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Alles nano oder was? - All-electronics.de

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F&E
Alles nano oder was?
Mikrometer sind bekanntlich eine recht
geläufige Maßeinheit in der Verbindungstechnik. Leiterbahnabmessungen im Nanometer-Bereich blieben allerdings bislang allein der Halbleitertechnik vorbehalten – und
daran wird sich auch in absehbarer Zukunft
nichts ändern. Trotzdem wird die Nanotechnologie in den nächsten Jahren durchaus
Einzug in die Leiterplattentechnik halten
und zwar nicht unbedingt direkt im Bereich
der Leiterbildstrukturierung als vielmehr auf
dem Gebiet der Materialforschung. Die Nanotechnologie erweist sich nämlich als zunehmend interessantes Hilfsmittel um maßgeschneiderte Substrate, hochauflösende
Resiste oder optische Kunststoffe mit extrem geringen Oberflächenrauigkeiten zu
kreieren. Schon in wenigen Jahren könnten
„nano-optimierte“ Polymersubstrate zum
Fertigungsalltag innerhalb der Leiterplattenfertigung gehören.
Die Nanotechnologie beschäftigt sich von
Haus aus mit der Manipulation und Selbstorganisation einzelner Atome und Moleküle. Ziel dabei ist es, neue Werkstoffe
mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu
entwickeln, die dann ggf. eine deutlich zuverlässigere Fertigung im High-Tech-Bereich ermöglichen oder die sogar völlig
neue Anwendungsgebiete eröffnen. Ein
überaus interessantes Aufgabenfeld der
Nanotechnologie ist z.B. die optische Verbindungstechnik. Es ist absehbar, dass spätestens in einigen Jahren die traditionelle
Kupfertechnik – d.h. die Signalübertragung auf der Leiterplatte mittels geätzter
Kupferleiterbahnen – an ihre Grenzen
stoßen wird. Die dann zu erwartenden, riesigen Datenmengen erfordern Leitungskonzepte mit deutlich höherer Bandbreite,
wobei es lästige Impedanz-Probleme, die
heute noch die Entwicklung in der Nachrichtentechnik hemmen, zu lösen gilt. Statt
die Signale auf elektrischem Wege über
metallische Leiterbahnen zu übertragen,
sorgen dann in die Schaltung integrierte
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Lichtwellenleiter auf Glas- oder Kunststoffbasis für eine schnelle Signalübermittlung.
Die Herstellung der Lichtwellenleiter stellt
jedoch derzeit noch ein ungelöstes Problem dar. Und genau an dieser Stelle
kommt dann die Nanotechnologie in der
Leiterplattenfertigung zum Zuge. Um die
Signaldämpfung zu minimieren sind nämlich lichtdurchlässige Materialien nötig, die
eine extrem niedrige Oberflächenrauigkeit
im mittleren Nanometerbereich aufweisen.
Auch wenn mit einem Durchbruch erst in
einigen Jahren zu rechnen ist, ist das Potenzial der optischen Verbindungstechnik
äußerst vielversprechend. Die schnelle
Übertragung von großen Datenmengen ist
aber beileibe nicht das einzige potentielle
Anwendungsgebiet der Nanotechnologie
in der Verbindungstechnik. Schon zeigt
sich nämlich, dass sich mit Hilfe nanotechnisch optimierter Materialien vielfältige,
funktionale Beschichtungen mit definierten elektrischen, optischen, thermischen
und mechanischen Eigenschaften erzeugen lassen. Damit lassen sich dann z.B.
auch neuartige Bauelemente komplett auf
organischer Basis realisieren. Die Idee liegt
nahe, dass künftig organische Bauelemente, wie Dioden und Transistoren aber auch
analoge und digitale Schaltkreise, ebenfalls
direkt in die Leiterplatte integriert werden
könnten. Das Ergebnis wäre dann ggf. eine
preiswerte und äußerst kompakte und
leichte Baugruppe weitgehend auf Kunststoffbasis. Bestückungsprobleme aber
auch Umweltprobleme, wie sie die gegenwärtig anstehende Substitution von Blei in
der Elektronik aufwerfen, würden dann
der Vergangenheit angehören.
Aber auch die „traditionelle“ Leiterplattentechnik könnte von der Nanotechnologie
profitieren, wenn es z. B. um die sichere
und schnelle Erzeugung von Feinstleiterstrukturen mittels Laserdirektbelichtung
(Laser Direct Imaging – LDI) geht. Die Nanotechnologie könnte auf diesem Gebiet
zur Entwicklung optimierter Laserlichtquellen aber auch von verbesserten Resisttypen
mit besonders hoher Kantenschärfe beitragen.
All diese Beispiele zeigen, welch enormes
Zukunftspotenzial nanotechnisch optimierte Materialien der Leiterplattentechnik
eröffnen. Freilich ist noch einiges an Forschungsarbeit zu leisten, bevor diese Visionen in die Serienfertigung umgesetzt werden können. Dies hat auch Europas
größter Leiterplattenhersteller, die im
österreichischen Leoben ansässige AT&S
AG erkannt. Die am Neuen Markt in Frankfurt notierte Aktiengesellschaft leistet sich
eine Forschungsabteilung, die sich unter
anderem auch mit der Nanotechnologie
befasst. Der Leiter des neu geschaffenen
Geschäftsbereiches Science & Technology,
Prof. Dr. Günther Leising, lange Jahre ordentlicher Professor für Festkörperphysik
und Neue Materialien an der TU Graz,
gehört zu den führenden Experten auf diesem Gebiet. In Zusammenarbeit mit Universitäten, Forschungsinstituten, dazu zählen beispielsweise das Institut für
Nanostrukturierte Materialien und Photonik im österreichischen Weiz (www.joan
neum.ac.at) oder das Max-Planck-Institut
für Festkörperphysik in Dortmund, sowie
namhaften Zulieferunternehmen lotet der
Leiterplattenhersteller die Möglichkeiten
der Nanotechnologie für die Verbindungstechnik aus. Ziel dabei ist es, noch mehr
Funktionen in die Leiterplatte zu integrieren, um auf diese Weise kostengünstige
aber nichtsdestotrotz hochkomplexe und
innovative Elektroniklösungen zu ermöglichen und der Leiterplattentechnik damit
neue Anwendungsfelder zu erschließen.
Fax 00 43/38 42/20 02 16
www.ats.net
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