Gedruckte Organische Elektronik Neues Verfahren zur Leiterplattenherstellung

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Der Experte für gedruckte, organische Elektronik, InnovationLab, hat einen technischen Durchbruch bei der additiven Fertigung von Leiterplatten erzielt. Da Ätzprozesse entfallen, werden höhere Umweltstandards in der Elektronikproduktion erfüllt und gleichzeitig die Kosten gesenkt. Die Serienproduktion soll Ende des Jahres starten.

InnovationLab und sein Partner ISRA haben einen neuen Fertigungsprozess für lötbare Schaltungen auf Basis von Kupfer entwickelt. Die Schaltungen werden additiv im Siebdruckverfahren hergestellt und sind mit herkömmlichen Reflow-Prozessen kompatibel.

Das neue Fertigungsverfahren hat laut den Entwicklern gleich mehrere Vorteile. Die Fertigung gedruckter Elektronik ist ein additiver Prozess, für den keine giftigen Ätzmittel benötigt werden. Da der Prozess bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 150 ºC abläuft, wird auch weniger Energie verbraucht. Dazu kommt, dass die bis zu 15-mal dünneren Substrate den Materialverbrauch reduzieren und weniger Produktionsabfälle generieren.

Prototyp einer 3D-gedruckten Leiterplatte

Die in Heidelberg ansässige Firma hat bereits einen Prototyp hergestellt, der die Hauptbestandteile eines Smart Labels enthält. Kupfertinte gewährleistet eine hohe Leitfähigkeit auf der Leiterplatte. 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. Die Batterie 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.

Serienproduktion bis Ende des Jahres

Dr. Janusz Schinke, Leiter der Abteilung für gedruckte Elektronik bei InnovationLab, erklärt: „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.“

Schinke geht davon aus, dass die Entwickler diesen Prozess bis Ende diesen Jahres auf hohe Stückzahlen skalieren können. Damit könne man die Nachfrage der Kunden nach einer Million lötbarer Leiterbahnen oder mehr erfüllen.

Konjunktur und Märkte

So steht es um die deutsche Leiterplatten-Industrie

Die Forschungsarbeiten wurden durch SmartEEs2 gefördert. Dabei handelt es sich um 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.

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