Leiterplatten neu gedacht

Kein Wunder also, dass die Elektronikindustrie fieberhaft nach alternativen Trägermaterialien sucht. Als nachwachsender Rohstoff erscheint Holz geradezu prädestiniert für den Leiterplattenbau von morgen. Ob und wie eine Anwendung in der Praxis aussehen könnte, wird daher bei der Holzforschung Austria umfassend untersucht. In einem ersten Demonstrationsversuch stellte ein Team rund um Boris Forsthuber, Leiter des Fachbereichs Oberfläche, eine Platine für eine Computermaus her. Dabei wurden die Leiterbahnen mittels Siebdruck auf die Holzoberfläche aufgetragen und die elektronischen Bauteile darauf geklebt. Das Ergebnis ist eine voll funktionstüchtige Computermaus, deren Platine vollständig aus Holz besteht und mit einem wesentlich geringeren CO₂-Fußabdruck einhergeht. Aktuell untersuchen die Forscher*innen in Alterungsversuchen, ob die holzbasierten Leiterplatten auch in ihrer Dauerhaftigkeit überzeugen können. Dafür werden sie im Klimaschrank etwa wechselnden Feuchtebedingungen ausgesetzt.

Neben der Computermaus entwickelte Boris Forsthuber mit seinem Team auch eine mehrlagige Leiterplatte für die Anwendung als Messgerät und Datenlogger (z.B. für den Holzbau), um Sensordaten auszulesen und kabellos zu übertragen. Der Demonstrator brachte den Beweis, dass sich selbst sehr feine Leiterbahnstrukturen zuverlässig auf Holz herstellen lassen. Dafür werden Unebenheiten der Holzoberfläche vor dem Druck mithilfe einer bio-basierten Beschichtung verschlossen.

Im Sinn der Kreislaufwirtschaft geht das Forschungsinteresse im Projekt weit über die aktive Nutzungsdauer der Leiterplatten hinaus. So sehen sich die Wissenschaftler*innen auch an, wie sich die Platinen wieder in einzelne Bestandteile zerlegen und recyceln lassen, sobald sie nicht mehr im Einsatz sind. Ein vielversprechender Lösungsansatz liegt in sogenannten „schaltbaren“ Polymeren, die als Trennschicht zwischen dem Holzsubstrat und den elektronischen Komponenten fungieren. Bei erhöhten Temperaturen werden sie weich, womit sich die Deckschicht vom Untergrund lösen lässt. Zurück bleiben unbehandeltes Holz und eine leicht in ihre Ausgangskomponenten zerlegbare Polymermischung.

„HyPELignum“ legt den Grundstein für mehr Nachhaltigkeit und Resilienz in der Elektronikindustrie und zeigt einmal mehr, wie vielfältig Holz als Werkstoff einsetzbar ist.