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Entwicklung eines neuen Substratmaterials für elektronische Leiterplatten auf Basis eines geschäumten Hochtemperatur-Thermoplasten

In der Elektronik derzeit eingesetzte Standardmaterialien für Leiterplattensubstrate erlauben kein werkstoffliches Recycling der Polymerfraktion und erfordern in der Regel den Einsatz ökologisch bedenklicher Flammschutzmittel. Substrate für flexible Anwendungen oder für den Hochfrequenzbereich weisen darüber hinaus einen sehr hohen Materialpreis auf.

Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, ein neues inhärent flammhemmendes Platinenmaterial aus geschäumtem Polyetherimid zu entwickeln. Dieser recyclingfähige thermoplastische Werkstoff kann im Extrusionsverfahren kontinuierlich hergestellt werden. Schäumen führt neben der Einsparung des kostenintensiven Ausgangspolymers zur Reduzierung des Flächengewichtes und zu signifikanter Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften. Ein weiterer Vorteil besteht in der thermischen Verformbarkeit des Materials.

Poröse Leiterplatten sind allerdings zunächst unerwünscht und kritisch zu betrachten. Um die Erfordernisse der Elektronikindustrie zu erfüllen, müssen v.a. gleichmäßige Oberflächen, Durchkontaktierbarkeit und isotrope Materialeigenschaften gewährleistet sein. Außerdem dürfen sowohl während der Herstellung als auch danach keine flüssigen Medien in das Substrat gelangen. Aus diesen Gründen konzentrierte sich das primäre Forschungsziel dieser Arbeit auf die Entwicklung geschlossenzelliger extrudierter PEI-Schäume mit möglichst kleinen mittleren Porendurchmessern, hohen Zelldichten und homogenen Zellgrößenverteilungen.

Damit diese grundlegenden Erkenntnisse auf einen praxisgerechten Produktionsmaßstab angepasst werden können, wurde gemeinsam mit der Firma Reifenhäuser Maschinenfabrik GmbH ein Anlagenkonzept im Technikumsmaßstab erstellt, auf dessen Grundlage die Konstruktion und der Aufbau der Anlage durch Reifenhäuser erfolgte.

Die Anpassung der Laborergebnisse verlief erfolgreich. Der Schäumprozess gelingt sowohl mit physikalischen als auch mit chemischen Treibmitteln. Die mit der Technikumsanlage geschäumten PEI-Platten wurden anhand der wichtigsten Materialeigenschaften auf ihr Einsatzpotenzial als Leiterplattensubstrat untersucht und als geeignet befunden.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Dieter Langenfelder

Dieter Langenfelder
Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe
Universität Bayreuth

Informationen

Freie Schlagwörter: Elektronische Leiterplatte, Schaumextrusion, Coextrusion, Morphologie, Schaum, geschlossenzellig, Hochtemperatur-Thermoplast, verformbar, Gewichtseinsparung
Institut / Lehrstuhl: Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der Universität Bayreuth
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Ernst Schmachtenberg
Erscheinungsjahr: 2006
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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