Spritzgegossene dreidimensionale Schaltungsträger gelten als intelligente Alternative zu herkömmlichen Leiterplatten, wenn diese unter anderem wegen ihrer Zweidimensionalität an ihre Grenzen stoßen. Vorteil solcher räumlichen Anordnungen ist, dass mit ihnen komplexe elektrische und elektronische Baugruppen miniaturisiert und durch die Integration von Funktionen verdichtet werden können. Leiterbahnen und elektronische Komponenten lassen sich direkt aufbringen. Der Einsatz von Leitungskabeln und Platinen erübrigt sich. Auch mechatronische Systeme sind umsetzbar.

MID-Technologie – exzellente Zukunftsaussichten

Zur Fertigung von spritzgegossenen, dreidimensionalen Schaltungsträgern, auch Moulded Interconnect Devices oder kurz MIDs genannt, wird das innovative Verfahren der Laserdirektstrukturierung (LDS) eingesetzt, das von der LPKF Laser & Electronics AG in Garbsen, Deutschland, entwickelt wurde. Bestehende Serienanwendungen, aber auch die zahlreichen laufenden Entwicklungsprojekte lassen erwarten, dass der Markt für LDS-Bauteile in den nächsten Jahren stark wachsen wird.

Laserdirektstrukturierung – umweltschonend, flexibel und hohe Gestaltungsfreiheit

Ausgegangen wird von Thermoplasten, die mit einem metalloxidhaltigen Katalysator dotiert sind. Zunächst wird der dreidimensionale Schaltungsträger spritzgegossen. Danach brennt ein Laser ein hoch aufgelöstes Schaltbild auf die Oberfläche des Formteils. Dabei wird die oberste Polymerschicht abgetragen, was Metallisierungskeime des Additivs freilegt und aktiviert. Die aktivierten Bereiche werden anschließend in Metallisierungsbädern stromlos mit Kupfer-, Nickel- und/oder Gold-Leiterbahnen versehen.

Maßgeschneiderte Polyester – breites Verarbeitungsfenster

LANXESS hat für die Laserdirektstrukturierung verschiedene maßgeschneiderte Typen von Pocan® im Programm, die jeweils spezifische Anforderungen erfüllen. Die Werkstoffe eröffnen dem Hersteller auf allen Stufen des LDS-Verfahrens ein breites Verarbeitungsfenster – von der Materialvorbereitung über das Spritzgießen und Metallisieren bis hin zum eventuellen nachträglichen Löten.

Das beispielsweise für RFID-Transponder verwendete Pocan® DP T 7140 LDS bietet sich wegen seiner hohen Formbeständigkeitstemperatur von 250 °C besonders für thermisch sehr belastete Bauteile an. Praxisprüfungen bestätigten, dass das Material auch den Temperaturen gängiger Reflow-Lötverfahren (Konvektionslöten, Dampfphasenlöten) gewachsen ist. So übersteht es kurzzeitig auftretende Temperaturspitzen von bis zu 280 °C. Solche bleifreien Lötprozesse sind bei der Bestückung von MIDs in vielen Anwendungen erforderlich.

Verschiedene LDS-geeignete Typen von Pocan® haben prinzipiell in solchen Branchen gute Anwendungschancen, in denen Platinen zum Einsatz kommen. Im Automobilbau können aus diesen Kunststoffen zum Beispiel Drehgeber, Sensorgehäuse, Aktuatoren und elektrische Komponenten von Schließsystemen gefertigt werden. Potenzielle Anwendungen in der Elektro-/Elektronikindustrie sind unter anderem Stecker und Steckerplatinen, ISDN-Anschlusssockel, Sensoren und Handyantennen. Einsatzpotenzial besteht außerdem in der IT- und Haushaltsgeräteindustrie, in der Medizintechnik, im Maschinenbau und in der Unterhaltungselektronik.