Ein großer Schritt nach vorn bei der Herstellung von 3D-gedruckten Leiterplatten
Das auf gedruckte Elektronik spezialisierte Unternehmen InnovationLab hat einen Durchbruch bei der additiven Herstellung von Leiterplatten verkündet. Das deutsche Unternehmen und sein Partner, das innovative Technologieunternehmen ISRA VISION (ebenfalls aus Deutschland), haben einen Fertigungsprozess für lötbare Schaltungen auf Kupferbasis entwickelt, das höhere Umweltstandards erfüllt und gleichzeitig die Kosten senkt. Die Schaltungen werden im Siebdruckverfahren hergestellt und sind mit herkömmlichen Reflow-Prozessen kompatibel. Diese bahnbrechende Technologie wurde durch die finanzielle und technische Unterstützung des EU-finanzierten Projekts SmartEEs2 ermöglicht: Im Rahmen einer offenen Ausschreibung wurden 44 Experimente ausgewählt– darunter das Kollaborations-Team von InnovationLab und ISRA VISION – um europäische KMU und Unternehmen mit mittlerer Kapitalisierung zu unterstützen, die Versuche mit flexiblen und tragbaren Elektroniktechnologien durchführen. Zu den Vorteilen der 3D-gedruckten Elektronik gehören der Verzicht auf giftige Ätzmittel und die Möglichkeit, den Prozess bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen (ca. 150 ℃) durchzuführen, was den Energieverbrauch deutlich verringert. Da die Substrate, die bei der additiven Fertigung von Leiterplatten verwendet werden, bis zu 15-mal dünner sind als bei herkömmlichen Verfahren, wird mit dieser neuen Technologie auch weniger Material verbraucht und weniger Abfall erzeugt.
Keine Investitionen in neue Anlagen erforderlich
Wie in einer Pressemitteilung auf der Website „3D Printing Media Network“ berichtet wird, hat „InnovationLab bisher einen physischen Prototyp hergestellt, der alle wichtigen Bausteine eines intelligenten Etiketts enthält und Kupferfarbe verwendet, um eine hohe Leitfähigkeit zu gewährleisten“. Da die Bestückung in einem herkömmlichen Reflow-Lötverfahren erfolgen kann, werden den Herstellern beim Umstieg auf die neue Technologie Investitionen für neue Anlagen erspart. Um die angestrebte Funktionalität zu erreichen, wurde das Mehrschichtdruckverfahren mit abwechselnden metallischen und dielektrischen Schichten eingesetzt. Dazu zählten ein stromsparender Temperatursensor und -logger (ein Gerät zur systematischen Aufzeichnung von Messungen), eine Schnittstelle für die Nahfeldkommunikation über eine gedruckte Antenne sowie eine kompakte Batterie, die von einer gedruckten Solarzelle aufgeladen wird. Durch diese Funktionen ist das Produkt völlig autark. Das bahnbrechende „neue Verfahren kann sowohl Standard- als auch flexible Leiterplatten mit bis zu vier Lagen einsetzen und auch in der Produkt- und Prozessentwicklung für Hybridelektronik eingesetzt werden“, heißt es in der Meldung. Dr. Janusz Schinke, der das Team für gedruckte Elektronik bei InnovationLab leitet, kommentiert in der gleichen Meldung: „Dies ist ein hochmoderner Produktionsprozess, der die Kosten senken und die logistische Abhängigkeit von Zulieferern reduzieren wird, während er gleichzeitig drei wichtige Vorteile für die Umwelt mit sich bringt: weniger Materialverbrauch, weniger Energieverbrauch und weniger Abfall. Wir gehen davon aus, dass wir dieses Verfahren bis Ende dieses Jahres auf hohe Stückzahlen skalieren können, um die Kundennachfrage nach einer Million lötbarer Leiterbahnen oder mehr zu erfüllen.“ SmartEEs2 (SUSTAINABLE ECOSYSTEM FOR THE ADOPTION, RAMP-UP AND TRANSFER OF EMERGING ELECTRONICS SOLUTIONS) hat sich seit seinem Start im Januar 2020 bemüht, für einen einfachen Zugang zu digitalen Innovationen zu sorgen, innovative Unternehmen mit hochwertigen Dienstleistungen zu versorgen und ein Ökosystem von digitalen Innovationszentren für flexible und tragbare Elektronik aufzubauen. Das Projekt läuft im Dezember 2022 aus. Weitere Informationen: SmartEEs2-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
SmartEEs2, gedruckte Elektronik, Fertigung, additive Fertigung, Leiterplatte, Elektronik