DD-MID - Herstellung spritzgegossener Schaltungsträger mittels Dickschicht-Druck für dicht gepackte Hochleistungsanwendungen

 

Die Technologie „Mechatronisch integrierte Baugruppe“ (Mechatronic Integrated Devices; MID) ermöglicht nicht nur das Funktionalisieren von freigeformten Oberflächen als Schaltungsträger. Vielmehr können in dem polymeren Grundkörper, welcher der Baugruppe zugrunde liegt, auch weitere mechanische, elektronische, optische etc. Funktionen integriert werden. Aus der hohen Gestaltungsfreiheit eines spritzgegossenen Körpers und seiner Eigenschaft als ein multifunktioneller Träger für elektronische Schaltungen resultiert ein erhebliches Einsparpotential. Dies kann beispielhaft auf einen reduzierten Montageaufwand zurückgeführt werden. Als Hindernis für die Nutzung solcher mechatronischen Module stellt sich bis heute die aufwändige Strukturierung und Metallisierung der dielektrischen MID-Grundkörper zur Erzeugung des Leitbilds dar. Die zur Verfügung stehenden Verfahrenstechniken haben unter anderem eine zu geringe Strukturauflösung, setzen hohe Anlageninvestitionen voraus oder können die erforderlichen Schichtdicken nicht generieren. Durch die mittlerweile gegebene kommerzielle Verfügbarkeit geeigneter Ag- und Cu-Pasten sowie die Weiterentwicklung der Bauteilfunktionalisierung mit Hilfe von Drucktechnologien ergibt sich hier ein neuer vielversprechender Ansatz, der im Rahmen des Projekts DD-MID umgesetzt werden soll. Die Realisierung elektrisch belastbarer, mechanisch stabiler sowie lötbarer Leiterstrukturen auf spritzgegossenen Grundkörpern soll durch das Applizieren von kommerziell verfügbaren Druckpasten (gefüllt mit Ag oder Cu-Partikeln) erfolgen. Während für 2D-Prozessflächen der Siebdruck als Auftragsverfahren eingesetzt wird, ist ein Jetverfahren für Freiformoberflächen geeignet. Dem Druckprozess folgen ein geeigneter Aushärteprozess und die Montage sowie Kontaktierung der erforderlichen elektronischen Bauteile mittels Reflowlöten. Der erarbeitete Prozess wird im Erfolgsfall vom mittelständischen Kooperationspartner industriell umgesetzt werden. Dabei wird eine möglichst kurze, ressourcenschonende und Investitionskosten senkende Prozesskette angestrebt.

 

 

Projektleiter: Prof. Dr. Marcus Reichenberger

Bearbeiter: Michael Hümmer M. Sc.

Gefördert durch: ZIM/BMWi

Zeitraum: 01. April 2020 – 30. Juni 2022