Nachhaltige Elektronik: Kompostierbare Leiterplatten aus Pilzmyzel

Elektrische Kennwerte unter Standard-PCB-Niveau, mechanische Eigenschaften und Wärmestabilität im Labortest hoch. CO2-Fußabdruck laut Lebenszyklusanalyse bis zu 56 % niedriger als bei konventionellen Substraten.

Substrat, Prozess und Kennwerte

Ausgangsstoff ist Biomasse aus der industriellen Citronensäureproduktion – ein Abfallstoff, der bisher entsorgt wird. Das Myzel wird in einem Formgebungs- und Lufttrocknungsprozess zu einem kunststoffähnlichen Material verarbeitet. Leiterbahnen entstehen über Direct Ink Writing oder über ein konventionelles Ätzverfahren. Bauteilmontage erfolgt manuell per Löten. Produktname: AnimatPCB.

Dichte: 1,23 g/cm³ – auf FR-4-Niveau. Mechanische Festigkeit und Wärmestabilität laut Labortest hoch. Elektrische Eigenschaften unterhalb der Werte herkömmlicher Leiterplatten. Einsatzfeld nach Angaben des Teams: Prototypen, Niedrigfrequenz-Anwendungen, Umgebungssensoren, Konsumgüter, Spielzeug. Am Lebensende wasserlöslich; die aufgebrachten Transistoren ließen sich in den Versuchen funktional zurückgewinnen. Nina Oehlsen (Erstautorin), Juniorprofessor Linus Stegbauer und Professor Simon Glöser-Chahoud sind beteiligt.

Was für die industrielle Fertigung fehlt

Das Team benennt zwei offene Punkte: Prüfung nach IPC-A-600 und DIN EN 60249-1 sowie Optimierung der Wasseraufnahme. Letzteres ist für ein hygroskopisches Substrat der kritische Parameter – ohne definierte Feuchteaufnahme, ohne belastbaren Tg-Wert und ohne CAF-Daten bleibt das Material außerhalb qualifizierter Fertigungslinien. Ein hygroskopisches Substrat ohne kontrollierte Wasseraufnahme führt im Reflow-Prozess zu Delamination und Popcorning.

Aussagen zu Serienlöten, Lagerstabilität, Temperaturwechselbelastung und Delaminationsverhalten fehlen vollständig. Bis 2030 erwartet der Global E-waste Monitor rund 82 Millionen Tonnen Elektroschfall weltweit. Der Freiberger Ansatz adressiert das Substrat, nicht die Bestückung. Damit ist ein Teilschritt in der Lieferkette belegt – nicht die Kreislauffähigkeit der gesamten Baugruppe. Auch die Frage der Leiterbahnhaftung auf einem quellfähigen Untergrund bleibt offen.

Was zu verfolgen ist

Veröffentlichung der vollständigen Messdaten zu Dielektrizitätskonstante, Verlustfaktor tan δ, Tg-Wert und Wasseraufnahme nach Konditionierung. Ergebnisse der IPC-A-600- und DIN-EN-60249-1-Prüfungen am realen Muster. Skalierung des Formgebungsprozesses über den Labormaßstab hinaus. Belastbare Aussagen zur Reproduzierbarkeit der Substratdicke, zur Oberflächenrauhigkeit für die Leiterbahnhaftung und zur Zyklenfestigkeit unter Temperaturwechselbelastung.