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3D-MIDs – neue Generation der Schaltungsträger

3D-MIDs erweitern die herkömmlichen starren und flexiblen Leiterplatten in die dritte Dimension. Durch die Vorteile der Schaltungsträger, besonders in Bezug auf die enorme Gestaltungsfreiheit, ist in vielen Branchen eine rasche Zunahme der Anwendungen zu erwarten.

Der 3D-MID-Demonstrator zeigt verschiedene implementierte Funktionen wie einen Kapazitiv-Schalter, einen Batteriehalter und Durchkontaktierungen sowie die drei­dimensionale Bestückung.

Das erste Leiterplatten-Patent wurde 1925 von Charles Dukas und später von M. César Pasolini veröffentlicht. Die einseitige Leiterplatte hatte ihre Premiere in den 50er-Jahren, gefolgt vom doppelseitigen Aufbau mit Bestückung.

 

Die Geschichte der Leiterplatte

Ein Patent für eine mehrschichtige Leiterplatte ist zum ersten Mal in den 60er-Jahren beschrieben. 1982 fand die Einführung der Surface Mount Technology (SMT) statt. In den 90er-Jahren erlebte die Industrie weitere Entwicklungen mit flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten. Im Jahr 2014 erreichte die weltweite Produktion von Leiterplatten einen Wert von 59,6 Milliarden US-Dollar, was einer Steigerung von 3,7 Prozent gegenüber 2013 entspricht.

 

Im Gegensatz zur Leiterplattenherstellung wird bei dreidimensionalen Schaltungsträgern (Moulded Interconnect Devices, MIDs) Kupfer nicht selektiv von der Oberfläche entfernt, sondern vielmehr das Kupfer dort präzise hinzugefügt, wo die Leiterbahnen vorgesehen sind. Ein erster Durchbruch der Technologie gelang in den 90er-Jahren mit der Einführung der Laser-Direktstrukturierung (LDS).

 

3D-MIDs bieten den Produktentwicklern ein Höchstmaß an Gestaltungsfreiheit. Insbesondere für die Funktionsintegration und Miniaturisierung bietet der dreidimensionale Gestaltungsraum neue Perspektiven. Zudem reduziert die Nutzung des Gehäuses als Schaltungsträger die Zahl der Verbindungskomponenten und vereinfacht so die Montage. Auch der Aufwand in der Beschaffung, der Logistik sowie der Qualitätssicherung wird stark reduziert.

 

Der Herstellungsprozess

Das Laser-Direktstrukturieren hat sich in verschiedensten Anwendungen und Branchen rund um den Globus etabliert. Der Grundkörper wird im Einkomponenten-Spritzguss hergestellt, wobei der Thermoplast mit einem nichtleitenden Metallkomplex als Additiv versehen wird. Der Laserstrahl zersetzt oberflächlich die Kunststoffmatrix in flüchtige Spaltprodukte und setzt aus dem Additiv die Metallkeime frei, die sehr fein in der mikrorauen Oberfläche liegen. Dabei findet eine geringfügige Abtragung des Kunststoffs an den laserbearbeiteten Stellen statt. Die so freigelegten Metallpartikel bilden die Keime für den nachfolgenden Metallisierungsschritt. In den folgenden stromlosen Bädern aus Kupfer, Nickel und Gold entstehen konturenscharfe Leiterbahnschichten an den belaserten Teilflächen. Die Produktionsanlagen, über die das schweizerische Unternehmen Multiple Dimensions verfügt, ermöglichen die wirtschaftliche Herstellung feinster Strukturen (Line/Space: 80 µm/80 µm) selbst bei höchsten Qualitätsansprüchen.

 

[...]

 

Hersteller
Multiple Dimensions AG
CH-2555 Bruegg
Tel. +41 32 552 07 50
info@multipledim.com
www.multipledim.com

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