Produktion hochkomplexer Leiterplatten
In zwölf Monaten zur Baureife
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Dehnbare Leiterplatten für Wearable-Electronics Applikationen
Die Contag AG hat ihr Portfolio jüngst mit einem innovativen Produkt, der dehnbaren Leiterplatte (Bild 2), erweitert. Im Gegensatz zum – aus der Flex/Starrflex-Technologie bekannten – Polyamid ist die Materialbasis dieses Produktes eine hochelastische Polyurethan-Folie (PU), auf die Kupferfolien laminiert werden. Aufgrund der deutlich höheren Reiß- und Bruchdehnung und des kleineren Zug- bzw. Elastizitätsmoduls der Polyurethanfolie gegenüber dem Polyamid sind diese Schaltungen extrem flexibel, verwendbar und sogar bis zu ca. 30 Prozent dehnbar.
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Dabei spielt natürlich der Einfluss des Layouts eine entscheidende Rolle. Um der niedrigeren Duktilität des Kupfers entgegenzuwirken, werden die Kupferleiterbahnen im belasteten Bereich in Mäandern bzw. sogenannten „Horse Shoes“ angeordnet. Dies nimmt eine spätere Dehnung der Leiterzüge vorweg und sichert die elektrische Funktionalität der Schaltung. Weitere Vorteile des Basismaterials sind u.a. hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit, sehr gute Kälteflexibilität, höchste Beständigkeit gegen Öle, Fette, Sauerstoff und Ozon sowie eine hohe Biokompatibilität. Als Abdeckungen der Schaltung kommen ebenfalls PU-Folien zum Einsatz, in denen die Pad-Bereiche vor dem Laminieren frei gelasert werden.
Contag hat bereits in mehreren Forschungs- und Industrieprojekten Lösungen und Leiterplatten auf dehnbarer Basis angeboten und erfolgreich gefertigt. Grundsätzlich sind reine PU-Schaltungen bis zu vier Lagen mit elektrischen Durchkontaktierungen möglich, ebenso auch die Kombination mit starren Materialien in einer Starr/Stretch-Technologie. Die Dicke der verarbeitbaren PU-Folien liegt bei 50 bis 200 µm – dies gilt sowohl für das kupferkaschierte Basismaterial als auch für die Abdeckfolien. Als Basiskupferdicken kann 18 µm oder 35 µm gewählt werden; die minimalen Leiterzugbreiten sind derzeit mit 100 µm spezifiziert. Als Endoberflächen können alle etablierten chemischen Finishings gewählt werden, z.B. chemisch Silber, Zinn, ENIG, EPIG.
Bei der Weiterverarbeitung ist zu beachten, dass es sich bei Polyurethan um ein thermoplastisches Material handelt, das bei ca. 160 °C erweicht. Daher muss bei einer Lötbestückung ein niedrigschmelzendes SnBi-Lot gewählt werden; alternativ bietet sich aber auch Leitkleben an.
Prädestinierte Einsatzbereiche sind unter anderem die Medizinelektronik (dehnbare Bandagen mit integrierter Sensorik und Elektronik) sowie die textile Elektronikintegration (Wearable Electronics). Darüber hinaus bieten sich Anwendungen in der Sensorik und dem Automotive-Bereich an.
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