Additives beschichten von Keramiken
Für den Aufbau von leitfähigen Strukturen auf Keramiken existieren verschiedene Verfahren. Die stromlose Verkupferung selektierter Bereiche gehörte bislang nicht dazu, weil die gute Chemikalienbeständigkeit eine ausreichende Haftung verhinderte. Versuche mit Excimer-Lasern haben allerdings in der Vergangenheit die grundlegenden Möglichkeiten für ein solches Beschichtungsverfahren bestätigt.
LPKF verfügt über umfassende Kenntnis zur Materialaktivierung aus der LDS-Technologie und verfügt zum anderen mit dem LPKF ProtoLaser S4 über ein Lasersystem, das seine Fähigkeiten bei der Keramikbearbeitung täglich unter Beweis stellt. Was passiert also, wenn ein keramischer Träger mit dem Laser (Nanosekunden, 532 nm Wellenlänge) strukturiert und gebohrt wird? Lässt sich in den strukturierten Bereichen anschließend eine ausreichend haftfeste und homogene Kupferschicht aufbauen?
Die Versuche verliefen ausgesprochen positiv. Das Layout der Laseraktivierung konnte problemlos in der mitgelieferten Systemsoftware LPKF CircuitPro aufbereitet werden. Versuche mit unterschiedlichen Laserparametern brachten schnell gute Strukturierungsergebnisse der bearbeiteten Träger.
Im Versuch wurde eine doppelseitige Antenne auf Al2O3 mit einem Endmaß von 26 x 26 mm erzeugt. Das gleiche Lasersystem erzeugte Passlöcher außerhalb des Layoutbereiches für eine exakte Layoutpositionierung auf Vorder- und Rückseite. Auch die Bohrungen zur Durchkontaktierung wurden während der Bearbeitung per Laser durchgeführt.
Die Bearbeitungszeit für Passlöcher, beidseitige Strukturierung mit 18 µm Tiefe und Durchkontaktierungsbohrungen betrug insgesamt lediglich 25 Minuten. Anschließend wurde in einem stromlosen Aktivierungsbad eine homogene Kupferschicht aufgebaut, die zumindest kratzfest verbunden ist.
Solche Initialschichten übernehmen direkt die erforderlichen elektronischen Funktionen oder werden – ein entsprechendes Layout vorausgesetzt – galvanisch nachverstärkt. Der zur Strukturierung eingesetzte LPKF ProtoLaser S4 kann danach die Trennung von nicht mehr benötigten Ankontaktierungen übernehmen.
Der Versuch beweist, dass bereits mit gängigen LPKF ProtoLasern und der erprobten LDS-Technologie Keramiken sicher und schnell inhouse strukturiert und aktiviert werden können. Mit bereits bekannten Nachfolgeprozessen sind auf diese Weise neuartige Produktlayouts und Prototyping-Verfahren für dreidimensionalen RF-Komponenten zu realisieren.
Den vollständigen Beitrag finden Sie im LPKF Knowledge-Center (englisch).