Große hitzebeständige Leiterplatten

Die Initiative Clean Sky ist eine einzigartige und ehrgeizige öffentlich-private Partnerschaft zwischen der Europäischen Kommission und der Industrie, um die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs maßgeblich zu verringern. Viele innovative Designkonzepte konzentrieren sich auf die Minimierung des Kraftstoffverbrauchs und der damit verbundenen Emissionen. Die EU fördert das Projekt "Demonstration of a large, high temperature, flexible printed circuit board" (LHTFPCB), um die Weiterentwicklung von Elektronik zu unterstützen, die zur Erreichung damit verbundener Ziele beitragen soll.

Die Wissenschaftler entwickeln die Materialien und Prozesse für die Herstellung großer Leiterplatten, die auf Motorebene mit einer Technologie-Präsenz (TRL) von 6 integriert und getestet werden sollen. Unter Verwendung von existierenden und neuen Polymeren zielen die Forscher auf eine Erhöhung der Betriebstemperatur über die derzeit gültigen 200 Grad Celsius hinaus. Ziel ist ein Bereich von mindestens 260 Grad Celsius bis zu einem Maximum von 400 Grad Celsius. Ferner müssen die Materialien und Verfahren diese Hochtemperatur-Leistungsfähigkeit in einem großflächigen Format mit einer erforderlichen Gesamtlänge von 5 Metern in einer einzigen einstückigen mehrschichtigen und fugenlosen Leiterplatte ermöglichen.

Innerhalb des ersten Berichtszeitraums wurde eine Reihe von mehrschichtigen PCB-Proben aus einer Vielzahl von fortschrittlichen Polymeren hergestellt. Die Wissenschaftler führten an ihnen Temperaturwechseltests im Bereich von 260 bis 330 Grad Celsius sowie zufällige Vibrationstests durch. Die Schliffbildanalyse nach der Testkampagne ermöglichte den Forschern, wichtige Rückschlüsse auf die Polymerdegradation zu ziehen. Insbesondere bestimmten sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Polymerabbaus vom Plattenrand aus, was bei der Formulierung der Richtlinien für das Plattendesign half. Nachdem die Oxidation als Hauptquelle des Polymerabbaus identifiziert wurde, konzentriert sich das Team darüber hinaus auf die Verbesserung der Robustheit der Sauerstoffbarriere für die Optimierung der Leiterplatten-Performance.

Die Forscher von LHTFPCB wollen entsprechend große (5 m lang) einteilige, mehrschichtige flexible Leiterplatten liefern, die mindestens 260 Grad Celsius aushalten und ein TRL von 6 auf Motorebene aufweisen. Die Technologie wird mit einer leichtgewichtigen Alternative zu Stromverkabelung die Initiative Clean Sky für die Luftfahrtindustrie unterstützen. Außerdem erwartet man, das Interesse aus anderen Branchen wie Öl- und Gasindustrie zu gewinnen.