Gedrückt und zugeknöpft

27. Oktober 2009, 20:59
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Basierend auf dem alten Prinzip der Galvanisierung, hat eine Firma eine Technik entwickelt, um Mikrodruckknöpfe herzustellen

Diese halten Verbundstoffe, etwa auf Platinen, zusammen - ganz ohne giftige Kleber.

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Die meisten Menschen kennen Druckknöpfe von Jacken: Dort halten die Metallverschlüsse Krägen winddicht zusammen. Das Prinzip des Druckknopfes ist simpel: Noppen auf der einen und Hohlräume auf der anderen Seite greifen ineinander und verbinden die Teile, auf denen sie montiert sind.

Schwierig wird es jedoch, wenn solche Verschlüsse im Miniaturformat hergestellt werden sollen. Genau das ist dem niederösterreichischen Unternehmen Happy Plating in Leobersdorf gelungen, das die Verschlussmethode auf die Mikroelektronik umlegte: Auf Platinen halten dort winzige Druckknöpfe Metalle und Kunststoffe zusammen.

So entstehen Verbundwerkstoffe, die in jedem modernen elektronischen Gerät vorkommen. Für diese Erfindung wurde das Unternehmen letzte Woche mit dem Karl-Ritter-von-Ghega-Preis, dem Innovationspreis des Landes Niederösterreich, ausgezeichnet.

200.000 solcher Minidruckknöpfe haben auf einem Quadratmillimeter Platz. Jeder einzelne Druckknopf ist nur einen Tausendstelmillimeter groß. Gemeinsam erzeugen sie die Kraft, um Kupfer auf Platinen mit Kunststoff zu verbinden. Solche Verbundstoffe sind seit mehr als 20 Jahren die Grundlage von Platinen - in jedem Computer, jedem Handy sowie in der Elektronik von Autos und Flugzeugen. Bisher wurden Metall und Kunststoffe zusammengeklebt.

Die Kleber enthalten allerdings Lösungsmittel, die verdampfen und dann die Ozonschicht schädigen und zum Klimawandel beitragen. Durch die Druckknöpfe fallen die Kleber weg. Außerdem steigt die Lebensdauer der Bauteile, wenn die Werkstoffe mechanisch verzahnt werden.

Miniaturisierung vom Band

Zwei Aufgaben waren zu lösen, um auf die neue Technik zu kommen: Die Knöpfe mussten sich im Kleinstformat herstellen und gleichzeitig im industriellen Maßstab anwenden lassen. "Es geht um Miniaturisierung. Ohne sie wären Geräte wie ein iPod nicht denkbar. Die Firmen produzieren täglich mehrere Quadratkilometer an Platinen", sagt Wolfgang Hansal, Geschäftsführer von Happy Plating.

Die Firma hat das Verfahren entwickelt - unter ande-rem unterstützt von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG; genutzt wird es von Zulieferfirmen für Handyhersteller. Von der Idee zur Umsetzung dauerte es Hansal zufolge lediglich eineinhalb Jahre.

Das Verfahren, das die Firma dafür ersonnen hat, nennt sich elektrochemische Pulsabscheidung. Es basiert auf einer Technik, die im 18. Jahrhundert vom italienischen Chemiker Luigi Galvani erfunden wurde: der Galvanisierung. Bei ihr werden Metalloberflächen beschichtet, indem zwei Platten unterschiedlicher Metalle in eine Lösung getaucht werden. Durch das Anlegen elektrischer Spannung scheidet sich ein Metall am anderen ab.

Beim Verfahren von Happy Plating wird dabei das Pulsmuster des Stroms im Mikrosekundenbereich verändert. Dadurch kann man maßschneidern, wo sich die Metallteilchen ablagern und Strukturen wie eben jene der Druckknöpfe erzeugen.

Breites Anwendungsfeld

Hansal organisiert einmal jährlich eine Fachkonferenz zu diesem Verfahren und schreibt derzeit an einem Lehrbuch. Denn die Technik ermöglicht es, alle möglichen Oberflächen, etwa von Zahnbohrern oder Brennstoffzellen, je nach Bedarf zu formen.

Derzeit werden die Mikrodruckknöpfe angewandt, um Platinen herzustellen. Solche Druckknöpfe aus Kupfer werden bereits in den Handys eines japanischen Herstellers eingesetzt. Doch damit ist der Spielraum längst nicht erschöpft: Verbundwerkstoffe werden in vielen Bereichen eingesetzt, zum Beispiel, um bei Fahrzeugen höhere Festigkeit bei geringerem Materialverbrauch zu erzielen. Hansal will jedenfalls groß hinaus: Er plant, die Technik auch bei Flugzeugen einzusetzen. Dann könnten die kleinen Druckknöpfe auch ihr Potenzial bei riesigen Bauteilen zeigen. (Mark Hammer/DER STANDARD, Printausgabe, 28.10.2009)

  • Einmal drücken, und es hält - auch im Miniaturformat. Druckverschlüsse in der Mikroelektronik machen Klebstoffe überflüssig und halten länger.
    bildbearbeitung: beigelbeck

    Einmal drücken, und es hält - auch im Miniaturformat. Druckverschlüsse in der Mikroelektronik machen Klebstoffe überflüssig und halten länger.

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