Durchbruch für kosteneffiziente und leichte Platinen

Dadurch ist es nun möglich, Platinen mit Aluminium-Leiterbahnen in gleicher Weise wie herkömmliche Kupfer-Leiterbahnen herzustellen – und das ohne kostenintensive oder aufwändige Umrüstungen der bestehenden Produktionsanlagen. Da die Materialkosten für die Leiterbahnen um nahezu 90 Prozent und das Gewicht um mehr als 50 Prozent reduziert werden können, sieht das österreichische Unternehmen für die patentierte Technologie ein enormes globales Marktpotenzial. Die Fertigung der Aluminium-Leiterplatten erfolgt beim Produktionspartner Croll Technology (CRT) im chinesischen Shenzhen. Als erster Großkunde konnte der britische Leuchtenhersteller Whitecroft Lighting aus Ashton-under-Lyne gewonnen werden. Angesichts eines weltweit auf rund 80 Mrd. Dollar geschätzten Marktes für Leiterplatten ist auch das Interesse von Investoren an einer Beteiligung an Plasma Innovations entsprechend groß. Zudem hat auch das Kernforschungszentrum CERN Interesse an den Produkten namens Flexxalumina signalisiert.

Es ist uns gelungen, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Nickel, Zinn und Aluminium zu ermöglichen, die sich löten lässt und somit für Leiterbahnen bestens geeignet ist.

Fritz Pesendorfer (links), Geschäftsführender Gesellschafter Plasma Innovations neben Inocon- Forschungsleiter Maximilian Stummer

Das Flexxal-Verfahren basiert auf einer speziellen Oberflächenmetallisierung, bei der die auf Aluminium entstehende Oxidschicht gezielt entfernt wird. Diese Oxidschicht stellt bislang ein wesentliches Hindernis dar, da sie nicht lötbar ist und somit die Verbindung von elektronischen Bauteilen auf der Platine verhindert. Zudem wirkt sie als elektrischer Isolator, was die Leitfähigkeit des Aluminiums deutlich reduziert und den Einsatz als Leiterbahn bislang ausschloss.

Die Entwicklung von Plasma Innovations ersetzt diese Oxidschicht durch eine Zinn-Nickel-Schicht mit sehr guter intermetallischer Bindung. Die resultierende Flexxal-Schicht ist direkt mit handelsüblichen Lötpasten verarbeitbar und bietet zudem eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Dadurch können Flexxalumina-Leiterplatten wie herkömmliche, kupferbasierte Platinen verarbeitet werden. Da keine Anpassungen am bestehenden Produktionsprozess erforderlich sind, lassen sich die Aluminium-Platinen auf allen gängigen Fertigungsanlagen herstellen. „Das macht den Umstieg aus technischer Sicht einfach. Aus wirtschaftlicher Sicht sind die Argumente ohnedies sehr überzeugend“, betont der geschäftsführende Gesellschafter von Plasma Innovations, Fritz Pesendorfer.

Deutliche Einsparungen bei Material und Gewicht

Die wirtschaftlichen Vorteile der Technologie zeigen sich bereits beim Rohstoffeinsatz: Um die gleiche elektrische Leitfähigkeit wie eine Kupfer-Leiterbahn mit 35 µm Stärke zu erzielen, ist bei Aluminium eine Leiterbahndicke von 55 µm (0,055 mm) erforderlich. Dennoch sinken die Materialkosten durch den Wechsel von Kupfer auf Aluminium um etwa 88 Prozent, was wiederum die Gesamtkosten der Leiterplatte um bis zu 25 Prozent reduziert. „Aluminium ist das dritthäufigste Element der Erdkruste und entsprechend gut verfügbar. Daher ist zu erwarten, dass sich der Preisunterschied zwischen Aluminium und Kupfer künftig noch weiter vergrößert“, erläutert Pesendorfer. Da Aluminium zudem nur rund ein Drittel der Dichte von Kupfer aufweist, ergibt sich trotz der größeren Dicke der Leiterbahn eine Gewichtsersparnis von 52 Prozent. „Gerade für Leichtbau-Anwendungen ist unsere Technologie damit besonders attraktiv“, betont Pesendorfer.

Erste Anwendungen und internationale Resonanz

Da Plasma Innovations als spezialisiertes Forschungsunternehmen nicht über die Kapazitäten für eine eigene, wettbewerbsfähige Leiterplattenproduktion verfügt, wurde gezielt nach einem Fertigungspartner gesucht. Mit CRT konnte ein erfahrener Produzent gewonnen werden. Der britische Leuchtenhersteller Whitecroft Lighting setzt die Aluminium-Leiterplatten bereits in seinen Beleuchtungssystemen ein. Auch in anderen Branchen stößt die Flexxalumina-Technologie auf großes Interesse. „Wir haben sowohl internationale als auch nationale Technologieunternehmen mit Mustern beliefert“, berichtet Pesendorfer. Das Echo ist durchweg positiv: In zahlreichen Telefonkonferenzen mit bis zu 20 Teilnehmern wurden Details zu Technologie, Fertigungskompetenz und Produktionskapazitäten umfassend erläutert. „Unsere Muster werden intensiv geprüft, um ihre Eignung für den Serieneinsatz zu bestätigen – bislang haben wir ausschließlich positive Rückmeldungen erhalten“, so Pesendorfer. Besonders hervorzuheben ist die Anfrage des europäischen Kernforschungszentrums CERN, das sich für Flexxalumina interessiert. „Für das CERN ist das geringere Gewicht von Aluminium im Vergleich zu Kupfer ein entscheidender Vorteil. Die Organisation hat sich sehr erfreut gezeigt, dass nun erstmals Leiterplatten mit Aluminium gefertigt werden können“, erklärt der österreichische Geschäftsführer.

Lizenzmodell und internationales Wachstumspotenzial

Angesichts der weltweit steigenden Nachfrage nach Leiterplatten prüft Plasma Innovations derzeit die Einführung eines Lizenzmodells für die patentierte Technologie. Die technische Umsetzung wäre unkompliziert: „Für Leiterplattenhersteller ist es mit minimalem Aufwand möglich, bestehende Anlagen von der Produktion kupferbasierter auf aluminium-basierte Leiterbahnen umzustellen“, erklärt Pesendorfer. Dass der erste Großauftrag nach Großbritannien ging, unterstreicht das internationale Potenzial dieser österreichischen Entwicklung.

Auch Investoren erkennen die globalen Chancen: „Wir befinden uns bereits in fortgeschrittenen Gesprächen mit einem namhaften Venture-Capital-Unternehmen, das uns bei der Finanzierung unseres geplanten Wachstumskurses unterstützen möchte“, berichtet Fritz Pesendorfer.

Autorin:
Petra Gottwald
Chefredakteurin Elektronik-Titel, nach Unterlagen von Plasma Innovations, A-Attnang-Puchheim