www.elektroniknet.de/elektronikfertigung/...ik/artikel/102919/
Von der Idee zum 3D-MIDPrototypen in einem Tag
12.11.2013 von Karin Zühlke
Mit dem LDS-Verfahren hat LPKF den führenden Prozess für die Herstellung von 3D-MID-Bauteilen entwickelt (LDS = Laser-Direktstrukturierung). Was bislang fehlte, war ein durchgängiges Prototyping. Diese Lücke hat der Laserspezialist jetzt geschlossen: Ein 3D-Druck wird lackiert, mit dem Laser strukturiert und anschließend metallisiert. Und das alles mit erschwinglichem Equipment im Labormaßstab.
Bildquelle: © LPKF Drei Schritte auf dem Weg zum LDS-Prototypen: vorne der Sprühlack »ProtoPaint LDS, hinten der »ProtoLaser 3D« und in der Mitte das »ProtoPlate-LDS«-System für die Metallisierung.
Zu sehen ist das neue Verfahren erstmals auf der productronica 2013. »Entwickler sollen sich auf ihre Anwendungen konzentrieren, nicht auf deren Herstellung. Mit der kompletten Prototyping-Reihe schließt LPKF die Lücke zwischen Entwurf und Serienproduktion – denn seriennahes Prototyping war bislang aufwändig«, erläutert LPKF-Produktmanager Lars Führmann. Das neue Prototypingkonzept beginnt mit einem 3D-Druck des Schaltungsträgers.
Aus den Layoutdaten fertigen Dienstleister den 3D-Körper, der als Träger für die Leiterstruktur dient. Wichtig ist, dass eine ausreichend glatte Oberfläche entsteht, um eine durchgehende Metallisierung zu erzielen. Der gedruckte Grundkörper wird mit einem Lack überzogen, der LDS-Additive enthält. Der Lack wird als 2K-System in einer speziellen Sprühdose geliefert und vor der ersten Lackierung aktiviert. Mit dem neuen LPKF-ProtoPaint-LDS-Lack reicht in den meisten Fällen eine einmalige gründliche Lackierung im Kreuzgang aus.
Für die Laserstrukturierung stellt LPKF erstmals auf der productronica ein neues Lasersystem vor. Es teilt sich den Aufbau mit den bewährten ProtoLasern und ist mit einer Laser- optik ausgestattet, die auch bei Produktionssystemen zum Einsatz kommt. Der »LPKF ProtoLaser 3D« benötigt lediglich eine Steckdose und eine Absaugung. Er verfügt über eine höhenverstellbare Arbeitsbühne, um Bauteile unterschiedlicher Abmessungen zu strukturieren. Der Arbeitsbereich Scanfeld 100 x 100 x 25 mm. Durch einen Pilotlaser und ein ausgefeiltes Vision-System lassen sich Strukturen in unterschiedlichen Bauteillagen nahtlos aneinander fügen – eine Voraussetzung für komplexe Schaltungen, zum Beispiel beim Chip-Stacking.
Speziell für die Metallisierung hat LPKF den »ProtoPlate LDS« für die stromlose Metallisierung strukturierter LDS-Komponenten entwickelt. Es besteht aus einem Schutzgehäuse zur Prozessführung und einer fertig zusammengestellten Kombination der Badchemikalien als Verbrauchskomponente. Der Metallisierungsprozess ist so einfach wie Kaffeekochen: Die Basismetallisierung wird aus dem gelieferten Kanister in das Becherglas gegeben und dort auf die Arbeitstemperatur von ca. 44 °C gebracht. Die Zugabe einer vorportionierten Aktivatorlösung startet den Prozess. Danach werden die Bauteile einfach in das Bad gehängt. Die Stärke der Kupferschicht – im praxisrelevanten Bereich von 3 μm und 10 μm – hängt in erster Linie von der Verweildauer ab und lässt sich an einem Diagramm ablesen.
Nach erfolgter Metallisierung wird die verbrauchte Badchemie in den Kanister zurückgegeben, mit einem mitgelieferten Aufkleber gekennzeichnet und ist dann einfach zu entsorgen. »Die LDS-Technologie findet immer weitere Verwendung, insbesondere bei Antennen, der Ankontaktierung oder bei LED-Lösungen. Das LDSPrototyping wird diese Tendenz weitere verstärken«, ist Führmann überzeugt. Eine Einführung ins Prototyping und die LDS-Technologie gibt es nach der productronica auch in Form einer Roadshow der LPKFTochterfirma LaserMicronics im ersten Quartal 2014 in elf deutschen Städten.
LPKF auf der productronica 2013: Halle B2, Stand 105,
"Lebbe geht weiter"