Gassmann: Strahlenvernetzte Kunststofffolien in Hybridgehäusen

Projekt erforscht Spritzgießen von kostengünstigen Schaltungsträgern für die Elektronik

Die Obermichelbacher Gassmann Kunststofftechnik GmbH (www.gassmann.de) plant ein Projekt zur Erforschung elektronenstrahlenvernetzter thermoplastischer Kunststoffe für flexible Schaltungsträger, sogenannte Moulded Interconnect Devices (MID). Mit einem innovativen Ansatz soll das Aufschmelzen des Kunststoffs beim Bestücken elektronischer Bauteile oder bei der Anwendung verhindert werden. Das auf Sonderverfahren der Kunststoffverarbeitung spezialisierte Unternehmen sieht in den vernetzten thermoplastischen Polymeren eine kostengünstige Alternative zu teureren Hochleistungsthermoplasten, wie sie bisher bei Elektronikanwendungen üblich sind. Als wissenschaftlicher Partner im Projekt fungiert der Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) der Universität Erlangen-Nürnberg.

Ziel der Entwicklung, so Gassmann Geschäftsführer Andreas Munkert, ist die kostengünstige Herstellung möglichst leistungsfähiger Schaltungsträgerfolien. Der Fokus des Forschungsvorhabens liegt auf den Prozessketten und -fenstern für die Herstellung flexibler Schaltungsträger und Bauteile sowie deren elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV).

Erforscht werden soll, wie sich strahlenvernetzte Kunststofffolien umformen lassen und inwiefern sich die Haftung der Metallisierung durch die Vernetzung verändert. Die für die Anwendung relevanten Prozesse entlang der Wertschöpfungskette sind die Auswahl eines geeigneten thermoplastischen Polymerwerkstoffs, die Folienherstellung und -metallisierung über Heißprägen oder das Physical-Vapour-Deposition-Verfahren, aber auch die Formgebung der Folie durch Thermoformen, das Umspritzen der Folie mit mechatronischen Kunststoffkomponenten sowie die Bauelementmontage auf der fertigen Schaltungsträgerfolie (Bild).

Das Forschungsvorhaben hat nicht zuletzt auch wirtschaftliche Hintergründe. Eine für die Forschungsvereinigung 3-D MID e.V. durchgeführte Studie aus dem Jahr 2006 ermittelte für die nächsten Jahre Zuwachsraten von bis zu 60 % beim Einsatz von MID-Techniken. Denn flexible Schaltungsträger mit integrierten elektronischen Bauteilen können heute zwar platzsparend konstruiert und mechanisch robust gebaut werden, aber die Anforderungen an die Bauteile sind hoch und werden bislang ausschließlich von teueren Kunststoffen wie Polyimid erfüllt. Kostengünstigere Polymere besitzen für bleifreie Lötprozesse um 250 °C, wie sie bei der Bestückung von Schaltungsträgern üblich sind, eine zu geringe Wärmeformbeständigkeit.

Mit Einreichung des Projektantrages an das Bayerische Staatsministerium nimmt Gassmann am Programm „Neue Werkstoffe in Bayern“ teil. Die Werkstoffentwicklung soll das große Potenzial strahlenvernetzter thermoplastischer Polymere erschließen und eine kostengünstige Alternative zur Herstellung von Elektronikanwendungen bieten. Das Anwendungspotenzial für die Gassmann Kunststofftechnik GmbH ist groß, die Verwertungsperspektiven positiv, so Geschäftsführer Munkert. In einem Zeitraum von ca. 5 Jahren soll das neu entwickelte Verfahren insbesondere in den Geschäftsfeldern Automotive sowie Professional und Consumer Electronics einen Umsatzanteil von ca. 30 % einnehmen. Die Umsetzung der Forschungsergebnisse erfolgt am Standort Obermichelbach und stärkt damit den mittelfränkischen Stammsitz der Unternehmensgruppe Gassmann.

Bild: Relevante Prozesskette zur Herstellung von MIDs
*möglicher Zeitpunkt der Elektronenbestrahlung

Gassmann Kunststofftechnik GmbH, Obermichelbach

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