Technik
Licht 6 | 2019

Papier und PET als Platine

Plasmametallisierung ermöglicht Flexible Printed Circuits

Dem Unternehmen Lumitronix ist es in Zusammenarbeit mit seinen Technologie-Partnern gelungen, plasmametallisierte Flexplatinen mit elektronischen Bauteilen zu bestücken. Die Plasmametallisierung ist eine neue Technologie aus der Medizintechnik. Sie macht viele Materialien zu elektrisch leitfähigen und lötfähigen Platinen, die bisher nicht für eine Bestückung mit elektronischen Komponenten geeignet waren.

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Abb.: Mit Plasmametallisierung hergestellte Flexible Printed Circuit sind kostengünstiger als starre Leiterplatten aus FR4 oder Aluminium. Biegsam, leicht und konfektionierbar bieten sie großen Spielraum zum Beispiel beim Leuchtendesign. Die Flexplatinen können einer hohen dynamischen und mechanischen Belastung ausgesetzt werden, ohne dabei Schaden zu nehmen. Lumitronix LED-Technik GmbH

Große Auswahl an Basismaterialien

»Bei der Plasmametallisierung wird mittels eines patentierten Plasmasprühkopfes ein leitfähiges Metall – zumeist Kupfer – in Pulverform unter hohem atmosphärischem Druck auf das mit Silberpaste beschichtete Basismaterial aufgesprüht. Gleichzeitig wird das Kupfer durch einen Plasmastrahl mit Temperaturen von 10.000 – 50.000°C aufgeschmolzen und verbindet sich so mit dem Silbersubstrat. Durch diesen Prozess wird das Basismaterial leitfähig und kann im weiteren Produktionsverlauf verlötet und schließlich mit elektronischen Komponenten bestückt werden«, erklärt Christian Hoffmann, CEO von Lumitronix.

Statt dem Standardmaterial Polyimid, das die Grundlage für einen Großteil aller am Markt erhältlichen flexiblen Platinen bildet, können durch die Plasmametallisierung nun viele neue und preiswerte Basismaterialien genutzt werden. Eine interessante Innovation sind beispielsweise lötfähige Papier-FPCs (FPC = Flexible Printed Circuit). Sie sind kostengünstig, diffusionsoffen und eignen sich daher für großflächige Applikationen wie Tapeten oder Reklameflächen. Auch PET kann nun als Ausgangsmaterial für FPCs zum Einsatz kommen. 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 durch Aluminium-FPCs mit Kupferbeschichtung Kosten gesenkt werden und – im Vergleich zu reinen Kupfer-FPCs – deutlich leichtere Lösungen umgesetzt werden. 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.

Serielle Produktion im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Lumitronix errichtet für die Serienverarbeitung der flexiblen Platinen eine neue Produktionslinie. Der Flexleistenpark wird in der Lage sein, die Basisplatinen im Reel-To-Reel-Verfahren zu bestücken. Dank hoher Verarbeitungsgeschwindigkeiten kann die Produktion im großen industriellen Maßstab realisiert werden. Die Besonderheit der Flexlinie ist, dass dort alle möglichen Materialien verarbeitet werden können. Angefangen bei Polyimid über Tapeten oder Papier bis hin zu sehr günstigem Kunststoff (PET).

Die Produktionsstraße erlaubt eine serielle Bestückung von Basismaterial, welches in Rollenform vorliegt. Diese Rollen werden zu Beginn der Linie eingespannt und durch Klammerhalter, sogenannte Hitchfeeder, immer straff gehalten, damit der weitere Verlauf der Beschichtung mit Lotpaste sowie der Bestückung mit LEDs und anderen Bauteilen problemlos ablaufen kann. Nach der Bestückung werden die flexiblen Platinen in einem Infrarotofen gelötet und anschließend von einer Anlage elektrisch und optisch geprüft. Danach können die Flexplatinen durch oszillierende Messer in individuelle Längen getrennt bzw. unterschiedliche Muster geschnitten werden. Durch einen speziellen Drucker ist es zusätzlich möglich, die flexiblen Leiterplatten farbig zu bedrucken und damit zu individualisieren.

Abb.: Durch die Verarbeitung der FPCs in Form von Rollen mit einer Länge von 50 bis 100 m ergeben sich geringere Lager- und Transportkosten. Zusätzlich profitieren große Hersteller von dieser Form der Leiterplatten, da sie sie auf eigenen Produktionsstraßen sofort und automatisiert weiterverarbeiten können. Lumitronix LED-Technik GmbH

Weitere Informationen:

Lumitronix LED-Technik GmbH, Hechingen, www.leds.de | https://b2b.lumitronix.com/de/

Fotos: Lumitronix

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Licht 6 | 2019

Erschienen am 26. August 2019