Herstellung von leitfähigem Schaumstoff: Von den Rohmaterialien zum zuverlässigen EMV-Schutz

Hochleistungsfähiger leitfähiger Schaumstoff ist ein zentrales Element für die elektromagnetische Abschirmung und Erdung in Unterhaltungselektronik, Automobilelektronik, Kommunikationsmodulen und Luft- und Raumfahrtsystemen. Um in kompakten Baugruppen eine stabile elektrische Leistung zu erzielen, sind präzise Materialentwicklung und ein streng kontrolliertes Fertigungssystem erforderlich.

Dieser Leitfaden beschreibt den gesamten Produktionsablauf, hebt die technischen Kompetenzen von Konlida hervor und bietet einen strukturierten Überblick über Prozesssteuerung, fortschrittliche Innovationen und praktische Anwendungen. Informationen zu verwandten Komponententechnologien finden Sie unter SMT-Dichtungen | Kompakter und dennoch leistungsstarker EMV-Schutz für elektronische Geräte .

Vollständiger Fertigungsablauf: Vier Phasen von den Materialien zu den Funktionskomponenten

1. Auswahl und Vorbereitung der Rohstoffe

Leitfähiges Gewebe
Polyesterfasersubstrate werden durch Galvanisierung oder stromlose Abscheidung mit Metallen (Ni, Cu, Ag, Au oder kohlenstoffbasierten Schichten) beschichtet. Der Oberflächenwiderstand wird auf ≤0,05 Ω/sq eingestellt, um eine gleichbleibende EMI-Dämpfung zu gewährleisten.

Leitfähiger PI-Film
Polyimidfolien werden im Vakuum mit Kupfer-, Nickel- oder Zinnschichten von 25 ± 1 μm Dicke beschichtet. Diese Folien bieten eine hohe Temperaturbeständigkeit bis zu 300 °C und eine ausgezeichnete Lötbarkeit und werden häufig in präzisen EMI-Dichtungsstrukturen eingesetzt, wie sie beispielsweise in PCB EMI Shielding: From Point Protection to System-Level Isolation beschrieben werden.

Schaumkernmaterialien
• Silikonschaum: Durch Strahlungsvernetzung und Hochtemperaturexpansion entstehen gleichmäßige offenzellige oder geschlossenzellige Strukturen (15–200 kg/m³), die unterschiedliche Kompressionskraftprofile unterstützen.
• Modifizierter PE-Schaum: Wird für 3D-leitfähigen Schaum verwendet, hergestellt durch Extrusion und anschließende Metallisierung.

2. Präzisionswickel- und Formverfahren

Diese ummantelten Strukturen bieten kontrollierte Kompression, stabile Impedanz und hohe Beständigkeit unter thermischer Belastung.

3. Stanzen und automatisierte Montage

Leitfähige Schaumstoffstreifen werden mittels Rotations- oder Flachbettstanzen mit Mindestabmessungen bis hinunter zu 1,2 × 1,2 mm gestanzt.

Konlida ermöglicht die Rolle-zu-Rolle-Verpackung für die automatisierte Pick-and-Place-Montage, wodurch die manuelle Platzierung entfällt und Massenproduktionsabläufe unterstützt werden, wie sie bei Smartphones, Wearables und Modulen mit hohem Produktionsvolumen vorkommen.

SMT-Leitschaumintegration
SMT-Leitschaumbauteile werden durch Standard-Reflow-Löten bei einer Spitzentemperatur von 260°C montiert und sind vollständig mit bleifreien Verfahren kompatibel.

Für tiefergehende Einblicke in die Korrosionsmechanismen während des Langzeitbetriebs von SMT-Bauteilen siehe „Versteckte Korrosion von leitfähigem Silikonkautschuk: Wie die Elektrochemie im Mikromaßstab die EMV-Zuverlässigkeit untergräbt“ .

4. Zuverlässigkeitsprüfung und Qualitätsverifizierung

Elektrische Leistung
• Oberflächenwiderstand ≤0,05 Ω/sq
• Schirmwirkungsgrad 60–90 dB über einen breiten Frequenzbereich

Umweltverträglichkeit
• Salzsprühtest: 48 h ohne Korrosion
• Temperaturzyklus: −40 °C bis 125 °C
• Alterung bei Feuchtwärme: 85 °C/85 % relative Luftfeuchtigkeit für 1000 h

Konlidas Kernprozessinnovationen

1. Gradientenmetallbeschichtungstechnologie

Eine Cu/Ni/Sn-Mehrschichtstruktur bildet eine robuste leitfähige Grenzfläche mit verbesserter Haftung, wodurch der Kontaktwiderstand um 30 % reduziert und die EMI-Abschirmung im GHz-Bereich auf >80 dB erhöht wird.

2. Vollständig integrierte Fertigung

Konlida produziert sowohl leitfähige PI-Folien als auch Silikonschaumkerne im eigenen Haus und ermöglicht so eine durchgängige Kontrolle vom Rohmaterial bis zum fertigen Bauteil.

Vorteile
• 20 % Kostenreduzierung
• Kundenspezifische Muster werden innerhalb von 7 Tagen geliefert

3. Automatisierte Großserienproduktion

Das Werk von Konlida in Suzhou betreibt 30 spezielle Produktionslinien für leitfähigen Schaumstoff mit einer Jahresproduktion von über einer Milliarde Stück und beliefert große OEMs wie Apple, Huawei, Xiaomi und führende Hersteller von Elektrofahrzeugen.

Qualitätskontrollsystem: Zuverlässigkeit in jedem Schritt integriert

Konlida ist nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifiziert und unterhält ein vierstufiges Qualitätsmanagementsystem:

Wareneingangsprüfung
• Metallbeschichtungsdicke mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)
• Überprüfung der Schaumdichte mittels gravimetrischer Prüfung

Prozessüberwachung
• Kontrolle der Wickelspannung
• Echtzeit-Reflow-Profilprotokollierung (260 °C ±5 °C)

Fertigwarenvalidierung
• 100%ige maschinelle Sichtprüfung
• Kompressions-Rückstellvermögen ≥90%
• Salzsprühprobenahme zur Korrosionsbeständigkeit

Zusammenarbeit mit dem Kunden
• Vollständige CPK-Funktionsberichterstattung
• Unterstützung bei EMV-Prüfungen und Optimierung der Kompressionskraft

Branchenanwendungen und kundenspezifische Engineering-Lösungen

1. Satellitenterminals (Extreme Zuverlässigkeit)

Anforderungen: Hohe Temperaturbeständigkeit, Vibrationsfestigkeit, Salzsprühbeständigkeit.
Lösung: Extrudierter, mit Silikon ummantelter SMT-Schaum, validiert durch 260°C Reflow und 1000 Temperaturzyklen, wobei eine Abschirmung von >75 dB erhalten bleibt.

2. Faltbare Smartphones (leicht und ultradünn)

Anforderungen: Geringe Kompressionskraft ≤1 N/mm², Dicke <0,5 mm.
Lösung: AIR LOOP Hohlschaum reduziert das Gewicht um 50 % und ermöglicht eine flexible FPC-Kabelführung.

3. EV-Batteriepacks (Thermisch-magnetisch gekoppelte Umgebungen)

Anforderungen: Gleichzeitige EMI-Abschirmung und Wärmeableitung.
Lösung: Ein dreidimensionaler leitfähiger Schaumstoff mit Graphitschicht bietet eine Wärmeleitfähigkeit in Z-Richtung von 1,5 W/m·K.

Roadmap für zukünftige Technologien

• Dotierung mit magnetischen Nanopartikeln zur Verbesserung der Absorption und Reduzierung der Hochfrequenzresonanz
• Vollautomatisierte Rollenproduktion für 2026 geplant
• Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften zwischen Universitäten und Industrie für leitfähige Klebstoffe der nächsten Generation mit verbesserter Grenzflächenbeständigkeit