Anwendungskonzepte von leitfähigem PEEK in elektronischen Komponenten
I. Einführung in leitfähiges PEEK-Material
Polyetheretherketon (PEEK) ist ein Hochleistungsthermoplast mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Hitzebeständigkeit und chemischer Stabilität. Reines PEEK ist jedoch elektrisch isolierend, was seine Anwendung in bestimmten elektronischen Bereichen einschränkt. Durch Zugabe leitfähiger Füllstoffe wie Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhren oder Metallpulver entstehen leitfähige PEEK-Verbundwerkstoffe. Diese Materialien behalten die Vorteile von PEEK bei und bieten gleichzeitig stabile elektrische Leitfähigkeit, was ihren Einsatz in der Elektronikbranche erweitert.

(A) Materialeigenschaften
Elektrische Leitfähigkeit

Oberflächenwiderstand: Einstellbar zwischen 10³–10¹¹ Ω/sq durch präzise Füllstoffkontrolle

Beispiel: In Halbleiterfertigungsanlagen verhindert niedriger Oberflächenwiderstand (<10⁶ Ω/sq) elektrostatische Aufladungen

Mechanische Eigenschaften

Zugfestigkeit: 80–130 MPa

Biegefestigkeit: 120–200 MPa

Reibungskoeffizient: 0,1–0,3 für langlebige Gleitkomponenten

Thermische Eigenschaften

Glasübergangstemperatur (Tg): 143°C

Schmelzpunkt: 343°C

Langzeiteinsatz bei 250°C möglich

Chemische Beständigkeit

Resistenz gegen Säuren, Laugen und organische Lösungsmittel

(B) Vergleich mit anderen Materialien
Metalle

Gewicht: Dichte 1,3–1,6 g/cm³ (50 % leichter als Aluminium)

Designfreiheit: Komplexe Geometrien durch Spritzguss/3D-Druck

Kosteneffizienz: 30–40 % geringere Herstellungskosten im Vergleich zu Titan

Standardkunststoffe

Leitfähigkeit: Lösung für ESD/EMI-Probleme

Thermische Stabilität: 3–5× höhere Wärmeformbeständigkeit als POM/PA

II. Anwendungsbereiche & Fallstudien
(A) Halbleiterfertigungskomponenten
Wafer-Trägersysteme

20 % höhere Positionierungsgenauigkeit durch antistatische Eigenschaften

Elektrostatische Halterungen

50 % längere Lebensdauer in Plasmaätzumgebungen

Gasleitungssysteme

80 % geringere Gasleckage in CVD-Anlagen

(B) Elektronische Steckverbinder
Hochgeschwindigkeits-Datenstecker

10 Gbps Übertragungsrate mit <5 % Signalverlust in 5G-Basisstationen

Mikrosteckverbinder

30 % höhere Signaldichte in Wearables

(C) Leiterplattenkomponenten
PCB-Substrate

15 % schnellere Datenverarbeitung durch stabile Dielektrizitätskonstante (ε=3,2@1GHz)

Wärmeleitmodule

8°C CPU-Temperaturreduktion in Laptops

(D) Sensorkomponenten
EMV-geschirmte Gehäuse

30 % geringere Messfehler in Industrie-IoT-Sensoren

Sensorelektroden

10 % höhere Druckmessgenauigkeit im Vergleich zu Stahl

III. Herstellungsverfahren
(A) Spritzguss
Parameter: 360–400°C Schmelztemperatur

Anwendung: Präzisionsstecker (±0,05 mm Toleranz)

(B) Extrusion
Leistung: 15 % effizientere Kühlrippen für Leistungselektronik

(C) 3D-Druck
FDM: 380–420°C Düsentemperatur

Fallbeispiel: Bionische Kühlkörper mit 30 % besserer Wärmeabfuhr

IV. Qualitätskontrolle
(A) Elektrische Prüfung
Oberflächenwiderstand: Vier-Punkt-Methode (DIN IEC 60093)

Durchgangswiderstand: ASTM D257

(B) Mechanische Tests
Zugfestigkeit: >80 MPa (ISO 527)

Biegefestigkeit: >120 MPa (ISO 178)

(C) Thermische Analyse
TGA: Zersetzungsbeginn >300°C

DSC: Tg=143°C; Tm=343°C

(D) Maßhaltigkeitsprüfung
3D-Koordinatenmessgerät: ±0,01 mm für Wafer-Handler

V. Zusammenfassung
Leitfähiges PEEK revolutioniert elektronische Baugruppen durch einzigartige Materialeigenschaften. Von der Halbleiterindustrie bis zur 5G-Technologie ermöglicht es leichte, komplexe und zuverlässige Lösungen. Fortschritte in Nanoverbundstoffen und additiver Fertigung erweitern kontinuierlich seine Anwendungsmöglichkeiten.