Die Kombination von polymeren und metallischen Werkstoffen ermöglicht eine optimale Symbiose aus ästhetischen und technischen Ansprüchen. Ein wirtschaftlicher und energetisch effizienter Herstellungsprozess ist hierbei für Polymer-Metall-Hybride von essenzieller Bedeutung.
Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung einer neuen Kaschiertechnologie zur Herstellung von Polymer-Metall-Hybriden. Hierbei sollte die Laminierung direkt im Extrusionswerkzeug stattfinden und somit aufgrund der einstufigen Prozessierung zur Einsparung von Kosten im Vergleich zu konventionellen mehrstufigen Verfahren führen.
rechts: Thermoplastisches Leiterplattensubstrat mit doppelseitiger Kupferkaschierung mittels Direktkaschiertechnologie (Quelle: Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe)
Ein neuartiges und zukunftsträchtiges thermoplastisches Leiterplattensubstrat bildete hierbei zusammen mit der zu entwickelnden Technologie die Grundpfeiler des Projekts. Das thermoplastische Leiterplattenmaterial sollte durch die entwickelte Kaschierdüse direkt mit Kupferfolie laminiert und hinsichtlich Weiterverarbeitung und leiterplattenspezifischen Einsatzkriterien charakterisiert werden.
Die entwickelte Anlage verkörpert ein weltweit einzigartiges Werkzeug für die Herstellung von Polymer-Metall-Hybriden. Durch das Zuführen der Metallfolie in der Extrusionsdüse wurde ein vollständig kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Metall-Polymer-Hybriden entwickelt. Hierbei wird ein zweiter Erhitzungsschritt des thermoplastischen Substrats eliminiert, und die Produktionskosten werden drastisch reduziert.
Im Rahmen des Projekts ist es gelungen, unterschiedliche Kupferfoliendicken von 17 bis 70 µm auf reproduzierbarer Qualität zu laminieren. Der Polymer-Metall-Verbund wies Haftwerte von 1,3 ± 0,1 N/mm auf und übertraf den angestrebten Wert von 0,8 N/mm deutlich. Anhand verschiedener Demonstratoren wurden die Funktionen der elektronischen Baugruppen im Hinblick auf die Automobilelektronik erfolgreich untersucht.
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens ist damit gelungen, in einem neuartigen, wirtschaftlichen und energiesparenden Herstellungsprozess ein rein thermoplastisches Substratmaterial herzustellen, das keine Flammschutzmittel enthält und 100 % recyclebar ist.
