Intelligente elektronische Bauelemente auf Kunststoffen
Das Konzept dreidimensional geformter, miteinander verbundener Bauelemente, d. h. spritzgegossener Schaltungsträger (Molded Interconnect Devices), existiert seit den 1980er Jahren. Obwohl die Technologie große Vorteile gegenüber herkömmlichen gedruckten Schaltkreisen verspricht, standen ihrer industriellen Anwendung bislang verschiedene Probleme im Wege. Doch da die Technologie immer weiter ausreift, könnte sie bald den komplexen und kostenintensiven Anforderungen, die an sie gestellt werden, gerecht werden. Das jährliche Marktwachstum liegt seit mehreren Jahren stetig bei etwa 20% und nun haben europäische Wissenschaftler im Rahmen des Projekts 3D-HIPMAS (Pilot factory for 3D high precision MID assemblies) eine starke Präsenz geplant. Das Team setzte neue Materialien und Verfahren ein, um elektronische Schaltungen in Kunststoffprodukte zu integrieren. Man schätzt ein, dass die Technologie bis zu 50 % der gegenwärtigen Produktionskosten einsparen kann. Die Fertigung stützte sich auf selektive Beschichtungsprozesse auf Kunststoffen auf Basis der Laser-Direkt-Strukturierung. Dabei "zeichnet" ein Laserstrahl einen Schaltkreis auf die Oberfläche eines mit einem lasersensitiven Zusatzstoff versetzten Kunststoffteils. Die Oberfläche des aktivierten Kunststoffs wird im Folgenden mit Metallschichten ähnlich denen überzogen, die in der Leiterplattentechnologie eingesetzt werden. Eine weitere Technologie, welche die geschätzten Einsparungen ermöglicht, ist die neue Montagetechnik, mit der die dreidimensionalen Stücke genauer herzustellen sind und somit weniger Abfall durch fehlerhafte Teile erzeugt wird. Neue Überwachung und Prüfung gestattet eine schnelle und kosteneffiziente Qualitätskontrolle während der Fertigung. Eine neu entwickelte futuristische Pilotlinie veranschaulichte die Projektlösungen. Den Partnern gelang die erfolgreiche Entwicklung von vier Demonstratorprodukten. Damit wurde die Pilotlinie erprobt und zudem vorgeführt, wie die Technologie funktioniert. Dazu zählen eine miniaturisierte Brennstoffzelle, ein technisch ausgereifteres Hörgerät, ein verbesserter 3D-Mikroschalter und ein miniaturisierter Drucksensor. Die Projektfortschritte ermöglichen neue miniaturisierte Elektronikbauelemente, an deren Realisierung bislang nicht zu denken war. Mit der Erzeugung von kleineren Metallleitern auf dreidimensionalen Kunststoffprodukten wird die Anordnung von mehr Bauteilen in dem Gerät möglich, was dem Trend zur Miniaturisierung beflügelt. Mit der Unterstützung der Unternehmen bei der Produktion neuer Produkte zu niedrigeren Kosten wird man die Konkurrenzfähigkeit Europas gegenüber den Niedriglohnländern steigern.
Schlüsselbegriffe
elektronische Bauelemente, elektronische Geräte, Kunststoffe, spritzgegossene Schaltungsträger, Molded Interconnect Devices, 3D-HIPMAS, Kunststoffprodukte, Laser
