LPKF Bereichsleiterin Britta Schulz hälteinen schwarzen Würfel in Größe eines Würfelzuckers und eine winzige schwarze Scheibe in der Größe einer Linse in der Hand: Beides sind Druckmesser für Autoreifen - vor und nach der Auslegung als 3D-Bauteil. Die kleine Linse zeigt das Potenzial: Das Volumen beträgt lediglich ein Fünftel des Vorgängers, weil die komplette Ankontaktierung schon im Bauteil selbst angelegt ist. Britta Schulz ist sich sicher, dass der Markt der dreidimensionalen Schaltungsträger in den nächsten Jahren weiter deutlich wachsen wird. Das von LPKF patentierte LDS-Verfahren (Laser-Direktstrukturierung) hat darin einen Marktanteil von mehr als 50 Prozent erzielt. Mit der kompletten Prototyping-Reihe schließt der Garbsener Laserspezialist die Lücke zwischen Entwurf und Serienproduktion.
Dreidimensionale Schaltungsträger
Dreidimensionale Schaltungs-träger eignen sich, um mechanische und elektronische Funktionen miteinander zu kombinieren. Platzbedarf und Gewicht des Bauteils reduzieren sich deutlich. Bauteile übernehmen mechanische und elektrische Aufgaben. Als Basis dienen spritzgegossene Kunststoff-Bauteile, auf deren Oberflächen Leiterbahnen aufgebracht werden. Daher stammt auch die Bezeichnung Molded Interconnect Devices (MID). Bei den MIDs nimmt LDS einen Spitzenplatz ein.Als Grundlage dienen Bauteile, die aus einem additivierten Kunststoff hergestellt werden. Mittlerweile bieten alle wichtigen Kunststofflieferanten Materialien mit LDS-Additiv an. Das Bauteil wird von einem Laser beschrieben. Der Laserprozess legt das Additiv frei und schafft eine mikroraue Oberfläche für eine bessere Haftung der Leiterbahnen.Anschließend baut ein stromloses Metallisierungsbad die Leiterbahnen auf den strukturierten Bereichen auf. In diesem Prozess sind Leiterbahnstärken von ca. 10 µm möglich, daran kann im Serienprozess ein Finish mit Nickel und Gold anschließen. Dieser Stand der LDS-Technologie ist gut bekannt und erprobt. Die LDS-Technologie ist in der Automotive-, Elektronik- und Medizintechnologie etabliert. Jedes zweite Smartphone verfügt derzeit über mindestens ein LDS-Bauteil;gerade bei Antennen kommen die Vorzüge dieser Technologie zur Geltung. Ein sich abzeichnender Trend ist der Einsatz bei der LED-Beleuchtung - räumlich angeordnete LEDs kommen dem Abstrahlverhalten herkömmlicher Lichtquellen schon sehr nahe.
LDS-Prototypen herstellen
ZurProductronica 2013 sind weitere LDS-Produkte angekündigt. Besonders innovativ ist ein kompletter Prozess für das LDS-Prototyping. Er schließt die Lücke zwischen Entwurf und Serienproduktion - seriennahes Prototyping war bislang teuer und zeitintensiv. Die Grundidee des neuen LDS-Prototypings liegt in der Beschichtung eines beliebigen Bauteils mit einer aktivierbaren Oberfläche. Als Grundkörper kommen zum Beispiel Kunststoffbauteile aus 3D-Druckern in Betracht. Wichtig ist dabei, dass nach dem Lackieren eine ausreichend glatte Oberfläche entsteht, um eine durchgehende Metallisierung zu erzielen. Der gedruckte Grundkörper wird mit einem Lack überzogen, der LDS-Additive enthält. Mit dem neuen LPKF-ProtoPaint-LDS-Lack reicht eine einmalige gründliche Lackierung aus. Der Lack wird in einer Sprühdose geliefert und wird vor der ersten Lackierung aktiviert. Für die Laserstrukturierung stellt LPKF auf der Productronica ein neues Lasersystem vor. Es basiert auf den ProtoLasern und ist mit einer Laseroptik 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 umfasst 300 mm x 300 mm x 50 mm, das Scanfeld 100 mm x 100 mm x 25 mm. Für die Metallisierung stellt LPKF eine weitere Ready-to-use-Lösung vor. LPKF ProtoPlate LDS ist für die stromlose Metallisierung strukturierter LDS-Komponenten zuständig. 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 etwa 44°C gebracht. Eine ebenfalls vorportionierte Aktivatorlösung startet den Prozess.Die Bauteile werden dann einfach in das Bad gehängt. Die Stärke der Kupferschicht - im praxisrelevanten Bereich von 3 und 10 µm - hängt in erster Linie von der Verweildauer ab. Nach erfolgter Metallisierung wird die verbrauchte Badchemie in den Kanister zurückgegeben, mit einem mitgelieferten Aufkleber gekennzeichnet und ist dann einfach zu entsorgen. Britta Schulz erläutert die Zielrichtung: „Wir stellen immer mehr Interesse an dieser Technologie fest und erweitern gezielt das Einsatzgebiet. Mit den Systemen und Verfahren zum LDS-Prototyping senken wir die Eintrittsschwellen. Alle Systeme sind direkt nach der Productronica verfügbar.“Sie weist darauf hin, dass die LPKF-Tochterfirma LaserMicronicsim ersten Quartal 2014 eine LDS-Roadshow durch elf deutsche Städte veranstaltet und einen einfachen Zugang zur Technologie anhand von Beispielen vermitteln will.
