4-2018

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
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