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Schaltung und Gehäuse aus einem Guß

08.02.1999 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Mit dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgern läßt sich die komplexe Elektronik in Auto und Computer platz- und gewichtssparender gestalten. Ein photochemisches Verfahren kann Spritzgußteile aus Kunststoff gezielt mit Metallstrukturen versehen.


Dreidimensionales Spritzgußteil, das mit direktem Schreiben eine Metallstruktur in Leiterbahnenqualität erhielt. Schaltung und Gehäuse aus einem Guß

Schaltelemente etwa in Auto und Handy sind gekennzeichnet durch komplexe Steckelemente und aufwendige Montage. Eine neue Technik, das MID - moulded interconnect device - ermöglicht es, dreidimensionale spritzgegossene Schaltungsträger herzustellen. Derartige Bauteile integrieren mechanische und elektrische Funktionen. Sie ermöglichen ein völlig neues, platz- und gewichtsparendes Design. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen konzipierten ein photochemisches Verfahren, mit dem sie Spritzgußteile gezielt mit Metallstrukturen in Leiterbahnenqualität versehen können.

Die Forscher bestrahlen bestimmte Stellen eines Kunststoffteils mit kurzwelligem ultravioletten Licht einer Excimer-Lampe oder eines Ex-cimer-Lasers, so daß dort neue chemische Gruppen entstehen. Nach der Bestrahlung wird der Kunststoff in eine wäßrige Lösung getaucht. Dabei koppelt sich eine Edelmetallverbindung an die bestrahlten Stellen an. In weiteren Bädern bildet sich innerhalb weniger Minuten an den Edelmetallkeimen eine durchgängige Kupfer- oder Nickelschicht. Die so aufgebrachten, weniger als einen Mikrometer dünnen Schichten können elektrisch kontaktiert und auf die für Leiterbahnen übliche Dicke von 25 Mikrometer galvanisch verstärkt werden.

Innere Spannungen im Metall sind dafür verantwortlich, daß dicke Schichten schlechter haften als dünne. Rauhe Oberflächen verbessern die Haftfestigkeit. Die ILT-Wissenschaftler erzeugen nun vor der UV-Bestrahlung eine geeignete Oberflächenstruktur: "Ein Excimer-Laser bestrahlt das Spritzgußteil entlang des Verlaufs der zukünftigen Leiterbahn", erläutert Klaus Pochner vom ILT. "In Kombination mit einer speziellen Mikromaske entstehen auf der gesamten Breite der geschriebenen Spur winzige Vertiefungen." Dieses Verfahren - das direkte Schreiben - bietet zahlreiche Vorteile: Je nach Größe der Vertiefungen läßt sich die gewünschte Haftfestigkeit einstellen. Durch die gezielte Bearbeitung bleibt die restliche Oberfläche des Kunststoffs unbeeinflußt und behält ihre Eigenschaften wie Glanz oder Taktilität.

Im Gegensatz zu bisher eingesetzten MID-Verfahren, etwa dem Zwei-Komponenten-Spritzguß, ist diese Methode äußerst flexibel - bei einer Änderung im Verlauf der Leiterbahn wird einfach eine andere Stelle bestrahlt - und benötigt keine Spezialkunststoffe. Seit einem halben Jahr nutzen die ILT-Forscher das direkte Schreiben zur Prototypenfertigung elektronischer Schaltungen auf spritzgegossenen MID-Teilen.

Ansprechpartner:
Klaus Pochner
Telefon 02 41/89 06-1 37
Telefax 02 41/89 06-1 21
email: pochner@ilt.fhg.de

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
D-52074 Aachen
Pressekontakt:
Dipl.-Phys. Axel Bauer
Telefon 02 41/89 06-1 94
Telefax 02 41/89 06-1 21
email: bauer@ilt.fhg.de
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