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10 Elektronik 12 2024 GMM-News Best Paper Award der EBL 2024 Numerische Simulation eines 3D-Druckprozesses Der Best Paper Award der 12 GMM DVS-Tagung »Elektronische Baugruppen und Leiterplatten EBL 2024« die am 5 und 6 März in Fellbach stattfand ging an Tobias Hehn für einen Beitrag der die numerische Simulation eines additiven Fertigungsprozesses für impedanzoptimierte Elektronik beleuchtet Etwa 180 Teilnehmerinnen und Teilnehmer informierten sich 2024 im Rahmen von 58 Fachvorträgen sowie bei 26 Ausstellern über neueste Entwicklungen und Fortschritte in der Leiterplattenund Baugruppentechnologie Den mit 500 Euro dotierten Best-Paper-Award überreichte der EBL-Vorsitzende Bernd Enser in diesem Jahr an Tobias Hehn für den Beitrag »Numerical simulation of an additive manufacturing process for lowimpedance electronics« den dieser zusammen mit seinen Mitautoren der Münchner Universität der Bundeswehr und dem Erdinger Wehrwissenschaftlichen Institut für Werkund Betriebsstoffe erarbeitet hatte Bild 1 Tobias Hehn ist Doktorand an der Universität der Bundeswehr München und arbeitet am Wehrwissenschaftlichen In stitut für Werkund Betriebsstoffe in Erding Er beschäftigt sich mit einem Bereich des 3D-Drucks mit dem PCBs nicht nur gedruckt sondern auch gefaltet und schließlich dreidimensional gedacht werden können Mit seinem Hintergrund im Maschinenbau nutzt er Strömungssimulation und maschinelles Lernen um den 3D-Druckprozess für Elektronik zu analysieren und hinsichtlich der Hochfrequenz - eigenschaften zu verbessern Die additive Fertigung von elektrisch leitfähigen und isolierenden Strukturen erlaubt das Drucken komplexer 3D-Strukturen wie impedanzoptimierten Leiterbahnen einfachen Bauelementen Antennen und sogar Systemin-Packages was neue Möglichkeiten der Designfreiheit bietet Die im Paper betrachtete InkJet-Druckstrategie führt zu einer rauen Grenzfläche zwischen Leiterbahn und Dielektrikum was die Übertragung von Hochfrequenzsignalen beeinträchtigt Zur Verbesserung schlagen Hehn und seine Kollegen eine neue Druckstrategie vor die erfolgreich in einem 3D-Drucker getestet wurde Das Best Paper im Detail Übliche Leiterplatinen bestehen aus mehreren Ebenen deren Kontaktierungen zueinander einen erheblichen Widerstand in der Datenübertragung darstellen Bauteile werden in der Regel auf den Oberflächen von Platinen in einer bzw zwei Ebenen angeordnet Durch additive Fertigungsverfahren sind nun freie Bahnführungen im Raum möglich Zudem können Kondensatoren Spulen Wärmesenken Schirmungen und Antennen direkt eingedruckt oder andere Bauelemente eingesetzt werden Dies ermöglicht neue Designansätze und ein neues Level an elektromechanischer Integration Design freiheit und Effizienz Mit dem InkJet-Verfahren können Platinen und einfache Bauteile aus Photopolymer und Suspensionen mit leitfähigen Nanopartikeln gedruckt werden Bild 2 zeigt eine dreidimensionale »gefaltete« Platine mit einer Vielzahl von Ebenen und im Raum geführten dreidimensional ausgestalteten Koaxialleitungen Der Druck elektrischer Bauteile erlaubt durch die Beseitigung von Störstellen und die Realisierung kürzerer Übertragungswege eine höhere Leistungsdichte Fügt man aufgrund der Designfreiheit dem elektronischen gedruckten Bauteil weitere mechanische Aufgaben hinzu ergeben sich neue Vorteile Einfluss der 3D-Druckstrategie Das derzeit im Bereich der additiven Fertigung von Elektronik meist verwendete Verfahren ist das InkJet-Verfahren Im betrachteten Verfahren wird eine leitfähige Tinte aus Silbernanopartikeln in einer Suspension mittels eines Tintenstrahldruckkopfs aufgetragen Nach dem Verdampfen des Lösemittels wird die Silbernanopartikelschüttung unter Infrarotlicht versintert Die isolierende Tinte besteht aus einem Photopolymer und wird ebenfalls im InkJet-Verfahren aufgetragen Die Aushärtung erfolgt hier durch ultraviolettes Licht Beide Tinten werden Bild 1 Die Verleihung des Best Paper Awards im Rahmen der EBL 2024 von links Prof Mathias Nowottnick der Preisträger Tobias Hehn von der Universität der Bundeswehr München und Bernd Enser Bild Dor is Jet te r