellung flexibler Leiterplatten mit dem Kurznamen P3T (Plasma Printing and Packaging Technology). Die Vorteile: Bei P3T sind erheblich weniger Prozessschritte nötig als bei bestehenden Verfahren und es lassen sich Rohstoffe einsparen. Die Forscher setzen nicht – wie bisher üblich – eine vollflächig metallisierte Folie als Ausgangsmaterial ein, aus der dann durch Entfernen überschüssigen Metalls die Leiterbahnen erzeugt werden. Um flexible Leiterplatten zu fertigen, bringen sie Leiterbahnen aus Kupfer auf den Folienträger auf. Für Biosensoren kommt Palladium zum Einsatz. Sie verwenden Atmosphärendruck-Plasma und Galvanik statt Vakuum- und Laserverfahren. Das macht die Fertigung kostengünstig und ressourceneffizient.

Dr. Michael Thomas, Leiter der Forschungsgruppe am IST, erklärt: »Bei der Herstellung der Leiterbahnen einer RFID-Antenne muss man oft zwischen 50 und 80 Prozent Kupfer wegätzen. Dabei entstehen erhebliche Mengen an Kupferabfällen, die entsorgt oder mit relativ aufwändigen Verfahren wieder aufbereitet werden müssen.« Anders am IST: Die Wissenschaftler nutzen das Additivverfahren und können damit die gewünschten Strukturen direkt auf den Folienträger aufbringen. Die ersten beiden Prozessschritte sind das Plasma-Drucken (Plasma-Printing) bei Atmosphärendruck und die Metallisierung mit bekannten galvanotechnischen Methoden. Beim Plasma-Printing kommt eine tiefgravierte Walze zum Einsatz, wie man sie aus dem konventionellen Tiefdruck kennt. In den eingravierten Vertiefungen auf der Walze werden während des Druckvorgangs auf elektrischem Wege Mikroplasmen erzeugt, die die Oberfläche der Kunststofffolie chemisch dort verändern, wo später die Leiterbahnen entstehen sollen.

Das Prozessgas, aus dem das Plasma entsteht, ist üblicherweise eine Mischung von stickstoffhaltigen Gasen. IST-Forscher Thomas betont: »Es bilden sich an der Oberfläche der Folie die benötigten chemischen Veränderungen, die dafür sorgen, dass der Kunststoff genau an diesen Stellen mit Wasser benetzbar und mit galvanotechnischen Methoden metallisierbar wird. So sparen wir erheblich Energie und Material,« sagt Thomas. Das ist ein entscheidender Wettbewerbsfaktor: die Rohstoffpreise beispielsweise für Kupfer oder Palladium sind in den vergangenen drei Jahren um etwa 150 Prozent gestiegen.

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Verbundprojekt P3T arbeiten die Forscher derzeit intensiv daran, die Einzelprozesse zur Herstellung flexibler Leiterplatten zu verbessern. Sie nehmen alle P3T-Produktionsschritte genau unter die Lupe – vom Plasma-Printing bis hin zur Aufbau- und Verbindungstechnik und sie stimmen alle Prozesse in einer Produktionslinie miteinander ab.

Media Contact

Marion Horn Fraunhofer-Institut

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Hochleistungs-Metalloptiken mit Lothar-Späth-Award 2021 ausgezeichnet

Fraunhofer IOF und HENSOLDT Optronics entwickeln optisches Teleskop zur Erforschung des Jupitermondes Ganymed. Forscher des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sind gemeinsam mit ihrem Partner für die Entwicklung…

Chemiker designen „molekulares Flaggenmeer“

Forschende der Universität Bonn haben eine molekulare Struktur entwickelt, die Graphit-Oberflächen mit einem Meer winziger beflaggter „Fahnenstangen“ bedecken kann. Die Eigenschaften dieser Beschichtung lassen sich vielfältig variieren. Möglicherweise lassen sich…

Der nächste Schritt auf dem Weg zur Batterie der Zukunft

Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung geht in die zweite Förderphase – Koordination durch Prof. Dr. Jürgen Janek vom Gießener Zentrum für Materialforschung – Rund 23…

Partner & Förderer