Laser direct structuring compounds

Compounds zur Laser-Direktstrukturierung - TECACOMP LDS 

Molded Interconnect Devices (MID) integrieren Leiterbahnen und elektrische Schaltungen direkt in dreidimensionale, fast beliebig formbare Kunststoffbauteile. Die Komponenten sind dabei gleichzeitig Gehäuse und Leiterplatte. Unternehmen können mit den spritzgegossenen Schaltungsträgern kleinere, leichtere und kostengünstigere Bauteile entwickeln als es mit klassischen Leiterplatten möglich wäre. Zudem sind dreidimensionale MID-Systeme einfacher zu montieren und ermöglichen die Integration zusätzlicher Funktionen.


Sehr hohes Anforderungsprofil:  Hochtemperaturthermoplaste

Kaum eine Anwendung stellt so viele unterschiedliche Anforderungen an ein Compound wie die MID-Technologie. LDS erfordert vom Compound eine hohe Wärmebeständigkeit, ein gutes isotropes Bauteilverhalten und vor allem eine gute Metallisierbarkeit.

Fest und anhaltend fixierte Metallbahnen dank neuer Füllstoffe

Beim LDS-Verfahren werden Polymere mit Metallen verbunden. Die Schwierigkeit dabei ist, dass Kunststoffe grundsätzlich eine viel höhere thermische Ausdehnung aufweisen als Metall. Sind Bauteile einer thermischen Wechselbelastung ausgesetzt, besteht daher die Gefahr, dass Leiterbahnen sich mit der Zeit ablösen.

Geringe Wäremeausdehnung

Im Fokus der Materialentwicklung waren die Realisierung von reduzierten Leiterbahnbreiten sowie die Verbesserung der thermischen Ausdehnung und der Wärmeleitfähigkeit. Die Polymerauswahl beschränkt sich daher auf thermisch sehr stabile Kunststoffe. Als Matrixpolymere setzt Ensinger Polyphthalamide (PPA),  Polyetheretherketone (PEEK) und flüssigkristalline Werkstoffe, im Englischen Liquid Crystal Polymers (LCP) genannt, ein.

Hightech-Kunststoffe zeichnen sich durch eine sehr gute Dimensionsstabilität und Steifigkeit, selbst bei sehr hohen Temperaturen, aus. LCP hat außerdem gute chemische und flammhemmende Eigenschaften. Es ist das thermoplastische Polymer mit der geringsten Wärmeausdehnung. Durch Füllstoffe wurde die Ausdehnung weiter reduziert. Das von Ensinger neu entwickelte Compound TECACOMP LCP LDS 4107 dehnt sich sowohl in Fließrichtung als auch senkrecht dazu ungefähr gleich stark aus.


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 Elektro- und LED-Lichttechnik, der Maschinenbau 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


3D HIPMAS Project

Das MID-Herstellverfahren ist komplex und umfasst mehrere Produktionsschritte von der Entwicklung des Grundmaterials, dem Spritzguss, der Metallisierung, der Montage bis hin zur Qualitätssicherung. In Gemeinschaftsforschung entwickeln 12 internationale Unternehmen bis 2015 eine europäische Pilotanlage für 3-D Mikrobauteile. Dabei haben sie sich ein ehrgeiziges Ziel gesteckt: Mehr als 50 Prozent der heutigen Produktionskosten sollen eingespart werden.

Ensinger hat im Rahmen eines Forschungsprojektes viele Versuchsreihen durchgeführt, um die Materialeigenschaften (thermische Ausdehnung) des Polymers an die des Metalls anzugleichen. Als Ergebnis entstanden spezielle mineralische und keramische Füllstoffe, die sowohl in ihrer Größe als auch in ihrer Form neu sind. Die damit optimierten Compound-Rezepturen sorgen für dauerhaft fest verankerte, funktionssichere Metallbahnen.

 Das 3D HIPMAS-Projekt wird von der Europäischen Kommission zum 7. Mal im Rahmen der "Public Private Partnership" "Factories of the future" unterstützt.

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Vorteile