Elektrische Isolationsschichten

In der modernen Elektronikfertigung sind zuverlässige und effiziente Isolationslösungen unverzichtbar. Sie schützen elektronische Bauteile vor ungewollten elektrischen Kontaktierungen, schädlichen Umwelteinflüssen und vorzeitiger Alterung. Plasmapolymere Dünnschichtsysteme sind PFAS-/fluorfrei und bieten in diesem Kontext optimale Möglichkeiten. Diese technologischen Lösungen verbinden innovative Materialeigenschaften mit einem nachhaltigen Herstellungsprozess und bieten eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Isolationsmethoden wie Vergussmassen und Lacksystemen. Am Fraunhofer IFAM werden mittels Plasmatechnologie ultradünne, teilentladungsfeste Schichten im Mikro- und Submikrometerbereich erzeugt, die die Leistung und Langlebigkeit elektronischer Komponenten erheblich verbessern können.

Vorteile der Plasmatechnologie für Isolationsschichten

Die Herstellung elektrischer Isolationsschichten mittels Plasmatechnologie bietet viele Vorteile, die sie zu einer idealen Lösung für moderne Fertigungsprozesse machen:

• Umweltfreundliches Verfahren: Der Prozess kommt ohne Lösemittelzusätze aus, produziert keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und ist PFAS frei. Dies reduziert nicht nur die Emissionen, sondern minimiert auch die Notwendigkeit aufwendiger Arbeitsschutzmaßnahmen und führt zu einfacheren Recycling-Prozessen am End-of-Life.
• Hochgradige Alterungsstabilität: Die plasmapolymeren Schichten bieten eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und verlängern die Lebensdauer elektronischer Bauteile.
• Effiziente und kostensparende Produktion: Da keine Trocknungsprozesse erforderlich sind, lassen sich die Prozesse zeitsparend und wirtschaftlich gestalten.
• Optimierte Ressourcennutzung: Die Beschichtungen können lokal und bedarfsgerecht appliziert werden, was eine ressourcenschonende Verarbeitung unterstützt.
• Automatisierbarkeit: Die Verfahren lassen sich problemlos in automatisierte Produktionslinien integrieren, wodurch eine präzise Prozessüberwachung ermöglicht wird.
• Thermisches Management: Die minimale Schichtdicke trägt zu einer verbesserten Entwärmung der Bauteile bei.
• Reparaturfreundlichkeit: Dank der Möglichkeit, Schichten selektiv zu entfernen, wird die Instandhaltung vereinfacht.

Flexible Prozesslösungen

Die Applikation der Schichten kann je nach Anforderung sowohl inline mittels Roboter- oder Verfahrsystemen bei Atmosphärendruck (AD) als auch in einem Niederdruck-(ND-)Plasmaprozess erfolgen. Dies bietet eine hohe Flexibilität für die Bearbeitung komplexer dreidimensionaler Geometrien.

Anwendungsbeispiele

Die plasmapolymeren Isolationsschichten finden Anwendung in verschiedenen technologischen Bereichen, darunter:

• Schutzschichten auf Metallpulvern: Gewährleisten eine isolierende Wirkung und verhindern unerwünschte elektrische Kontaktierungen.
• Isolierende Beschichtungen von Leiterbahnen: Erhöhen die Betriebssicherheit und den Schutz vor äußeren Einflüssen.
• Ersatz von Isolationslacken: Auf Elektronik-Boards und Spulen wird durch die Beschichtungslösung der Einsatz von konventionellen Isolationslacken ersetzt, wodurch eine effizientere und umweltfreundlichere Produktion ermöglicht wird.

Die PFAS-freien Möglichkeiten der Plasmapolymere als Schutzschichten bieten vielfältige Möglichkeiten zum Einsatz als (ergänzende) Isolationssysteme. Die typisch verwendeten dünnen Schichtdicken im Bereich unterhalb von 2 Mikrometern finden einfach Eingang in die Applikation, da diese unterhalb typischer Fertigungstoleranzen liegen bzw. einfach ergänzt werden können. Die Gestaltungsfreiheit für die verschiedenen Applikationen auf unterschiedlichsten Geometrien runden dabei das Anforderungsprofil ab.