Das Projekt DigiPro zeigt Möglichkeiten auf, wie individualisierte Mikrosysteme in Stückzahl 1 produziert werden können. Teilen Sie uns Ihre konkrete Idee für ein individualisiertes Mikrosystem mit. Mehr erfahren

Laserdirektstrukturierung von 3D-MID

Aufbau von räumlichen Schaltungsträgern mittels 3D-scannender Laserbearbeitung von Spritzgussbauteilen

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

Der starke Trend zur Miniaturisierung und Funktionsintegration bei elektronischen Schaltungsträgern für breitgefächerte Anwendungsfelder wie z.B. Medizintechnik oder Automobiltechnik wird durch die kontinuierliche Verbesserung der Herstellungstechnologien ermöglicht. Ein Beispiel sind hierfür die vielfältigen technologischen Möglichkeiten der MID Technik (Molded Interconnect Device). Insbesondere sind laserbasierte Strukturierungstechnologien kombiniert mit selektiver Metallisierung für die Herstellung miniaturisierter Räumlicher Elektronik geeignet. Zum einen ermöglicht die Verwendung eines kleinen Laserfokusdurchmessers kombiniert mit geeigneten Substraten die Realisierung kleinster Leiterstrukturen. Zum anderen sind mittels spritzgusstechnischer Herstellung der Bauteile und deren Strukturierung mit 3D-scannenden Lasersystemen Leiterbahnlayouts auf 3D Freiformflächen realisierbar.

Mit dem LDS-Verfahren (Laser-Direkt-Strukturierung) des Unternehmens LPKF Laser & Electronics AG können dreidimensionale Schaltungsträger auf Basis von Thermoplasten aufgebaut werden. Dazu werden mit speziellen laseraktivierbaren Additiven gefüllte Thermoplaste mittels Spritzgussverfahren verarbeitet bzw. Bauteile mit ProtoPaint LDS-Lack beschichtet, was die Strukturierung des Bauteils durch das LDS-Verfahren ermöglicht. Mittlerweile ist eine breite Werkstoffpalette für das LDS-Verfahren verfügbar, beispielsweise LCP, PPA, PEEK, PBT, PET+PBT, ABS und PC+ABS, sodass ein geeigneter Thermoplast anwendungsspezifisch gewählt werden kann. 3D-scannende und im Nanosekunden-Bereich gepulste IR-Laser aktivieren selektiv die Bauteiloberfläche. Dabei wird das mittels CAD zur Verfügung gestellte Leiterbahnlayout auf das Bauteil strukturiert. Für zweilagige Leiterstrukturen lassen sich im gleichen Prozessschritt lasergebohrte Durchkontaktierungen einbringen. Dieser maskenlose 3D-Strukturierungsprozess ermöglicht mit einer einfachen Anpassung der CAD-Daten eine maximale Flexibilität, insbesondere z.B. für Designänderungen im Entwicklungsprozess. Nach einer Reinigung, zum Beispiel nasschemisch oder mittels CO2-Schneestrahlverfahren, folgt die außenstromlose Metallisierung der laseraktivierten Bereiche mit einem Schichtsystem wie z.B. Kupfer/Nickel/Gold. Dabei übernehmen die laseraktivierten Additive im Thermoplasten die Funktion eines Katalysators, der die selektive Metallabscheidung auf dem Thermoplast ermöglicht. Auch alternative Schichtsysteme, wie Kupfer/Palladium/Gold und Kupfer/Silber, können abgeschieden werden. Eine übliche Gesamtschichtdicke des abgeschiedenen Schichtsystems ist dabei ca. 10 bis 15 μm. Für höhere Schichtdicken ist eine galvanische Verstärkung der außenstromlos abgeschiedenen Metallschicht erforderlich. Nach der Metallisierung können auf den dreidimensionalen Schaltungsträgern Prozesse aus der Aufbau- und Verbindungstechnik, zum Beispiel die Bestückung von SMD mittels Löten oder Drahtbonden, durchgeführt werden.

Anwendungsmöglichkeiten

  • Sensoren für Automobil-, Automatisierungs- und Medizintechnik

  • Antennen in der Telekommunikationstechnik

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

Ihr Ansprechpartner
Hagen Müller
Gruppenleiter Lasertechnik

Ähnliche Technologien
Das Projekt DigiPro zeigt Möglichkeiten auf, wie individualisierte Mikrosysteme in Stückzahl 1 produziert werden können. Teilen Sie uns Ihre konkrete Idee für ein individualisiertes Mikrosystem mit. Mehr erfahren
Ähnliche Technologien