Mit dem Prozess der Laser-Direkt-Strukturierung, entwickelt von der LPKF Laser & Electronics AG, einem führenden Verfahren in der Moulded Interconnect Device Technologie - kurz MID - können Leiterbahnen auf der Oberfläche von Bauteilen erzeugt werden. Damit ist es möglich, mechanische und elektrische Funktionen auf einzigartige Weise in ein Formteil zu integrieren. Beim LDS-Verfahren wird die Leiterbahn durch einen Laserstrahl definiert, der das Layout direkt auf das spritzgegossene Kunststoffteil schreibt. Hierfür wird bei der Herstellung des Compounds dem Kunststoff ein spezielles LDS-Additiv zugesetzt. Aus diesem Material wird zunächst das gewünschte Bauteil, bspw. mittels Kunststoffspritzguss, hergestellt. Dann werden die Bereiche, auf denen Leiterstrukturen vorgesehen sind, mit dem Laserstrahl bearbeitet und das zugesetzte Additiv wird daraufhin aktiviert. Bei der anschließenden Metallisierung in einem stromlosen Kupferbad werden die Leiterbahnen auf den aktivierten Flächen haftfest und konturscharf ausgebildet. Nacheinander lassen sich so verschiedene Schichten, zum Beispiel Nickel und Gold, Silber oder Lötzinn aufbauen.
LDS ist das mit Abstand am häufigsten verwendete Verfahren zur Herstellung von MIDs. Mit LDS hergestellte mechatronische integrierte Bauelemente oder moulded interconnect devices (MID) lassen sich besonders gut für Funktionen einsetzen wie:
Anwendungen finden sich auch in der Medizin-, Klima- oder Sicherheitstechnik.
LDS erfordert vom Compound eine hohe Wärmeformbeständigkeit, ein gutes isotropes Bauteilverhalten und vor allem eine gute Metallisierbarkeit bedingt durch das Laser-Kopplungsverhaltens des Polymers und der Aktivierbarkeit des Additivs. Insbesondere für Reflow-Lötprozesse von passiven Bauteilen werden Hochtemperaturwerkstoffe benötigt. Beim LDS Verfahren werden Polymere mit Metallen verbunden. Die Schwierigkeit dabei ist, dass Kunststoffe grundsätzlich eine wesentlich höhere thermische Ausdehnung aufweisen als Metalle. Die TECACOMP LDS Materialien sind dahingehend optimiert und haben eine sehr geringe Wärmeausdehnung.
Darüber hinaus bieten TECACOMP LDS ein sehr gutes Dielektrizitätsverhalten (TECACOMP PEEK LDS grey Dielektrischer Verlustfaktor bei 1 GHz: 0,0006).
Mit den TECACOMP LDS Materialien kann eine Oberflächenrauigkeit und eine Kantenschärfe der Leiterbahnen realisiert werden, die eine fine-pitch Auslegung bis 75 µm ermöglicht.
Die TECACOMP LDS Compounds basieren auf Polyetheretherketon (PEEK), Polyphthalamide [PPA) oder dem Flüssigkristallpolymer (LCP). Standardmäßig haben diese Compounds eine dunkle grauschwarze Färbung, doch mit dem speziellen Füllstoffkonzept von Ensinger lassen sich auch sehr helle LDS-Strukturen ohne Kupfer-basiertes Additiv herstellen, welche sogar in medizintechnischen Anwendungen eingesetzt werden können und im Falle des PEEK LDS grey biokompatibel sind:
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.
Polymer |
Designation |
|
| PEEK | TECACOMP PEEK LDS | TECACOMP PEEK LDS black - 1047045 |
| TECACOMP PEEK LDS grey - 1061958 | ||
| TECACOMP PEEK MED LDS grey - 1067594 | ||
| PPA | TECACOMP PPA LDS | TECACOMP PPA LDS black - 1014979 |
| LCP | TECACOMP LCP LDS | TECACOMP LCP LDS black - 1014978 |
Das TECAFIL PEEK LDS black Filament besteht aus dem Ensinger-Compound und ist somit für das LDS-Verfahren geeignet.
Ensinger bietet die gesamte Wertschöpfungskette vom Compound bis zum fertigen Teil, spritzgegossen oder gedruckt.
Ensinger hat 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 (Ra ~ 0,01 – 0,03 µm).
Anwendungen unter 40 µm konnten mit der LDS Technologie bis heute nicht realisiert werden. Um feinere Strukturen für die Mikrosystemtechnik zu erzeugen werden in der Regel Lithografieprozesse benötigt und daher Substrate verwendet, die in der Regel auf Silizium oder Keramiken basieren. An dieser Stelle bietet Ensinger die Ensinger Microsystems Technologie an um feinere Strukturierungen für Mikrosysteme im Kunststoff zu ermöglichen und die Funktionalität ggü. dem konventionellen LDS zu erhöhen. Hierzu können verschiedene Metallisierungen eingesetzt werden um die Funktionseigenschaften verschiedener Metalle und Legierungen zu Nutzen um bspw. dünnfilmbasierte Sensorik auf Polymersubstraten wie TECACOMP PEEK LDS zu erzeugen.
