EMV

5G-Mobilfunk-Komponenten mit Silbertinte abschirmen

| Redakteur: Kristin Rinortner

Elektromagnetische Störungen werden in Zeiten von modernen Mobiltelefonen und 5G-Technologie zunehmend zur Herausforderung. Mit einem Silbertinte-Druckverfahren lassen sich Bauteile kostengünstig und mikrometergenau schirmen.

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HF-Abschirmung: Die EMV von High-Speed-Komponenten auf der Leiterplatte lässt sich mit einem neuen Druckverfahren mit Silbertinte einfacher und kostengünstiger im Vergleich zum Sputtern und zu Metallgehäusen gestalten.
HF-Abschirmung: Die EMV von High-Speed-Komponenten auf der Leiterplatte lässt sich mit einem neuen Druckverfahren mit Silbertinte einfacher und kostengünstiger im Vergleich zum Sputtern und zu Metallgehäusen gestalten.
( Bild: ©xb100 - stock.adobe.com )

Elektromagnetische Interferenzen können elektronische Geräte und Systeme stören – sowohl in der Konsumelektronik wie z.B. bei Mobiltelefonen als auch in der Automobil-, Medizin- oder Luft- und Raumfahrtelektronik. Mit der steigenden Leistungsfähigkeit moderner Systeme und der 5G-Technologie wird Schirmung immer wichtiger. Denn: Mit zunehmender Frequenz steigt auch die Zahl der elektromagnetischen Störungen.

Um diesem Problem zu begegnen, hat Heraeus ein neuartiges System entwickelt. Dieses basiert auf einem Drucker, mit dem eine spezielle Silbertinte zur Schirmung aufgedruckt werden kann. Die Tinte wird anschließend mit UV- und IR-Strahlung ausgehärtet, um die Schicht elektrisch leitfähig zu machen. Das Verfahren soll die einwandfreie Funktion von Hochfrequenz-ICs auf Leiterkarten und die störungsfreie High-Speed-Datenübertragung gewährleisten.

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Bessere Abschirmung mit weniger Investitionen

Die „Silberdruck“-Schirmung spart laut Franz Vollmann, Leiter der Heraeus Printed Electronics, erhebliche Kosten, Material und Aufwand im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen wie dem Sputtern oder dem Einsatz von Metallgehäusen.

Die schirmende Silberbeschichtung wird von den Druckerdüsen mit einer Genauigkeit von 1 µm auf das Trägerobjekt gedruckt (Bild 1). Im Vergleich zum Sputtern soll auch eine deutlich bessere Schirmung oberhalb von 4 GHz erreicht werden (ca. –70 dB, siehe Bild 2). Damit könnte das System die teure Sputtertechnik ersetzen.

Die Investitionskosten für das Silberdrucksystem liegen laut Hersteller bei rund 500.000 US-Dollar (je nach Maschinenkonfiguration), was einem Bruchteil des Preises einer Sputteranlage entspricht. Die Anzahl der produzierbaren Einheiten pro Stunde wird zwischen 12.000 und 15.000 angegeben – das ist mehr als das Dreifache des Ausstoßes einer Sputter-Anlage.

Neuartige Druckertinte auf Basis von organischen Molekülketten

Bisherige Druckverfahren scheiterten oft an ungeeigneten Tinten, die die eingebauten Druckköpfe auf Dauer irreparabel verstopften. Die Silbertinte aus Hanau basiert auf dem Prinzip der Metal Organic Decomposition (MOD, deutsch: Metall-organische Auflösung). Dabei sind die Silberkomponenten keine einzelne Tinten-Nanopartikel, sondern verknüpfte Elemente organischer Molekülketten.

Nach dem Auftragen verdunsten die organischen Teile durch Wärmeeinwirkung – nur das Silber bleibt übrig. Auf diese Weise bleiben die Köpfe frei von Verstopfungen, was erhebliche Kosten und Aufwand spart.

„Unser System wird Sputtern ersetzen. Es spart nicht nur Material und Kosten, sondern führt auch zu einer deutlich besseren Abschirmleistung. Dies ist für die stetige Miniaturisierung notwendig", fasst Vollmann zusammen.

Der Artikel ist ursprünglich auf unserem Partnerportal Elektronikpraxis erschienen.

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