Neues, additives Fertigungsverfahren

PCBs werden nachhaltig und kosteneffizient

4. August 2022, 15:12 Uhr | Heinz Arnold

InnovationLab und ISRA haben einen neuen, additiven Herstellungsprozess für lötbare Schaltungen auf Kupferbasis entwickelt, dessen Vorteile einen Durchbruch darstellen.

Das neue Verfahren hat gleich mehrere Vorteile: Die Fertigung der gedruckten Elektronik basiert auf einem additiven Verfahren. Dafür werden erstens keine giftigen Ätzstoffe benötigt, zweitens läuft der Prozess bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 150 °C ab, er ist also energiesparend und drittens reduzieren die bis zu 15-mal dünneren Substrate den Materialverbrauch und führen zu weniger Produktionsabfällen.

Entwickelt hat InnovationLab das Siebdruckverfahren gemeinsam mit seinem Partner ISRA im Rahmen des von Horizont 2020 finanzierten Forschungsprojekts SmartEEs2. Das Verfahren ist mit herkömmlichen Reflow-Prozessen kompatibel.

InnovationLab hat 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 können.

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 für Standard- und flexible Leiterplatten mit bis zu vier Lagen einsetzen und kann in der Produkt- und Prozessentwicklung für Hybridelektronik verwendet werden.

»Dies ist ein neuer Produktionsprozess, der die Kosten senken und die logistische Abhängigkeit von Zulieferern verringern wird. 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«, sagt Dr. Janusz Schinke, Leiter der Abteilung für gedruckte Elektronik von InnovationLab.

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.