Neues PCB-Herstellungsverfahren auf Basis additiver Fertigung

InnovationLab (Heidelberg), Experte für gedruckte, organische Elektronik von der Entwicklung bis zur Produktion, gibt einen technischen Durchbruch im Bereich der additiven Fertigung von Leiterplatten (PCBs) bekannt, der nach eigenen Angaben dazu beiträgt, höhere Umweltstandards in der Elektronikproduktion zu erfüllen und gleichzeitig Kosten zu senken.

Im Rahmen des von Horizont 2020 finanzierten Forschungsprojekts SmartEEs2 haben InnovationLab und sein Partner ISRA einen neuen Herstellungsprozess für lötbare Schaltungen auf Kupferbasis entwickelt. Die Schaltungen werden im Siebdruckverfahren hergestellt und sind mit herkömmlichen Reflow-Prozessen kompatibel.

Das neue Verfahren habe gleich mehrere Vorteile, heißt es in einer Pressemitteilung: Die Fertigung gedruckter Elektronik ist hier ein additiver Prozess, für den keine giftigen Ätzstoffe benötigt werden. Da der Prozess bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 150 ºC abläuft, werde auch weniger Energie verbraucht. Dazu komme, dass die bis zu 15-mal dünneren Substrate den Materialverbrauch reduzieren und weniger Produktionsabfälle generieren.

Prototyp mit den Hauptbestandteilen eines Smart Labels

InnovationLab hat nach eigenen Angaben bereits einen physischen Prototyp hergestellt, der die Hauptbestandteile eines Smart Labels enthält. Um eine hohe Leitfähigkeit zu gewährleisten, wurde eine Kupfertinte verwendet. Die Bestückung kann in einem herkömmlichen Reflow-Lötverfahren erfolgen, so dass Hersteller ohne Investitionen in neue Anlagen auf die neue Technologie umsteigen könnten.

Mit Hilfe des Multi-Layer-Drucks von Metall und Dielektrikum wurden die gewünschten Funktionen realisiert: ein stromsparender Temperatursensor und -logger, eine NFC-Kommunikationsschnittstelle über eine gedruckte Antenne und eine kompakte Batterie. Diese wird über eine gedruckte Solarzelle aufgeladen, so dass das Produkt völlig autark ist. Das neue Verfahren lässt sich laut InnovationLab für Standard- und flexible Leiterplatten mit bis zu vier Lagen einsetzen und kann in der Produkt- und Prozessentwicklung für Hybridelektronik verwendet werden.

Dr. Janusz Schinke, Leiter der Abteilung für gedruckte Elektronik bei InnovationLab, sagte: “Dies ist ein innovativer neuer Produktionsprozess, der die Kosten senken und die logistische Abhängigkeit von Zulieferern verringern wird. Gleichzeitig bringt er drei wichtige Vorteile für die Umwelt mit sich: weniger Materialverbrauch, weniger Energieverbrauch und weniger Abfall. Wir gehen davon aus, dass wir diesen Prozess bis Ende dieses Jahres auf hohe Stückzahlen skalieren können, so dass wir die Nachfrage unserer Kunden nach einer Million lötbarer Leiterbahnen oder mehr erfüllen können.”

SmartEEs2 ist ein europäisches Projekt, das durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert wird. Das Programm will innovative Unternehmen bei der Integration von flexiblen und tragbaren Elektroniktechnologien unterstützen und so die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie fördern.