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Use of Additive Conductive Materials to reduce cost and Environment al Impact of Printed Circuit Board Manufacture

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Eine "additive" Technologie für die Leiterplattenfertigung

Wegen der Anwendung hoch komplizierter Prozesse und der teuren Basismaterialien sind konventionelle Techniken zur Herstellung von gedruckten Schaltungen naturgemäß extrem kostspielig. Mehr noch: Bei diesen Prozessen können auch toxische Substanzen frei gesetzt werden und Abfälle entstehen, die möglicherweise umweltschädlich sind. Eine Alternative zeigt jetzt ein von der EU finanziertes Projekt auf, in dem die Entwicklung von zwei miteinander zusammenhängenden, aber dennoch autarken Technologien gelang. Diese versprechen wirksame Abhilfe bei den drängenden Kosten- und Umweltproblemen, die die Leiterplattenherstellung mit sich bringt.

Industrielle Technologien

Der stetig wachsende Markt für elektronische Leiterplatten konfrontiert die europäische Industrie mit neuen Anforderungen, die sie durch geeignete Innovationen meistern muss, um sich neue Marktanteile zu erobern. Dabei müssen die europäischen Leiterplattenhersteller ihre derzeitigen Prozesse vereinfachen und automatisieren, um mit den weitaus billigeren Leiterplatten aus fernöstlicher Produktion konkurrieren zu können. Darüber hinaus müssen sie aber auch die strengen EU-Umweltschutzauflagen für das Abfallmanagement erfüllen, wie sie beispielsweise die EU-Richtlinie WEEE (Waste from Electrical and Electronic Equipment) fordert. In der gegenwärtigen betrieblichen Praxis der Leiterplattenherstellung werden "subtraktive" Verfahren angewandt, bei denen der größte Teil des kupferbeschichteten Basismaterials weggeätzt wird und nur die gewünschten Leiterbahnen zurückbleiben. Ganz anders dagegen das Konzept, das in diesem Projekt erarbeitet wurde: Hier werden "additive" Technologien angewandt, bei denen die Leiterbahnen Schicht für Schicht auf das nicht leitende Basismaterial aufgebracht wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht einen effizienteren Leiterplatten-Fertigungsprozess und damit bedeutende Kostensenkungen. Darüber hinaus können diese Technologien aber auch eine Reihe von Vorteilen im Hinblick auf den Umweltschutz bringen, so z.B. eine Verringerung der anfallenden Schwermetallrückstände und Abwassermengen sowie eine Senkung des Energiebedarfs. Bei der ersten Technologie kommen ein Siebdruck-und ein UV-Aushärteverfahren zum Herstellen der leitfähigen und dielektrischen Schichten für Leiterbahnstrukturen mit einer Auflösung von 150 bis 250 Mikron (Leiterbahnen und Zwischenräume) zur Anwendung. Bei der zweiten werden Leiterbahnstrukturen mit einer Auflösung von 25 bis 100 Mikron (Leiterbahnen und Zwischenräume) auf fotografischem Weg auf das mit leitfähigem Material gefüllte Dielektrikum übertragen. Die UV-Siebdrucktechnologie kann bei verschiedenen Materialien zu Kostensenkungen von 40 bis 45% führen, die zweite immerhin noch zu Einsparungen von 20 bis 25%. Der bedeutendste Fortschritt besteht jedoch darin, dass beide Technologien eine wesentlich umweltfreundlichere Lösung Alternativlösung gegenüber den derzeit angewandten Beschichtungs-, Ätz-, Entwicklungs- und Entmetallisierungsverfahren darstellen. Außerdem bieten die UV-Siebdruck- und Aushärtetechnologie auch Vorteile beim Recycling, wenn Aluminiumsubstrate verwendet werden, die zugleich als Wärmeableitflächen dienen können. Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für diese Technologien gibt es in der Automobil- und Elektronikindustrie, etwa zur Herstellung von Touchscreen-Modulen, Geräten der Consumer-Elektronik sowie von Industrie- und medizintechnischen Geräten.

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26 Januar 2021