Spritzgegossene Formteile mit strukturiertem Leiterbild
Voll 3D-fähig -- der Laserstrahl definiert das Layout
Beim LDS Prozess wird die Leiterbahn durch einen Laserstrahl definiert, der das Layout direkt auf das spritzgegossene Kunststoffelement schreibt.
Dem Spritzguss-Kunststoff ist ein spezielles LDS-Additiv zugesetzt. Aus diesem Material wird zunächst das benötigte Bauteil gegossen. Anschließend werden die Bereiche, auf denen Leiterstrukturen vorgesehen sind, mit dem Laserstrahl belichtet und dabei das zugesetzte Additiv aktiviert. In der nachfolgenden Metallisierung in einem Kupferbad bilden sich auf den aktivierten Bereichen die Leiterbahnen haftfest und konturenscharf aus. Nacheinander lassen sich so verschiedene Schichten, zum Beispiel Nickel und Gold, Silber oder Lötzinn aufbauen.
Vorteile für neue Produkte
- Hohe Gestaltungsfreiheit
- Miniaturisierung und Gewichtsreduktion
- Integration verschiedener Funktionalitäten (3D-Leiterbahnstrukturen, Antennen, Schalter, Steckverbinder und Sensorik)
- Verkürzung von Montagezeiten
- Verringerung der Prozessschritte
- Vergleichweise geringe Initialkosten
Das patentierte LDS-Verfahren
LDS-Prozessschritte
In diesem Schritt strukturiert der Laserstrahl das Leiterbild. Die Aktivierung des thermoplastischen Kunststoffmaterials erfolgt durch die Laserenergie. Eine physikalisch-chemische Reaktion erzeugt metallische Keime – das ist der Aktivierungsprozess. Zusätzlich zur Aktivierung bildet der Laser eine mikroraue Oberfläche, auf der sich das Kupfer während der Metallisierung haftfest verankert.
Die Metallisierung der LPKF-LDS-Bauteile beginnt mit einem Reinigungsschritt. Im Anschluss daran erfolgt ein additiver Leiterbahnaufbau in stromlosen Kupferbädern, typischerweise in einer Größenordnung von 8 bis 12 μm/h. Zum Schluss erfolgt in der Regel ein stromloser Auftrag von Nickel und einer dünnen Goldschicht. Auch anwendungsspezifische Beschichtungen wie z. B. Sn, Ag, Pd/Au, OSP etc. lassen sich in diesem Verfahren aufbringen.
Viele laseraktivierbare Kunststoffe mit einer hohe Wärmebeständigkeit, wie LCP, PA 6/6T oder PBT/PET-Blend sind reflow-lötfähig und deshalb kompatibel zu Standard-SMT-Prozessen. Beim Lotpastenauftrag ist das Dispensen der Standardprozess, wenn unterschiedliche Höhenniveaus erreicht werden müssen. Es gibt eine Reihe Anbieter von technischen Lösungen für die dreidimensionale Bestückung.
LDS-Technologie in der Anwendung
Millionenfach bewährt
Die LDS-Technologie bewährt sich in vielen Alltags-Anwendungen. So ist sie in kompakten Sensoren wie etwa Drucksensoren zu finden. Auch in Mobiltelefonen werden MIDs auf Basis der LDS-Technologie verwendet. Hier dienen die dreidimensionalen Schaltungsträger platzsparend und millionenfach eingesetzt als integrierte Antenne. Anwendungen finden sich unter anderem auch in der Medizin-, der Klima- oder der Sicherheitstechnik.
Durchgangskontaktierungen
Mit der LPKF-LDS-Technologie lassen sich zuverlässige Durchkontaktierungen herstellen, um die Oberflächen von MIDs zu verbinden. Dies erweitert die Möglichkeiten des Layouts.
Metallisierung
Es lassen sich je nach Anforderung verschiedene Schichten aufbauen.
- Chemisch Kupfer, Nickel, Gold
- Galvanisch Kupfer
- Flash Gold
Bestückung
Eine Bestückung mit elektronischen Bauteilen nach der Metallisierung ist möglich.
- 3D-Bestückung (pick & place)
- Dampfphasenlöten (vapor phase soldering)
- Leitkleben (conductive adhesive bonding)
- Al-Drahtbonden (aluminum wire bonding)
- Flip-Chip Prozess (flip chip process)
WeLDS: Mehr Möglichkeiten für die Elektronikindustrie
WeLDS: Die einzigartige Kombination von 3D-MIDs und Laser-Kunststoffschweißen
WeLDS kombiniert 3D-MIDs mit Laser-Kunststoffschweißen. Mit LDS lassen sich Leiterbahnen auf der Oberfläche von Spritzgussteilen erzeugen. Das Laserstrahl-Kunststoffschweißen von LPKF sorgt anschließend für optisch und funktional hervorragende Schweißnähte für dauerhafte und zuverlässige Verbindungen von LDS-Bauteilen. Damit bietet das Verfahren revolutionäre Möglichkeiten für weitere Miniaturisierung und Funktionsintegration in der Elektronikindustrie.
- Effiziente Versiegelung und Schutz von 3D LDS-Bauteilen
- Höhere geometrische Komplexität der LDS-Teile
- Wirtschafliche Produktion
- Hohe Funktionsintegration
Die Innovative WeLDS-Technologie - bereits jetzt millionenfach in der Serienproduktion bewährt.