Laserstrukturierung

Erzeugen von 3D-Leiterbahnstrukturen mittels Laserbearbeitung

Erzeugung 3-dimensionaler Leiterstrukturen auf Braille-Modulen für ein Blindendisplay mittels LPKF-LDS®-Verfahren
Subtraktive Laserstrukturierung einer Metallschicht auf Keramiksubstrat

Kleinste Leiterbahnbreiten aber auch großflächige Strukturen wie beispielsweise Schirmungen können mittels Laserstrukturierung erzeugt werden. Bei Hahn-Schickard stehen mit der additiven Laserdirektstrukturierung (LPKF-LDS®-Technik), dem semi-additiven LSA-Verfahren und dem voll subtraktiven Verfahren drei industriell erprobte Fertigungsverfahren zur Verfügung.

Laserbasierte Strukturierungstechniken werden zunehmend für die Fertigung von neuartigen mechatronischen Systemen und Mikrosystemen wie z. B. Sensoren und Aktoren für Automobil-, Automatisierungs- und Medizintechnik sowie für Antennen in der Telekommunikationstechnik eingesetzt. Aufgrund der 3D-Fähigkeit der Verfahren können ein sehr hoher Miniaturisierungsgrad und eine signifikante Erhöhung der Funktionsdichte realisiert werden. Durch eine hohe Flexibilität, insbesondere bei Designänderungen im Entwicklungsprozess, sind laserbasierte Strukturierungstechniken für unterschiedlichste Anwendungen mit komplexen 3D-Leiterbildern geeignet.

Beim LPKF-LDS®-Verfahren werden laseraktivierbare Thermoplaste mittels IR-Laser selektiv aktiviert und außenstromlos metallisiert. Mittlerweile ist eine breite Werkstoffpalette wie z.B. LCP, PPA, PEEK, PBT, PET+PBT, ABS und PC+ABS verfügbar, so dass für nahezu jede Anwendung ein geeigneter Thermoplast zur Verfügung steht. Typischerweise wird ein Schichtsystem aus  Cu/Ni/Au abgeschieden, wobei auch alternative Schichtsysteme wie z. B. Cu/Pd/Au, Cu/Ag  oder galvanische Beschichtungen von chemischen Kupferstartschichten möglich sind. Die feinsten Leiterstrukturen sind dabei weniger als 100 µm breit. In dem von der EU geförderten Vorhaben 3D-HiPMAS konnten auf neu entwickelten LDS-Thermoplasten mit Hilfe eines Feinfokus-Lasersystems Leiterstrukturen bis zu 30 µm realisiert werden. Durchkontaktierungen können werkstoffabhängig ohne zusätzliche Schritte integriert werden.

Bei der semi-additiven LSA-Technik wird auf einem metallisierbaren Thermoplast mit chemisch außenstromloser Abscheidung oder PVD-Beschichtung eine ganzflächige Kupferstartschicht abgeschieden. Anschließend wird das Leiterbild durch Laserablation mit einem Ultrakurzpulslaser strukturiert und nach einem Reinigungsschritt mit chemisch Ni/Au nachverstärkt.

Leiterbahn-Pitches von unter 40 µm werden mit dem voll subtraktiven Verfahren erreicht. Dazu wird auf einem Substrat ganzflächig eine Metallschicht abgeschieden. Dies kann z. B. mittels PVD-Beschichtung und einer Nachverstärkung mit Cu/Ni/Au erfolgen. Danach werden die Isolationsbereiche durch Strukturierung mit einem Ultrakurzpulslaser eingebracht.  

Kontakt


Hagen Müller
Hahn-Schickard,
Stuttgart
T: +49 711 685-84784
Hagen.Mueller@Hahn-Schickard.de
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Weitere Informationen

Multifunktionale 3D-Packages (PDF, englisch)