Editorial Laser ermöglicht die feinsten Strukturen Autor: Dr. Andreas Pojtinger Geschäftsführer 2E mechatronic www.2e-mechatronic.de MID - Spritzgegossene 3D-Schaltungsträger in Miniaturausführung Die klassische Leiterplatte ist für bestimmte Anwendungen, beispielsweise in kleinen und kleinsten Produkten, nicht immer geeignet. Vielfach werden dreidimensionale Schaltungsträger benötigt, die möglichst viele Funktionen auf geringer Fläche vereinen. Gefertigt werden diese Elemente mit Hilfe der MID-Technologie (MID = Mechatronic Integrated Devices.) Es gibt drei gängige Verfahren zur Herstellung dieser Baugruppen, wobei das von der Firma LPKF patentierte Laserdirektstrukturieren, kurz LDS, die größtmögliche Flexibilität bietet. Aktuell werden ca. 90% aller MID mit LDS hergestellt. Eingesetzt werden die Bauteile beispielsweise für die Herstellung von Sensoren, OLEDs oder auch Smartphone- Antennen. Das LDS-Verfahren setzt auf Kunststoffe mit einer speziellen Dotierung von Metallkeimen. Der dreidimensionale Schaltungsträger wird in einem Vorgang aus dem metallisierbaren Kunststoff gespritzt. Die Anzahl der für dieses Verfahren modifizierten Kunststoffe wächst ständig. Von ABS über LCP, PA und PC bis hin zu PEEK stehen diverse Thermoplaste zur Auswahl. Im Anschluss an den Spritzprozess wird die Oberfläche mit einem speziellen Laser beschrieben. Der Laser raut hierbei die Oberfläche an und legt damit die in der Polymermatrix vorhandenen Kristallisationskeime frei. Im nachfolgenden außenstromlosen Metallisierungsprozess binden die Kupferatome dort an und bilden eine geschlossene Leiterbahnstruktur. Der typische Schichtaufbau ist wie folgt: 4 bis 8 µm Kupfer, 2 bis 4 µm Nickel und abschließend 0,1 µm Gold. Die minimale Leiterbahnbreite beträgt beim LDS-Verfahren circa 150 µm. Ein Feinfokus-Laser kann auch geringere Breiten realisieren. Der Mindestabstand zwischen zwei Leiterbahnen sollte 200 µm betragen. Im Anschluss an die Metallisierung erfolgt auch hier das Aufbringen der elektrischen oder sonstigen Bauteile sowie deren Kontaktierung durch alle bekannten Aufbau- und Verbindungstechnik-Prozesse, wie zum Beispiel Dampfphasenlöten oder Leitkleben. Bei einem vorhandenen Lasersystem ist für die Fertigung von neuen Produkten lediglich die Investition in ein Spritzgusswerkzeug nötig. Ändert sich das Leiterbahnlayout, so kann dies über eine Anpassung der Laser-Software umgesetzt werden. MID kommen mittlerweile in vielen Bereichen zum Einsatz. Ob in der Automobilbranche beim Abstandsradar, in der Medizintechnik bei Systemen zur Behandlung von Inkontinenz und als LED-Leuchtelemente, oder in der Industrie als Elektroden und Strömungssensorelemente. Viele weitere Anwendungen sind denkbar, wenn die herkömmliche Leiterplatte die Anforderungen nicht erfüllen kann. Besuchen Sie den Gemeinschaftsstand des 3D-MID e.V. auf der electronica 2018, Halle A1, Stand 443, um mehr über die neuesten Entwicklungen und bewährten Lösungsmöglichkeiten dieser Technologie zu erfahren. Wir bieten Ihnen von der Entwicklungsunterstützung über die Herstellbarkeitsbewertung mit Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bis hin zur Serienproduktion die komplette Palette. Erweitern Sie Ihre Elektronik in die dritte Dimension! Dr. Andreas Pojtinger 4/2018 3
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