Laser direct structuring compounds

Compounds zur Laser-Direktstrukturierung - TECACOMP LDS 

Ensinger hat spezielle thermoplastische Materialien für dreidimensionale elektronische Bauteile (3D MID) entwickelt, die für das LDS Verfahren optimiert wurden. Molded Interconnect Devices (MID) integrieren Leiterbahnen und elektrische Schaltungen direkt in dreidimensionale Kunststoffbauteile.
Die LDS Technologie bringt Vorteile vor allem dann, wenn der Bauraum limitiert ist, die Anzahl der Komponenten und Arbeitsschritte reduziert werden soll und neue Designansätze realisiert werden können.
Die Bandbreite der Anwendungen reicht von der Medizintechnik über die Automobilindustrie bis hin zu Netzwerksystemen und anderen Wireless-Anwendungen. 


Eigenschaften für anspruchsvolle anwendungen 

Kaum eine Anwendung stellt so viele unterschiedliche Anforderungen an ein Compound wie die MID-Technologie.

Laser Direkt Strukturierung

Am spritzgegossenen Bauteil aktiviert der Laser die im Material vorhanden Kupferionen und zeichnet dabei die Struktur für die Leiterbahn. Im nachfolgenden Kupferbad wird die Struktur mit z. B. Kupfer-Nicke- Gold beschichtet. 

Hochtemperatur-Thermoplaste

LDS erfordert vom Compound eine hohe Wärmebeständigkeit, ein gutes isotropes Bauteilverhalten und vor allem eine gute Metallisierbarkeit. Vor allem für Reflow-Lötprozesse von passiven Bauelementen sind HT-Materialien erforderlich.

Geringe Wärmeausdehnung

Beim LDS Verfahren werden Polymere mit Metallen verbunden. Die Schwierigkeit dabei ist, dass Kunststoffe grundsätzlich eine viel höhere thermische Ausdehnung aufweisen als Metalle. 
Die TECACOMP LDS Materialien haben einen ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wie Kupfer und ein gutes Dielektrizitätsverhalten. Sie sind daher optimal geeignet, um Leiterplatten zu ersetzen.

Stabile Metallstrukturen dank innovativem Füllstoffkonzept

Mit den TECACOMP LDS Materialien kann eine Oberflächenrauigkeit und eine Kantenschärfe der Leiterbahnen realisiert werden, die eine fine pitch Auslegung bis 75µ ermöglicht.

Die TECACOMP LDS Compounds basieren auf Polyaryletherketon (PEEK),  Polyphthalamide [PPA) oder dem Flüssigkristallpolymer (LCP). Standardmäßig haben die Compounds eine dunkle grauschwarze Färbung, aber mit dem speziellen Füllstoffkonzept von Ensinger gelingt auch die Herstellung sehr heller LDS-Strukturen ohne Kupferbasis:

TECACOMP PEEK LDS

Ensinger ist weltweit der einzige Kunststoffverarbeiter, der ein von der LPKF Laser & Electronics AG qualifiziertes PEEK für das LDS-Verfahren anbieten kann. Das Hochleistungspolymer zeichnet sich durch seine hohe Temperaturbeständigkeit bis 300 Grad Celsius aus. Zudem hat es eine sehr gute Bindenahtfestigkeit, eine gute Haftfestigkeit sowie eine gute chemische Beständigkeit. Eine Durchkontaktierung ist möglich. Wichtige Einsatzbereiche für den Werkstoff TECACOMP PEEK LDS sind Antennen, Sensoren und Sicherheitsanwendungen.

TECACOMP LCP LDS

TECACOMP LCP LDS eignet sich besonders für Bauteile mit sehr geringen Wandstärken. Der flüssigkristalline Werkstoff LCP zeichnet sich durch eine sehr gute Dimensionsstabilität und Steifigkeit aus. Außerdem hat der Kunststoff gute chemische und flammhemmende Eigenschaften. Zielindustrien sind die Consumer-, Elektro- und die Automobilbranche.

TECACOMP PPA LDS

Vervollständigt wird das LDS Portfolio durch TECACOMP PPA LDS, das einfach in der Verarbeitung ist und eine Temperaturbeständigkeit bis 250 Grad Celsius aufweist.



LDS-Verarbeitungsschritte mit TECACOMP PEEK LDS

Mit der LDS Technologie konnte bis heute Anwendungen unter 40µ nicht realisiert werden. 
In diesem Bereich werden daher Silizium Wafer für Sensoren eingesetzt. Ensinger hat nun ein Konzept entwickelt, das es ermöglicht Sensoren mit sehr feinen Strukturen mit thermoplastischen Material darzustellen. Das Füllstoffkonzept des TECACOMP PEEK LDS grey ermöglicht diese Strukturen mit einer Oberflächenrauhigkeit von Rz 0,24 µm (Ra 0,03 µm).


Anwendungsbeispiele

TECACOMP LDS_sample TECACOMP LDS Anwendungsbeispiel
Smart phone antennae Antennen für Smartphones

Downloads

Compounds: Business Case – TECACOMP PEEK LDS MED

Neues biokompatibles Material basierend auf Polyetherketon (PEEK). Das Material ist von LPKF für den LDS Prozess freigegeben.

Compounds: Business Case – AMR Sensoren

Alternative Fertigungsmethoden für Sensoranwendungen wurden untersucht und zeigen, dass modifiziertes Polyetheretherketon (PEEK) hochpreisige Substrate wie Silizium ersetzen kann.

Vorteile

Für alle gängigen Lötverfahren bis 260° C geeignet.

  • Reduzierte thermische Ausdehnung bei Temperaturwechseln
  • Erhöhte Wärmeleitfähigkeit für verbesserte Entwärmung
  • Optimierte Füllstoffsysteme für Fine-Pitch-Strukturen bis 70 μm