Wärmebildaufnahmen an einem von RF-Plast aufgebauten Funktionsdemonstrator zeigen die deutlich bessere Wärmeverteilung.

Wärmebildaufnahmen an einem von RF-Plast aufgebauten Funktionsdemonstrator zeigen die deutlich bessere Wärmeverteilung. Lehrstuhl für Kunststofftechnik

Begleitet von einem engagierten Projektausschuss, der von den Industriepartnern RF Plast, Evonik Degussa, Lanxess Deutschland, Bolta Werke und KEW-Konzeptentwicklung gebildet wurde, fokussierten sich die Arbeiten auf die Verwendung der Basispolymere PA6, PA66 und PPA. Diese konnten mit kostengünstigen keramischen Füllstoffpartikeln modifiziert und elektrisch isolierende Compounds mit einer Wärmeleitfähigkeit bis ca. 2 Wm K hergestellt werden. Untersuchungen an dreidimensionalen Schaltungsträgern aus diesen Werkstoffen zeigten sowohl im Konvektions- als auch im Dampfphasenlötprozess deutlich geringere Temperaturdifferenzen am und im Bauteil im Vergleich zu ungefüllten bzw. glasfaserverstärkten Referenzkunststoffen.

Dies führt u. a. zu einer verringerten Deformation bei den thermoplastischen Schaltungsträgern, sowie zu einem gleichmäßigen Umschmelzen der Lötstellen auch in abgeschatteten Bereichen der elektrischen Schaltung. Trotz der hohen Füllgrade mit bis zu 50 Volumen-Prozent ist eine Metallisierung der Werkstoffe im Heißprägeprozess und in nasschemischen Prozessen mit ausreichenden Haftfestigkeiten weiterhin möglich.

Darüber hinaus bilden diese Substratmaterialien aufgrund ihrer geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten eine ausgezeichnete Basis für eine hohe Baugruppenzuverlässigkeit z. B. bei Temperaturwechsel-Belastungen. Wärmebildaufnahmen an einem unter Federführung von RF-Plast aufgebauten MID-Demonstrator zeigen Möglichkeiten auf, auf Basis dieser Polymere ein integriertes Entwärmungskonzept zu realisieren.

Erste Ergebnisse

Bei den montierten 1-W-LEDs auf wärmeleitfähigen Thermoplasten konnte bereits bei freier Konvektion eine Absenkung der Betriebstemperatur von ca. 160 °C (bei der Verwendung von Standardkunststoffen) auf nur noch 90 °C gemessen werden. Zusammenfassend war im Rahmen der Abschlusssitzung festzuhalten, dass die wärmeleitfähigen Kunststoffe sowohl das Verarbeitungs- als auch das Anwendungsspektren spritzgegossener Schaltungsträger erheblich erweitern und sich durch weiterführende Forschungsarbeiten neue Märkte für die MID-Technologie erschließen lassen.

Das IGF-Vorhaben 15583 N der Forschungsvereinigung 3D-MID e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.