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Dreidimensionale Schaltungsträger aus Duroplast und Keramik

Aufbau von Räumlicher Elektronik aus robusten Materialien durch laserbasierten Strukturierungsprozess

Hagen Müller
Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Kontinuierlich weiterentwickelte Fertigungsverfahren ermöglichen für zahlreiche Anwendungen elektronischer Schaltungsträger die zunehmende Miniaturisierung und Funktionsintegration. Für miniaturisierte 3D-Schaltungsträger auf Basis von Thermoplasten eignet sich das LDS-Verfahren (Laser-Direkt-Strukturieren) mit anschließender selektiver Metallisierung. Dazu werden mit speziellen laseraktivierbaren Additiven gefüllte Thermoplaste durch Spritzgießen verarbeitet. Um speziellen Anforderungen, wie z.B. hoher Temperaturbelastung und Medienbeständigkeit, zu begegnen, stehen alternative Substratmaterialien wie Keramiken (Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid) und Duroplaste für einen vergleichbaren laserbasierten Strukturierungsprozess zur Verfügung.

Auf kommerziell verfügbare Duroplaste kann das Leiterbahnlayout mittels Laserstrukturierung, ähnlich zum LDS-Verfahren, übertragen werden. Nach einer nasschemischen Vorbehandlung werden die Leiterstrukturen mittels chemisch-außenstromloser Metallabscheidung abgeschieden. Bei sehr hohen Anforderungen an den Schaltungsträger, wie z.B. hohe Temperaturbeständigkeit und Medienbeständigkeit, können keramische Substrate aus z.B. Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid mit Leiterstrukturen versehen werden. Dazu werden die zu metallisierenden Bereiche der Keramik mittels Laser aktiviert, spezielle Additive in der Keramik werden dafür nicht benötigt. Anschließend erfolgt die chemisch-außenstromlose Abscheidung der Metallisierung, z. B. des Schichtsystems Cu/Ni/Au, auf den laseraktivierten Bereichen. Die Formgebung der keramischen Schaltungsträger kann z. B. mittels konventionellem Keramikspritzguss durchgeführt werden.

Anwendungsmöglichkeiten

  • Funktionalisierung der Duroplast-Verkapselung von elektronischen Bauelementen mit Leiterstrukturen

  • Dreidimensionale keramische Schaltungsträger für z.B. Medizintechnik und Leistungselektronik

  • Schaltungsträger für Beleuchtungstechnik, z.B. Hochleistungs-LEDs, für eine optimierte Wärmeabfuhr

Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Hahn-Schickard steht für industrienahe, anwendungsorientierte Forschung, Entwicklung und Fertigung in der Mikrosystemtechnik. Über 200 Mitarbeiter entwickeln in Stuttgart, Villingen-Schwenningen und Freiburg Lösungen in der Mikrosystemtechnik – von der ersten Idee bis hin zur Produktion. Wir sind regional verwurzelt und zugleich global gefragter Partner: In vertrauensvoller Zusammenarbeit mit der Industrie realisieren wir innovative Produkte und Technologien in den Bereichen Sensorik und Aktorik, Systemintegration, Cyber-physische Systeme, Kommunikationstechnik, Softwareentwicklung, Lab-on-a-Chip und Analytik, Mikroelektronik, Aufbau- und Verbindungstechnik, Mikromontage und Zuverlässigkeit.

Ihr Ansprechpartner
Hagen Müller
Gruppenleiter Lasertechnik

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