SMACK: Strukturierte multifunktionale Polymere für das Electronic Packaging

Im Rahmen des zweijährigen KTI-Projekts "SMACK" wurden neue strukturierte multifunktionale Polymere entwickelt. Diese finden in Form von Klebstoff-Filmen oder/und als Vergussmassen Anwendung beim Packaging optischer und opto-elektronischer Systeme. Das Ergebnis waren u.a. zwei Klebstoffe mit hoher optischer Transparenz, die einerseits einen hohen Brechungsindex, andererseits eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufwiesen.

Der Weg des Lichtes durch ein Material wird durch dessen Brechungsindex n bestimmt. Ebenfalls vom Brechungsindex abhängig ist, wie breit der Strahlengang in einem optischen System aufgeweitet wird. Der Brechungsindex von organischen Klebstoffen liegt normalerweise im Bereich von 1.4 bis 1.6. Durch den gezielten Einsatz von organischen Molekülen mit hohem Schwefelanteil, Abstimmung des Mischungsverhältnis und optimaler chemischer Reaktion der Moleküle untereinander wurde ein System mit einem Brechungsindex >1.7 und sehr hoher Transparenz (ca. 95% von 400nm bis ins nahe Infrarot) entwickelt, der heute durch die Firma APM Technica AG erfolgreich vermarktet wird.

Die anwendungsorientierten Industriepartner erstellten erste Demonstratoren unter Verwendung der neu entwickelten Klebstoffe. Dabei wurden bei der Firma Fisba Optik AG Glaslinsen mit dem hochbrechenden Klebstoff, sowie zu vergleichszwecken mit mit einem Standard Klebstoff verklebt. Nur die hochbrechende Klebefuge erlaubt eine nahezu vollflächige Abbildung des darunterliegenden Karomusters. Vor allem bei Bildverarbeitungssystemen ist die Vergrösserung des sichtbaren Querschnitts von grossem Nutzen. Die Firma Baumer Electric AG verwendet den hochbrechenden Klebstoff als Vergussmasse. So ist es möglich die empfindliche Sensorelektronik mit dem Klebstoff zu umhüllen, sowie einen kompletten Strahlengang inklusive Linsen vor dem Detektor aufzubauen.

 Um die Wärmeleitfähigkeit eines Materials zu erhöhen müssen mittels geeigneter Additivierung Wärmeleitpfade geschaffen werden. Dazu werden Materialein mit hoher thermischer Leitfähigkeit ausgewählt und in die Kunststoffmatrix eingebracht. Eine Herausforderung dabei ist das generieren von Leipfaden in der Matrix beim gleichzeitigen Erhalt der Transparenz. Dies wurde im Projekt durch Zugabe des wärmeleitenden Additivs Calciumfluorid mit vergleichbarem Brechungsindex wie die Matrix erreicht [1]

[1] Quellenverweis: Schneider René, Lüthi Stefan R., Albrecht Katrin, Brülisauer Martina, Bernard André, Geiger Thomas (2014): Transparent silicone calcium fluoride nanocomposite with improved thermal conductivity. In Macromolecular Materials and Engineering; doi.1002/mame.201400172

Projektpartner

 

 

 

Weitere Informationen

Datum 02.12.2016
Kategorien Mikro-/Nanotechnik ,
Material Science ,
Produktentwicklung
Institute MNT
Projektleiter Prof. Dr. André Bernard