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3D-MID Prozesse

Lernen Sie den 3D–MID Prozess in unserem kurzen Erklärvideo kennen.

Material

Zur Herstellung von 3D-MID sind spezielle Thermoplaste erforderlich.

Bei der Laserdirektstrukturierung sind im Kunststoff metalloxidische Additive eingebettet, die durch die Laserenergie für die anschliessende chemische Metallisierung aktiviert werden. Die Metallisierung erfolgt nur in den laserstrukturierten Bereichen des Bauteils. Im LDS-Prozess können zahlreiche Kunststoffe eingesetzt werden, die anhand wirtschaftlicher und technischer Kriterien auszuwählen sind. Dabei sind Hochtemperaturthermoplaste wie PEEK oder LCP, technische Werkstoffe wie PA, PPA oder PBT sowie duroplastische Epoxidmassen verfügbar.

Für die 2K-Technologie (Zweikomponenten-Spritzguss) werden zur Herstellung von MID spezielle Materialkombinationen eingesetzt. In einen der beiden Werkstoffe ist ein Katalysator eincompoundiert, so dass bei der anschliessenden chemischen Metallisierung die Leiterbahnen selektiv abgebildet werden können. Für Serienanwendungen wird in der MID-Technologie vorwiegend die Materialkombination LCP Vectra® E820i Pd als metallisierbare und LCP Vectra® E130i als nicht metallisierbare Komponente eingesetzt. Weitere Materialkombinationen sind möglich.

Spritzguss

Generell unterscheidet sich der Prozessablauf in der MID-Technik nicht von der herkömmlichen Kunststoffverarbeitung. Für eine hohe Qualität ist eine entsprechende Aufbereitung der Werkstoffe, die Beachtung fertigungsbedingter Einflüsse sowie eine angepasste Weiterverarbeitung nach dem Spritzgussprozess erforderlich. Das Spritzgusswerkzeug darf keine Beschädigungen aufweisen.

Ebenso ist auf Trennmittel zu verzichten. An der Oberfläche des Werkstücks und im Kunststoff sind Verunreinigungen zu vermeiden. Das Spritzgussteil darf keine Risse, Grate, Blasen, Brandstellen, Glanzstellen, Schlieren oder Einfallstellen zeigen. Bei der Teileentnahme und beim Transport der Bauteile sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um eine schabende Wirkung der Bauteile zu vermeiden.

Laserdirektstrukturierung

Bei dem additiven LPKF-LDS®-Prozess erfolgt die Strukturierung mittels Laserstrahl durch Freilegen und Aktivieren spezieller Additive im Kunststoff. Das infrarote Laserlicht bildet dabei eine mikroraue Oberfläche in den bestrahlten Bereichen mit Metallpartikeln und Mikrokavitäten. Die Metallpartikel werden dabei durch die eingebrachte Laserenergie derart verändert, dass sie im folgenden Metallisierungsschritt katalytisch wirken und eine selektive Metallabscheidung erfolgt. Die Rauigkeit ermöglicht eine optimale Haftfestigkeit der Leiterbahnen.

Metallisierung

Die Metallisierung von 3D-MID erfolgt meist aussenstromlos durch einen additiven Leiterbahnaufbau, da die thermoplastischen Werkstoffe aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften nicht direkt mit galvanischen Verfahren metallisiert werden können. Die benötigten Elektronen werden von einer Komponente des Metallisierungsbades und nicht von einer äusseren Stromquelle bereitgestellt. Sind für spezielle Anwendungen eine höhere Stromtragfähigkeit oder besondere Oberflächeneigenschaften für die Verbindungstechnik erforderlich, kann die chemisch aufgebrachte Kupferschicht mit galvanischen Verfahren nachverstärkt werden.

HARTING hat hierfür in Biel (Schweiz) eine der grössten und modernsten Metallisierungsanlagen speziell für 3D-MID aufgebaut. Die Anlage bietet neben dem Standard-Schichtsystem Kupfer-Nickel-Gold verschiedene Erweiterungsmöglichkeiten für andere Endoberflächen und ist speziell auf die Anforderungen der 3D-MID Verfahren Laserdirektstrukturierung und Zweikomponentenspritzguss abgestimmt. In Abhängigkeit der Grösse und der Geometrie erfolgt die Metallisierung in einer Trommel oder im Gestell.