Große hitzebeständige Leiterplatten
Die Initiative Clean Sky ist eine einzigartige und ehrgeizige öffentlich-private Partnerschaft zwischen der Europäischen Kommission und der Industrie, um die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs maßgeblich zu verringern. Viele innovative Designkonzepte konzentrieren sich auf die Minimierung des Kraftstoffverbrauchs und der damit verbundenen Emissionen. Die EU finanzierte das Projekt LHTFPCB (Demonstration of a large, high temperature, flexible printed circuit board), um einen Beitrag zur Weiterentwicklung von Elektronik zu leisten, die dabei behilflich sein wird, damit verbundene Ziele zu erreichen. Flexible Leiterplatten wurden ursprünglich als Ersatz für traditionelle Kabelsätze konzipiert. Wissenschaftler entwickelten Materialien und Verfahren, die zur Herstellung von Leiterplatten in voller Größe führten, welche bei Technologiereifegrad 6 auf Triebwerksebene integriert und getestet wurden. Mithilfe bestehender und neuartiger Polymere erreichten die Forscher eine Steigerung der Betriebstemperatur, die derzeit bei maximal 200 °C liegt. Das Ziel war ein Bereich zwischen mindestens 260 °C und maximal 400 °C. Die Materialien und Verfahren wurden ferner so gestaltet, dass diese Leistung bei hohen Temperaturen in einem Großflächenformat mit einer erforderlichen Gesamtlänge von 5 m in einer einteiligen, mehrschichtigen Leiterplatte ohne Nähte einfacher erbracht werden kann. Die Wissenschaftler unterzogen die Probeleiterplatten Temperaturwechselprüfungen in einem Bereich zwischen 260 und 330 °C und führten ebenfalls stichprobenartige Schwingungstests durch. Eine Schliffbildanalyse nach der Testkampagne ermöglichte den Forschern, wichtige Rückschlüsse über die Polymerdegradation zu ziehen. Es wurde insbesondere die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Polymerabbaus vom Leiterplattenrand aus bestimmt, was bei der Formulierung von Richtlinien für das Leiterplattendesign behilflich war. Nachdem des Weiteren Oxidation als Hauptursache des Polymerabbaus identifiziert worden war, konzentrierte sich das Team für eine Optimierung der Leiterplattenleistung auf eine Verbesserung der Robustheit der Sauerstoffbarriere. LHTFPCB demonstrierte, dass eine Technik mit mehrschichtigen, flexiblen Leiterplatten sinnvoll ist und der Clean-Sky-Initiative im Bereich der Luftfahrtindustrie zugute kommt, da sich im Vergleich zu Stromkabellösungen eine gewichtsarme Alternative auftut. Es wird damit gerechnet, dass die Technologie auch das Interesse von anderen Sektoren wie etwa der Öl- und Gasindustrie auf sich zieht.
Schlüsselbegriffe
Leiterplatten, Hochtemperatur, Flugzeugtriebwerke, LHTFPCB, Polymerabbau
