Pocan - LANXESS

DREIDIMENSIONALE KUNSTSTOFF-SCHALTUNGSTRÄGER (MID)
MASSGESCHNEIDERTE PRODUKTE FÜR
DIE LASER-DIREKT-STRUKTURIERUNG

3D-MID – EINE ERFOLGSGESCHICHTE,
DIE GERADE ERST BEGINNT
Sie haben glänzende Zukunftsaussichten – dreidimensionale spritzgegossene
Schaltungsträger, die auch als Molded Interconnect Devices oder kurz MIDs
bezeichnet werden. Ihr Marktvolumen wird nach einer Studie des Paderborner
Heinz Nixdorf Instituts bis 2008 auf über 56 Mio. Euro ansteigen, entsprechend
einem Zuwachs von 400 % im Zeitraum von 2006 bis 2008. Der Grund für dieses
Wachstum: Sie gelten als die Technologie, um komplexe elektrische und
elektronische Baugruppen zu miniaturisieren und durch die Integration von
Funktionen zu verdichten. Leiterbahnen und elektronische Komponenten können
direkt auf sie aufgebracht werden. Platinen und Leitungskabel sind überflüssig.
Auch anspruchsvolle Mechatroniksysteme, die elektrische und mechanische
Funktionen in sich vereinen, sind mit ihnen umsetzbar.

DAS LPKF-LDS ® -VERFAHREN –
FLEXIBEL UND UMWELTSCHONEND
BEI HOHER GESTALTUNGSFREIHEIT
Zur Herstellung von MIDs etabliert sich zurzeit die Laser-Direkt-Strukturierung*,
kurz LPKF-LDS ® , die von der LPKF Laser & Electronics AG entwickelt wurde. Sie
ist eine Alternative zum herkömmlichen Produktionsverfahren von MIDs wie zum
Beispiel 2K-Spritzgießen, Stanzbiegen und Heißprägen. Das innovative LDS-
Verfahren geht von Thermoplasten aus, die mit einem metalloxidhaltigen
Katalysator additiviert sind. Zunächst wird das dreidimensionale Formteil
spritzgegossen, dann »brennt« ein Laser auf dessen Oberfläche ein hoch aufgelöstes
Schaltungsbild. Dabei verdampft die oberste Poly mer schicht, was die
Metal lisier ungskeime des Additivs freilegt und aktiviert. Die aktivierten Bereiche
werden anschließend in einem stromlosen Metallisierungsbad mit einer
Kupferschicht beschichtet, die sich bei Bedarf galvanisch nachverstärken lässt.
Je nach Anwendungsfall können noch weitere metallische Schichten zum
Beispiel aus Nickel und Gold aufgebracht werden. Mit dem LDS-Verfahren las-
sen sich nicht nur sehr schmale (< 150 µm), sondern auch sehr eng beieinander
liegende Leiterbahnen herstellen. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber dem
2K-Spritz guss und dem Heißprägen. Auch Durchkontaktierungen sind einfach
realisierbar.
Die Vorteile des LDS-Verfahrens:
- große Gestaltungsfreiheiten
- kürzere Prozesskette bei der Fertigung
- direkte Übertragung des Schaltungslayouts aus CAD-Programmen
auf das Bauteil
- hohe Flexibilität bei Layoutwechseln
- keine kostenintensiven Werkzeugwechsel bei Änderungen am Bauteil
- kein Einsatz von Beitz- und Ätzchemikalien
* Die Anwendung des Verfahrens der Laser-Direkt-Strukturierung (LDS) kann von
Schutz rechten Dritter abhängig sein, wie beispielsweise EP 1191127 B1,
EP 1274288 und EP 0 917597 B1.
LPKF-LDS ist eine eingetragene Marke der LPKF Laser & Electronics AG

POCAN ® FÜR DIE
LASER-DIREKT- STRUKTURIERUNG –
EIGENSCHAFTEN NACH MASS
LANXESS hat verschiedene Pocan ® Varianten für das LDS-Verfahren maßgeschneidert.
Sie sind so optimiert, dass der Anwender ein möglichst breites
Verarbeitungsfenster von der Materialvorbereitung über das Spritzgießen und
Lasern bis hin zum Metallisieren und eventuellen nachträglichen Löten nutzen
kann. Wenn MIDs thermisch besonders beansprucht sind, ist der Hoch -
temperatur-Typ Pocan ® DP T7140 LDS das Material der Wahl. Praxisprüfungen
bestätigen, dass dieses Material für die gängigen Reflow-Lötverfahren (Infrarot -
strahler, Dampfphasenlöten) mit kurzzeitig auftretenden Temperaturspitzen bis
zu 280 °C geeignet ist. Solche Lötprozesse sind für viele Anwendungen von
MIDs erforderlich.
Wenn Verzugsarmut und eine hohe Oberflächenqualität im Vordergrund stehen,
bietet sich Pocan ® DP 7102 an. Zusätzlich besitzt der Polyester eine gute
Fließfähigkeit, was eine hohe Produktiviät und Wirtschaftlichkeit bei der
Fertigung sicherstellt. Ist zusätzlich noch eine hohe Schlagzähigkeit und
Bruchdehnung gefragt, bewährt sich das auf diesem Materialtyp aufbauende
Pocan ® TP 710-005. Dieser neu entwickelte, elastomermodifizierte Werkstoff ist
prädestiniert für Bau teile, die Stoßbelastungen ausgesetzt sind.
Um spezielle, auf dem amerikanischen Markt geltende Brandschutzanforderungen
erfüllen zu können, wurden von Pocan ® DP 7102 und Pocan ®
DP T7140 LDS flammgeschützte Varianten mit UL94V-0-Klassifizierungen entwickelt.
Der GWIT-Wert (Glow Wire Ignition Temperature) dieser Typen liegt bei
0,75 mm Prüfkörperdicke über 775 °C, so dass auch MIDs für Geräte hergestellt
werden können, die die international gültige Haus halts gerätenorm
IEC 60335-1 erfüllen müssen.
Speziell für die Extrusion von Profilen, die im LDS-Verfahren zu Schaltungs -
trägern weiterverarbeitet werden, steht Pocan ® TP 710-003 zur Verfügung.

PRAXISBEISPIEL RFID-TRANSPONDER
Die HARTING Mitronics AG (Biel, Schweiz) fertigt aus Pocan ® DP T7140 LDS
Funketiketten, auch RFID-Transponder (Radio Frequency IDentification)
genannt. Sie informieren auf Containern, Kartons und anderen Verpackungen
unter anderem über Art des Inhalts, Zustand, Herkunft und Bestimmungsort. Die
Kombination von LDS-Verfahren und MID-Technologie ermöglicht es, eine dreidimensionale,
gerichtete Antenne in den Transponder zu integrieren. Über diese
Antenne lassen sich die RFID-Transponder im Gegensatz zu herkömmlichen
Funk etiketten auf Folien basis (Smart Label) auch in der Nähe von Metall und
Flüssigkeiten aus bis zu fünf Meter Entfernung auslesen und beschreiben. Die
RFID-Transponder können daher auch an Metall- und Flüssigkeitsbehältern
befestigt oder in an spruchs volle Produktionsprozesse integriert werden.
Insgesamt besteht die Baugruppe nur aus drei Teilen: einem Gehäuse mit der
Antenne auf der Innenseite, einem Deckel und einem Chip. Letz terer ist mittels
Wire-Bonding auf den Leiterbahnen befestigt. Die beiden Ge häusehälften sind
per Vibrationsschweißen verbunden, so dass eine hermetisch verschlossene
Bauform resultiert. Das Innenleben des RFID-Trans ponders ist so sicher vor
äußeren Einflüssen wie zum Beispiel Spritzwasser oder Staub ge schützt. Das
Bauteil erfüllt daher die Schutzarten IP54 bis IP67 bzw. IP69K (IP = Inter na -
tional Protection).
Quelle: Harting Mitronics AG

Lasersystem MicroLine 3D (Quelle: LPKF)
BREIT GEFÄCHERTES
ANWENDUNGSPOTENZIAL
Das Einsatzpotenzial des LDS-Verfahrens mit Pocan ® ist sehr groß. Es reicht von
der IT- und Haushaltsgeräteindustrie über die Medizintechnik bis hin zum
Maschinenbau und der Unterhaltungselektronik. Im Prinzip bietet sich das
Verfahren überall dort an, wo dreidimensionale elektrische und elektronische
Baugruppen möglichst kompakt und mit einer Vielzahl von Funktionen ausgestattet
sein müssen. Bisher nutzt vor allem die Elektro- / Ele ktronikindustrie die
Vorzüge der LDS-Technik. Zum Beispiel können mit ihrer Hilfe Stecker,
Steckerplatinen und Steckverbinder, ISDN-Anschlusssockel und -steckdosen,
Sensoren und Antennen gefertigt werden. Große Anwen dungs chancen bestehen
aber auch im Automobilbau – so etwa bei der Produktion von Drehgebern,
Sensorgehäusen, Aktuatoren, Steuerungskästen, Lenkradmodulen und der elektronischen
Mimik von Schließsystemen.

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Bestell-Nr. LXS-SCP-034DE, Ausgabe: 2007-10
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