Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Lignin als nachwachsender Rohstoff für Anwendungen in der Elektronik, Teilvorhaben 6: Anwendung von Leiterplatten und Baugruppen

Anschrift
Loewe Opta GmbH
96317 Kronach
Industriestr. 11
Kontakt
Dipl Ing ( FH ) Hermann Zeuß
Tel: +49 9261 99475
E-Mail: hermann.zeuss@loewe.de
FKZ
22014011
Anfang
01.01.2012
Ende
31.12.2014
Aufgabenbeschreibung
Im Vorgängerprojekt Arboform hat sich schon gezeigt, dass auf der Basis von Lignin ein Serienprodukt für die Unterhaltungselektronik herstellbar ist, dieses aber noch nicht die Anforderungen erfüllt (Serien-Produkt funktioniert nicht, einfachere Demonstratoren funktionieren). D.h. das Vorhaben ist sehr ambitioniert und es bestehen hohe Risiken, dass ligninbasierte Elektronikbaugruppen die komplette Qualifizierung in allen Punkten bestehen. Es entstehen hohe Entwicklungskosten, die wertlos sind für den Fall der Nicht-Qualifizierung und noch höhere Kosten für Fall, dass die Qualifizierung zwar positiv abgeschlossen wird, aber im Feld dennoch Ausfälle mit Rückrufaktionen auftreten. Wenn dies jedoch gelingt ligninbasierte Leiterplattenmaterialien bei Loewe zu qualifizieren, dann sind folgende Verbesserungen gegenüber historisch eingesetzten Basismaterialien möglich:-Einsatz von für die Umwelt günstigen und reichlich vorhandenen Sekundärmaterialien wie z.B. Lignin mit geringem Gesamtaufwand (Material, Energie in Verbindung mit niedrigschmelzenden Loten ,Transport etc.)- optimierter Recycling-Kreislauf mit mehr nachwachsenden Rohstoffen (leichtere und bessere Fraktionstrennung, kein Sondermüll). In AP 2 wird LO die unterhaltungselektronikspezifischen Anforderungen aufgrund neuester Lötprozessmöglichkeiten formulieren und ins Team einbringen. In AP7 werden zukunftsorientierte Demonstratoren als neue Funktionsträger prozesstechnisch neu aufgebaut. In AP 9 erfolgt die Reifebeurteilung.
Ergebnisdarstellung
Lignin-basierte Epoxidharze sowie ausgewählte, extrudierte Lignin-Rezepturen bewiesen die prinzipielle Integrierbarkeit von Lignin in ein Leiterplattensubstrat sowie die erfolgreiche Weiterverarbeitung derartiger Substratmaterialien zu einer durchkontaktierten Leiterplatte. Es konnten dabei Ligningehalte von maximal 40% für die Herstellung eines IPC-gerechten, glasfaserverstärkten Leiterplattensubstrates realisiert werden. Ein funktionales Muster einer TV-Fernbedienung mit einer Lignin-basierten Leiterplatte konnte hergestellt werden. Das Hauptziel, nämlich bleifrei lötbare Leiterplatten herzustellen, konnte mit qualitativ relativ guten Muster-Ergebnissen erreicht werden, jedoch ist Lignin als Komponente zu niedrig schmelzend, um damit größere prozentuale Anteile als 10-20% erreichen zu können. Es ist zu festzustellen, dass die SAC-Prozessfähigkeit sich im Projektverlauf verbessert hat Die Probleme mit Wasseraufnahme/Delamination, thermischem Abbau/Schrumpf konnten bei hohen Ligninanteilen aber nicht befriedigend gelöst werden. Die volle Performance der FR4-Referenzleiterplatte konnte nicht mit einem hohen biobasierten Anteil erreicht werden. Dazu muss auch berücksichtigt werden, dass es zwar erklärtes Ziel ist, eine Lignin-basierte Leiterplatte für einen bleifreien SAC-Lötprozess zu ertüchtigen; dies ist jedoch nicht die einzige Zielstellung. Der SAC-Prozess ist materialseitig weiter ein sehr herausforderndes Ziel, andererseits ist er Voraussetzung für den Einsatz eines neuen Materials bei einem Premiumhersteller.

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