Een onderzoeksteam van de Leerstoel voor polymere materialen aan de Univer-sität Bayreuth heeft een hoogwaardig materiaal ontwikkeld voor een nieuwe generatie printplaten. Het nieuwe materiaal is een composiet, dat is samen-gesteld uit nauwkeurig berekende delen thermo-plastische kunststoffen en keramische vulstoffen.
Printplaten bestaan uit een substraat met daarop aangebrachte koperen geleidersporen. Als beide materialen door warmte in verschillende manier mate uitzetten, ontstaan spanningen die tot een defect van de printplaat kunnen leiden. Volgens de onderzoekers behoort dit tot het verleden als het nieuwe composietmateriaal als substraat wordt gebruikt. Met dit materiaal is de thermische uitzetting van het substraat aan te passen aan dat van de koperen geleiders. Bovendien zijn de printplaten geschikt voor toepassing in het hoog frequentiegebied (tot 60 GHz).
Eigenschappen
Het nieuw ontwikkelde composietmateriaal is met een hogere graad van automatisering en daarom goedkoper te produceren dan gangbare sub-straatmaterialen. De keramische vulstoffen worden via extrusie toegevoegd aan thermoplastische kunststoffen. Het resultaat is een folie van 0,2 mm tot 1 mm, die als substraat fungeert. Er worden meerdere vlakken met koperen sporen zodanig over elkaar gelegd, dat de tussenliggende folie zorgt voor de scheiding van isolatie. Op deze manier is het mogelijk om zoveel mogelijk elektronische elementen op een zo klein mogelijke ruimte te plaatsen.
Met het nieuwe substraatmateriaal werd in samenwerking met Heger een prototype van de nieuwe printplaat vervaardigd, het ‘LuVo Board’ (LuVo verwijst naar het onderzoeksprogramma voor luchtvaart van de Senaat van Hamburg, dat de ontwikkeling financierde). Het nieuwe composietmateriaal is niet alleen gezien de kosten interessant voor de lucht- en ruimtevaart. Zelfs nadat de geleidersporen zijn aangebracht, is het materiaal na verhit-ting zonder verdere technische problemen driedimensionaal te vervormen. Op deze manier kunnen de kant en klare printplaten achteraf worden aangepast aan het ruimtebesparende ontwerp van vliegtuigen en de ruimtevaart.
Door de vulstoffen wordt de vochtigheid, die door uitzetten het materiaal binnendringt, omlaag gebracht. Ook is het materiaal bestand tegen hitte en vereist geen verdere vlamvertragers. Daardoor is het LuVo Board onbeperkt recycleerbaar. Het voldoet volledig aan de EU-richtlijn RoHS, die het gebruik van bepaalde gevaarlijke stoffen in elektrische en elektronische apparaten beperkt.
Nader onderzoek
De onderzoekers willen hun werkzaamheden in Bayreuth en Hamburg voortzetten om met verdere testen ook de industriële toepassing van het LuVo-Board te ondersteunen. Bovendien hebben de ingenieurs de volgende generatie elektronische printplaten in beeld. In juni begon een onder-zoeksproject met als doel het aandeel kunststof in de printplaten te ver-minderen door het verhogen van het aandeel hernieuwbare grondstoffen, zonder dat daardoor de prestaties verminderen of de productie duurder wordt.
