HeraLock vermeidet Schrumpfen keramischer Folien

25. Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft: Nominierte Innovation von Heraeus ermöglicht Herstellung komplexer elektronischer Schaltungen

Eine hohe Auszeichnung erhält der Hanauer Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus: Bei der Verleihung des 25. „Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft“ in der Kategorie Großunternehmen gehört das weltweit patentierte Materialsystem HeraLockâ des Tochterunternehmens W. C. Heraeus zu den drei besten eingereichten Innovationen. Mit dem Produkt können Elektronik-Zulieferer ohne Zusatzinvestitionen komplexe, dreidimensionale elektronische Schaltungen mit der LTCC-Technologie („Low Temperature Cofired Ceramics“) herstellen. Die neue glaskeramische Folie ermöglicht als Trägermaterial eine nahezu vollständige Ausnutzung der verfügbaren Größe der hergestellten Schaltelemente, da die Folien beim Verarbeitungsprozess nicht schrumpfen – im Gegensatz zu den meisten bislang verwendeten Standard-LTCC-Folien. Das Materialsystem kann zu Einsparungen von Material und Zwischenschritten im Verarbeitungsprozess beitragen sowie zu einer größeren Produktionsmenge bei deutlich niedrigeren Stückkosten.

Für Dr. Frank Heinricht, Mitglied der Geschäftsführung der Heraeus Holding GmbH, bestätigt diese Auszeichnung das hohe Innovations- und Entwick-lungspotential bei Heraeus. „Mit der Einführung interner Projekte zur Innovationsförderung haben wir die Netzwerkbildung vorangetrieben und damit eine Plattform für Spitzenleistungen geschaffen, die in neue Produkte mün-den und unser profitables, organisches Wachstum vorantreiben. Eine dieser Innovationen ist HeraLockâ“, sagt Dr. Heinricht, der für das preiswürdige Materialsystem gute Perspektiven sieht. „Mit HeraLockâ können neue Einsatzgebiete wie optoelektronische Module, Displays, Brennstoffzellen und biomedizinische Komponenten erschlossen werden. Selbst die Herstellung von Minireaktoren kann dadurch beschleunigt werden.“

Mit dem individuellen Materialsystem könnten auch kleinere und mittelständi-sche Unternehmen die Wettbewerbsfähigkeit bei elektronischen Schaltkrei-sen stärken. Verschiedene Elektronik-Zulieferer zeigen bereits Interesse an dem neuen Materialsystem. So hat die Thüringer Firma Via Electronic Hera-Lockâ umfassend getestet und zu Prototypen einer komplexen Schaltung verarbeitet. Und bei EPCOS, Hersteller von passiven elektronischen Bau-elementen, befindet sich das System derzeit am Standort Deutschlandsberg in Österreich in der Qualifizierungsphase.

Produktinnovation bringt Vorteile für Elektronik-Zulieferer

Der LTCC-Technologie („Low Temperature Cofired Ceramics“) kommt eine Schlüsselfunktion in der Herstellung neuer Hochfrequenzschaltungen zu, da mit ihr äußerst kompakte, dreidimensional aufgebaute Schaltungen möglich sind. Elektronische Schaltungen für die Automobilindustrie, die Unterhal-tungselektronik oder die Telekommunikation müssen heute auf kleinstem Raum immer mehr leisten. Bei der Entwicklung komplexer, miniaturisierter Schaltungen spielen flexible glaskeramische Folien als Trägermaterial eine entscheidende Rolle. Je effizienter die zur Verfügung stehende Fläche auf diesen Folien genutzt werden kann, desto günstiger können die Schaltungen in der Massenproduktion hergestellt werden.

Standard-LTCC-Folien werden bei niedrigen Temperaturen (850-900°C) ge-sintert und ermöglichen so den Aufbau leitender Strukturen, haben aber ei-nen Schönheitsfehler: Sie schrumpfen bei dem Prozess in x- und y-Richtung. Sie verlieren so erheblich an Fläche und können sich verbiegen, was zu ho-hem Ausschuss führt und zudem die Herstellung präzise dimensionierter Substrate erschwert.

Anders ist dies bei der „Null-Schrumpf“-(„Zero-Shrink“)-LTCC-Technologie. „HeraLockâ zeichnet sich dadurch aus, dass es beim Sintern statt der sonst bei Standard-Folien üblichen lateral 15 % nur um rund 0,2 % schrumpft und damit die Herstellung großformatiger, mehrlagiger Substrate erheblich verein-facht“, beschreibt Entwicklerin Christina Modes, Business Unit-Managerin bei W. C. Heraeus, die Vorteile des Materialsystems.

Die glaskeramische Folie von W. C. Heraeus ist flexibel in der Gestaltung. Mit einer Vielzahl von übereinander gelegten bedruckten Folienlagen können gezielt spezielle Baugruppen auch mit komplexen Verdrahtungen dreidimen-sional und quasi in einem Arbeitsschritt hergestellt werden. „Das Materialsys-tem kann individuell auf die Bedürfnisse und Besonderheiten von Elektronik-Zulieferern angepasst werden“, beschreibt Modes ein weiteres Merkmal der Entwicklung.

Heraeus setzt in den Bereichen Edelmetalle, Dentalwerkstoffe, Sensoren, Quarzglas, Synthetisches Quarzglas und Speziallichtquellen regelmäßig mit neuen Innovationen Maßstäbe und verfügt über 3500 „lebende Patente“. Die Innovationskultur wird im Unternehmen intensiv gefördert. Für Dr. Frank Heinricht ist dabei die Innovationsrate eine wesentliche Messgröße: „Bei der Innovationsrate liegt Heraeus heute bei einem ansprechenden Wert von 18%. Für die kommenden Jahre soll dieser Wert auf über 20% gesteigert werden. Ein Technologiekonzern wie Heraeus ist fortwährend auf neue Pro-duktideen angewiesen, um am Markt langfristig erfolgreich zu sein und um neue Marktanteile zu gewinnen. Wenn wir innovativ bleiben, sichern wir Ar-beitsplätze und können neue Mitarbeiter einstellen.“

Innovation schon mehrfach ausgezeichnet

Die Nominierung für den „Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft“ bestä-tigt das Innovationspotential der glaskeramischen Folie von W. C. Heraeus. Bereits in der Entwicklungsphase wurde HeraLockâ vom internationalen Branchenverband „International Microelectronics and Packaging Society“ (IMAPS) als Innovation Nummer 1 unter den keramischen Errungenschaften von 2002 ausgewählt. Im Dezember 2003 wurde die Entwicklung mit einem Heraeus-Innovationspreis prämiert.

Die W. C. Heraeus GmbH mit Sitz in Hanau verarbeitet mit weltweit mehr als 3000 Mitarbeitern Edelmetalle wie Gold, Silber, Platin und andere Sonderwerkstoffe primär zu industriellen Produkten. Die Gesellschaften in Europa, Nordamerika, Asien und Afrika umfassen Fertigungsstätten für alle Stufen der Edelmetallgewin-nung und -verarbeitung. Zudem verfügt W. C. Heraeus über eine in Jahrzehnten erworbene Kompetenz im industriellen Edelmetallhandel und nimmt in diesem Markt international eine herausragende Position ein.

Der weltweit tätige Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus ist Markt- und Technologieführer in den Bereichen Edelmetalle, Dentalwerkstoffe, Sensoren, Quarzglas und Speziallichtquellen. 2003 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von 7,4 Mrd. € (davon 1,74 Mrd. € Produktumsatz) mit weltweit mehr als 9.200 Mitarbeitern in über 100 Tochter- und Beteiligungsunternehmen. Durch ein breit aufgestelltes Produktportfolio ist das 1851 gegründete Unternehmen von den Ent-wicklungen einzelner Industriebranchen relativ unabhängig. Das hohe Innovations- und Entwicklungspotential im Unternehmen wird intensiv und gezielt gefördert. Durch kundennahe Produktentwicklungen und gezielte Akquisitionen baut Heraeus seine führende Position in verschiedenen Industriebereichen aus.