Forschung -

Flexible LED-Platinen aus Papier und PET

Die Plasmametallisierung, eine Technologie aus der Medizintechnik, macht viele Materialien, die bisher nicht für eine Bestückung mit elektronischen Komponenten geeignet waren, zu elektrisch leit- und lötfähigen Platinen. So lassen sich plasmametallisierte Flexplatinen mit elektronischen Bauteilen wie LEDs bestücken.

Bei der Plasmametallisierung wird mittels eines Plasmasprühkopfes ein leitfähiges Metall – zumeist Kupfer – in Pulverform unter hohem atmosphärischen Druck auf das mit Silberpaste beschichtete Basismaterial gesprüht. Gleichzeitig wird das Kupfer von einem sehr heißen Plasmastrahl mit 10 000 bis 50 000 °C geschmolzen und verbindet sich mit dem Silbersubstrat. So wird das Basismaterial leitfähig und kann im weiteren Produktionsverlauf verlötet und schließlich mit elektronischen Komponenten bestückt werden.

Seine Ursprünge hat das Verfahren im medizinischen Bereich. Dort besprüht man bereits seit Längerem Implantate oder Prothesen mit Knochenpulver, damit diese besser mit dem körpereigenen Gewebe verwachsen und nicht als Fremdkörper angesehen und eventuell abgestoßen werden. Dieses Wissen wurde auf die Elektronik übertragen und so mit der Plasmametallisierung ein Verfahren geschaffen, welches nun serienmäßig zum Einsatz kommen wird.

Neben Polyimid, dem Standardmaterial für einen Großteil aller am Markt erhältlichen flexiblen Platinen, ergeben sich durch die Plasmametallisierung viele neue und preiswerte Basismaterialien für Platinen. Lötfähige Papier-FPCs (Flexible Printed Circuit) sind bislang ein Novum und bieten viele Anwendungsmöglichkeiten. Sie sind kostengünstig, diffusionsoffen und eignen sich daher für großflächige Applikationen wie Tapeten oder Reklameflächen.

Auch PET kann als Basismaterial für FPCs dienen. Dieser Kunststoff ist preiswerter als Polyimid, besitzt eine sehr gute Festigkeit, eine hohe Belastbarkeit und ein geringes Gewicht. Beschichtet mit einer dünnen Aluminiumschicht, die durch Plasmametallisierung lötfähig gemacht wird, lassen sich die PET-FPCs mit Komponenten bestücken. Außerdem ist PET transparent und lässt sich deshalb beispielsweise auf Glasflächen aufbringen. Denkbar wären beleuchtete Glasfassaden von Hochhäusern, Fenster oder Glastüren.

Des Weiteren können Aluminium-FPCs mit Kupferbeschichtung sowohl Kosteneinsparungen als auch eine Gewichtsreduktion im Vergleich zu reinen Kupfer-FPCs erreichen. Durch 100 µm dickes Aluminium erhalten die FPCs außerdem eine hohe Stromtragfähigkeit und lassen sich im Innen- und Außenbereich einsetzen. Da die Oberfläche von Aluminium ohne Weiteres nicht lötfähig ist, wird es im Bereich der flexiblen Leiterplatten bisher nicht verwendet.

Für die Serienverarbeitung der flexiblen Platinen hat Lumitronix eine neue Produktionslinie aufgebaut. Der Flexleistenpark wird in der Lage sein, die Basisplatinen im Reel-to-Reel-Verfahren zu bestücken. Dank moderner Maschinen und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeiten ist eine Produktion im großen industriellen Maßstab möglich. Die Besonderheit der Flexlinie ist, dass sie verschiedene Flexmaterialien verarbeiten kann – vom Standardflexmaterial Polyimid über Tapeten oder Papier bis hin zu PET.

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