Entwicklung eines Metall-Thermoplast-Verbundwerkstoffes bestehend aus Polyetheretherketon und Silicat beschichteten Kupfermikropartikeln für die direkte Laserbeschriftung

Um eine möglichst hohe Flexibilität bei der Erzeugung von elektrisch leitfähigen Strukturen zu erreichen, wurde ein Kupfer-Polyetheretherketon-Verbundwerkstoff entwickelt, der sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit und seine im Grundzustand elektrisch isolierenden Eigenschaften auszeichnet. Der hohe Volumenanteil an Kupfermikropartikel im Polymerverbundmaterial von über 65 Vol.-% erlaubt eine direkte Metallisierung der Oberfläche mittels Laserbeschriftung wodurch leitfähige metallische Strukturen, mit einem hohen Freiheitsgrad an Formen und Strukturen, erzeugt werden konnten. Als Füllstoffe dienen sphärische Kupfermikropartikel, mit einem Partikeldurchmesser zwischen 25 und 45 μm. Ein einfaches Vermischen der Kupfermikropartikel und des Polyetheretherketons (PEEK) würde zu elektrisch leitfähigen Verbundmaterialien führen. Die elektrisch isolierenden Eigenschaften des Verbundmaterials konnten durch dünne Silicatschichten um den Kupfermikropartikeln, die mit der Sol-Gel Reaktion gebildet wurden, erhalten werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials besitzt durch den hohen Metallgehalt eine zehnfach höhere Wärmeleitfähigkeit im Gegensatz zu dem reinen PEEK. Mit einem Nd:YAG-Laser konnten auf der Oberfläche elektrisch leitfähige Strukturen erzeugt werden und deren resultierende Oberflächenmorphologie untersucht werden. Durch gezielte Anpassung der Laserparameter konnte die Leitfähigkeit der erzeugten Leiterbahnen erhöht werden.