Das Forschungsinstitut INNOVENT e. V. Technologieentwicklung Jena hat im Rahmen des Projekts SlimPCB ein neues Verfahren entwickelt, das es erstmals ermöglicht, Leiterbahnen auf Magnesiumsubstraten aufzubringen. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für besonders leichte und wärmeleitfähige Schaltungsträger – ideal für Anwendungen mit hohen Stromdichten oder starker Wärmeentwicklung, etwa im Bereich von Power-LEDs oder Leistungselektronik.
Bisher wurden Metallkernleiterplatten (IMS – Insulated Metal Substrates) fast ausschließlich auf Basis von Aluminium eingesetzt. Magnesium bietet im Vergleich dazu ein noch geringeres Gewicht – bislang jedoch fehlte eine geeignete Technologie, um darauf elektrisch isolierende, zugleich wärmeleitfähige Schichten zuverlässig aufzubringen.
INNOVENT ist es nun gelungen, durch die Kombination dreier Verfahren – Plasmachemische Oxidation (PCO), Sol-Gel-Technologie und Kaltplasmaspritzen – eine funktionsfähige Mehrschichtstruktur aufzubauen. Die PCO-Schicht bildet auf dem Magnesiumsubstrat eine robuste, oxidkeramische Isolationsschicht. Mittels Sol-Gel-Beschichtung konnten gezielt die elektrischen und mechanischen Eigenschaften dieser Sperrschicht angepasst werden, sodass sie Spannungen bis 1000 Volt standhält. Im nächsten Schritt wurden die Kupferleiterbahnen mit Hilfe von Kaltplasmaspritzen abgeschieden. Durch gezielte Maskierung konnten so funktionale Leiterstrukturen auf dem neuen Substrat realisiert werden – demonstriert anhand einer einfachen Schaltung mit zwei LEDs. Die Ergebnisse zeigen: Leiterplatten mit Magnesiumkern sind technisch realisierbar und könnten künftig eine leichte, leistungsfähige Alternative zu herkömmlichen IMS-Lösungen darstellen. (oe)