Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Gesamtvorhabens war es, das Gefahrstoffpotential elektronischer Baugruppen durch Eliminierung der Flammschutzmittel und die Substitution der Schwermetalle drastisch zu reduzieren. Kosteng\u00fcnstige Verwertungsverfahren sollten erm\u00f6glicht werden. Bisher wurden elektronische Baugruppen \u00fcberwiegend auf duroplastischen Leiterplatten aufgebaut, die halogenhaltige oder phosphorhaltige Flammhemmer enthalten. Im Bereich von Leistungsbaugruppen sollte aus \u00f6kologischen Gr\u00fcnden die du-roplastische Leiterplatte durch Polysiloxanmaterial substituiert werden. Die erste Phase zielte verst\u00e4rkt auf die Entwicklung der Werkstofftechnik und auf die Ermittlung und Adaption geeigneter Be- und Verarbeitungsverfahren. Die Teiltechnologien sollten mit Ziel einer Serientauglichkeit weiterentwickelt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Verbesserung und Qualifizierung der Folie wurden die Folienparameter Dimensionsstabilit\u00e4t, Biegef\u00e4higkeit, Rei\u00dffestigkeit, W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit sowie die Herstellungsverfahren der Folie, die Kupferstrukturierung, die chemische Best\u00e4ndigkeit und die Herstellung von Steckverbindungen aus der Folie untersucht. Die Messungen und Testreihen wurden in Zusammenarbeit der Industriepartner KERAFOL und KEW mit den Hochschulinstituten FAPS und TU Ilmenau durchgef\u00fchrt. Zur Entwicklung eines ge-eigneten Pastensystems wurden Materialien und Prozessparameter f\u00fcr Druckpasten; f\u00fcr Leitpasten und Widerstandspasten optimiert. Untersuchungen zu Verdruckbarkeit, Schichteigenschaften der Pastensysteme, Aush\u00e4rtetemperaturen und -zeiten sowie die Layoutherstellung von Widerst\u00e4nden wurden vom Projektpartner IKTS in enger Zusammenarbeit mit KERAFOL, Ritec und TU Ilmenau durchgef\u00fchrt.
\nZur Ermittlung von geeigneten Fertigungsverfahren und Parametern wurden Best\u00fcckungsverfahren und Kontaktierungsverfahren auf flexibler, w\u00e4rmeleitf\u00e4higer Polysiloxanfolie, Druckverfahren, Laserbearbeitung und Multilayertechnologie untersucht. Dies erfolgte in enger Kooperation der Partner Fritsch, Rehm und Ritec und Laser Systems mit den Hochschulinstituten, mit Projektf\u00fchrer Kerafol und dem Koordinator KEW. Das Applikationsbeispiel Hochfrequenzchirurgieger\u00e4t wurde neu konzipiert. Ein Musterger\u00e4t mit optimiertem Folienlayout und konstruktiven Aufbau wurde angefertigt. Die Arbeiten in Teilprojekt 4 wurden von DMT (konstruktiver Aufbau entsprechend dem EPAC-Verfahren) und KEW (elektronische Baugruppe auf Polysiloxanfolie) unter wissenschaftlicher Begleitung von FAPS und TU Ilmenau durchgef\u00fchrt. Die zuvor bearbeitete 1. Phase enthielt folgende Arbeitspakete: Stoffeigenschaften Polysiloxanfolie, Entwicklung Druckpastensysteme, Schutzlacke und Multilayer, beispielhafte Testapplikation.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Teilprojekt 1: Weiterentwicklung und Qualifizierung der Polysiloxanfolie
\nDie Untersuchungen zeigen, dass die derzeit erzielten Folienparameter f\u00fcr eine Serienproduktion elektronischer Baugruppen ausreichen und die angestrebten Umwelt- und Kostenentlastungen erreichbar sind. Die Dimensionsstabilit\u00e4t der Folie gew\u00e4hrleistet eine gro\u00dffl\u00e4chige Bearbeitung, wobei allerdings spezielle Layoutvorschriften einzuhalten sind. Einige Fertigungsverfahren- und Einrichtungen sind anzupassen. Die Biegef\u00e4higkeit der Polysiloxanfolie l\u00e4sst auch bei kupferkaschierten Folien ausreichend viele Biegevorg\u00e4nge bei kleinen Biegeradien zu. Entsprechenden Biege- und Layoutvorschriften wurden erarbeitet. Die Rei\u00dffestigkeit der Folie ist f\u00fcr den Fertigungsprozess und den Service der Baugruppen ausreichend. F\u00fcr mechanisch beanspruchte Bereiche ist Polysiloxanfolie allerdings nicht geeignet. Auch die chemische Best\u00e4ndigkeit und die Stabilit\u00e4t des Materials gegen\u00fcber Umwelteinfl\u00fcssen ist gut. Untersuchungen von Steckverbindungen ergaben sehr gute Ergebnisse. Es sind au\u00dferordentlich hohe Stromdichten und niedrige, langzeitstabile \u00dcbergangswiderst\u00e4nde erreichbar. Diese Steckverbindungen k\u00f6nnen jedoch aufgrund der mechanischen Eigenschaften der Folie nur ger\u00e4teintern eingesetzt werden. Die Verbindung nach au\u00dfen ist mit Steckverbindungen an Polysiloxanfolien nicht m\u00f6glich.
\nTeilprojekt 2: Entwicklung eines f\u00fcr Polysiloxanfolie geeigneten Pastensystems
\nDie entwickelten Leitpasten erreichen die in der Projektdefinition geforderten Werte. F\u00fcr hochflexible Pasten werden 20 mW\/square erreicht. Bei nichtflexiblen Pasten erreichbare Fl\u00e4chenwiderst\u00e4nde unter 10 mW\/ square sind besser als bei derzeit verf\u00fcgbaren Polymerpasten. Diese Pasten sind l\u00f6tf\u00e4hig.
\nTeilprojekt 3: Ermittlung und Untersuchung von Fertigungsverfahren f\u00fcr elektronische Baugruppen auf Polysiloxanmaterial
\nDie Bearbeitung kann von Rolle zu Rolle durchgef\u00fchrt werden, wobei eine Fixierung der Folie mittels Vakuumansaugung und der Einsatz optischer Positioniersysteme empfohlen wird. Der Best\u00fcckungsvorgang erwies sich als relativ problemlos. Der L\u00f6tprozess kann unter Ausnutzung der guten W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit des Polysiloxanmaterials optimiert werden. Ein bleifreier L\u00f6tprozess mit hochschmelzendem Silber-Zinn-Lot ist unkritisch. Auch der L\u00f6tprozess komplexer Bauteile, beispielsweise Ball-Grid-Arrays, kann bei reduzierten thermischen und mechanischen Stressbedingungen f\u00fcr die Bauteile durchgef\u00fchrt werden.
\nDie \u00fcblichen Druckverfahren sind einsetzbar. Die Laserbearbeitbarkeit ist gut; es entstehen keine Kohlenstoffr\u00fcckst\u00e4nde, welche Leiterbahnen \u00fcberbr\u00fccken k\u00f6nnten. F\u00fcr die Laserbearbeitung geeignete Prozessparameter wurden ermittelt und spezifiziert.
\nDie in \u00c4tztechnik grobstrukturierte Kupferebene kann in Teilbereichen mittels Laser feinststrukturiert und mit Flip-Chips best\u00fcckt werden, dies bietet deutliche Einsparungspotentiale; die Technologie kann auch als kostensparende Alternative zu geh\u00e4usten ICs eingesetzt werden.
\nMit Multilayerschaltungen auf Basis kupferbeschichteter, strukturierter Polysiloxanfolien k\u00f6nnen komple-xe Baugruppen miniaturisiert werden; eine hohe Leistungsdichte wird erreicht. Pr\u00fcfverfahren k\u00f6nnen \u00fc-bernommen werden (u. a. der Incircuit-Test); Schnittstellen werden ohne zus\u00e4tzliche diskrete Bauteile direkt aus der Folie gebildet. Laserverfahren zum Abgleich elektronischer Baugruppen sind einsetzbar.
\nTeilprojekt 4: Applikationsbeispiel aus dem medizinischen Bereich
\nAls Applikationsbeispiel wurde f\u00fcr das Hochfrequenzchirurgieger\u00e4t ICC 50 der Firma ERBE ein Konzept f\u00fcr den konstruktiven Aufbau erarbeitet und ein Demonstrator in Form einer funktionsf\u00e4higen Machbarkeitsstudie auf Polysiloxanfolie hergestellt. Anhand des Ger\u00e4tes k\u00f6nnen die entwickelten Technologien demonstriert und getestet werden. Es wurde auch eine \u00d6kobilanzierung durchgef\u00fchrt. Der Material-Index, der Verwertungs-Index und der Schadstoff-Index zeigen quantitativ die \u00f6kologischen Verbesserungen elektronischer Baugruppen, die mit dem Konzept m\u00f6glich sind.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zwischenergebnisse des Forschungsvorhabens wurden in verschiedenen Fachpublikationen, Firmenbrosch\u00fcren und Referaten vorgestellt. Die \u00d6ffentlichkeitsarbeit der Projektpartner mit dem Ziel der kommerziellen Umsetzung der Entwicklungsergebnisse wird verst\u00e4rkt und offensiv weitergef\u00fchrt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektergebnisse haben die in den Vorg\u00e4ngerprojekten erarbeiteten Einsatzm\u00f6glichkeiten der Poly-siloxanfolien best\u00e4tigt und in wesentlichen Bereichen erweitert. F\u00fcr alle technologischen und fertigungs-technischen Probleme konnten L\u00f6sungen bzw. L\u00f6sungsans\u00e4tze erarbeitet werden. Es werden erhebliche Umweltentlastungen erreicht. Gesetzliche Vorgaben werden erf\u00fcllt bzw. durch die Eliminierung s\u00e4mtlicher organischer Flammhemmstoffe deutlich \u00fcbertroffen.F\u00fcr verschiedene Einsatzbereiche kann die gefahrstoffhaltige duroplastische Leiterplatte ersetzt werden.Die Polysiloxanfolie ist als Tr\u00e4germaterial der elektronischen Bauteile beim Aufbau elektronischer Bau-gruppen mit hoher Leistungsdichte optimal geeignet. F\u00fcr elektronische Baugruppen mit geringer Leis-tungsdichte steht das im Vorhaben entwickelte Konzept l\u00e4ngerfristig in Konkurrenz zu Platinen und Fo-lien aus kosteng\u00fcnstigerem thermoplastischen Material.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Gesamtvorhabens war es, das Gefahrstoffpotential elektronischer Baugruppen durch Eliminierung der Flammschutzmittel und die Substitution der Schwermetalle drastisch zu reduzieren. Kosteng\u00fcnstige Verwertungsverfahren sollten erm\u00f6glicht werden. Bisher wurden elektronische Baugruppen \u00fcberwiegend auf duroplastischen Leiterplatten aufgebaut, die halogenhaltige oder phosphorhaltige Flammhemmer enthalten. Im Bereich von Leistungsbaugruppen sollte aus \u00f6kologischen Gr\u00fcnden die […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[57,47,52,53],"class_list":["post-20877","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-bayern","tag-klimaschutz","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"14540\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"14540-01.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"360.205,13","dbu_projektdatenbank_firma":"KERAFOLKeramische Folien GmbH","dbu_projektdatenbank_strasse":"Stegenthumbach 4 - 6","dbu_projektdatenbank_plz_str":"92676","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Eschenbach","dbu_projektdatenbank_p_von":"2000-01-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2001-11-19 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"1 Jahr und 11 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"09645\/88300","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Bayern","dbu_projektdatenbank_foerderber":"4","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20877","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20877\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":33880,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20877\/revisions\/33880"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20877"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20877"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20877"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}