Direkte Förderung des Forschungsvorhabens
aus Mitteln der Forschungsvereinigung 3-D MID e.V.
Die Laserdirektstrukturierung (LDS) ist eine innovative Technologie zur Herstellung von sog. MID (Mechatronic Integrated Devices), welche allerdings bisher nur für thermoplastische Materialien eingesetzt wird. Für Lötverfahren mit bleifreien Loten ist die Materialauswahl aufgrund der Temperaturanforderungen beim bleifreien Löten begrenzt, während duroplastische Materialien aufgrund der dreidimensionalen Vernetzung und der damit verbundenen hohen Temperaturbeständigkeit grundsätzlich bleifrei lötbar sind. Kommerziell sind u. a. die LDS-Werkstoffe PET/PBT, PA 6/6T, PPA und LCP für bleifreies Löten verfügbar, welche sich in ihren Eigenschaften zum Teil deutlich unterscheiden. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei neben dem Materialpreis und der Verfügbarkeit die unterschiedliche thermische Längenausdehnung der Materialien im Vergleich mit Kupfer. In Bild 1 sind wichtige Eigenschaften verschiedener bleifrei, lötbarer thermoplastischer LDS-Materialien im Vergleich mit herkömmlichen, duroplastischen Spritzgießformmassen dargestellt.
Ungleiche Längenausdehnungen zwischen Leiterbahn und Kunststoffmatrix können bei der Herstellung oder in der Anwendung zu Rissbildungen in den Leiterbahnen führen und somit die Zuverlässigkeit bzw. Funktionsfähigkeit der MID-Bauteile einschränken. Kommerzielle, duroplastische Spritzgießformmassen haben einen Kunststoffmatrixanteil (Harz) von ca. 20 – 60 Gew.-%. Die Eigenschaften einer duroplastischen Formmasse werden daher zu einem großen Teil durch die jeweils eingesetzten Füll- und Verstärkungsstoffe bestimmt. Durch geeignete Füll- und Verstärkungsstoffauswahl besteht daher die Möglichkeit die thermische Längenausdehnung der Materialien gezielt zu beeinflussen und einzustellen.
Daraus ergibt sich die Motivation neue LDS-Hochleistungsmaterialien auf Duroplastbasis herzustellen und zu erforschen, um wirtschaftlich bleifrei lötbare, zuverlässige, laserdirektstrukturierte MID-Bauteile herzustellen und die Vorteile duroplastischer Werkstoffe auch in der MID-Technik zu nutzen.
Das Ziel dieses von der Forschungsvereinigung 3D-MID e.V. eigenmittelgeförderten Forschungsprojektes ist es, zunächst LDS-fähige, duroplastische Spritzgießformmassen herzustellen und entlang der Prozesskette zur Herstellung von duroplastischen LDS-MID die wesentlichen Einflussgrößen zu identifizieren. Von industrieller Seite wird das Projekt von den Firmen Raschig GmbH, LPKF Laser & Electronics und HASEC-Elektronik GmbH unterstützt. Die Bearbeitung des Projektes erfolgt durch die Forschungsstellen LKT (Lehrstuhl für Kunststofftechnik) und FAPS (Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.
Kontakt:
Lehrstuhl für Kunststofftechnik
Benjamin Rudin, M.Sc.
Am Weichselgarten 9
D-91058 Erlangen
Tel.: +49.9131.85297-30
Fax: +49.9131.85297-09
E-Mail: rudin@lkt.uni-erlangen.de
