Nowy grubowarstwowy proces metalizacji dla 3D MID

Aktualnie firma LPKF prowadzi szereg prac rozwojowych nad wykorzystaniem plazmy po to, aby usprawnić i uprościć proces produkcji takich detali. Do tego celu będzie służyć nowe urządzenie Laser Plasma Patterning (LPP) wspierające seryjną produkcję detali plastikowych z naniesionymi ścieżkami metalicznymi. Będzie ono oferowane jako rozwiązanie pod klucz z pozostałymi maszynami do tej technologii.

Przypomnijmy, że 3D MID to elementy urządzeń elektronicznych i mechatronicznych wykonane z tworzywa sztucznego (metodą wtryskową lub za pomocą druku 3D), na które następnie nakłada się przewodzące ścieżki metalowe tak, że całość przypomina trójwymiarową płytkę drukowaną. Do takich elementów można przylutować lub zgrzać komponenty elektroniczne lub kable.

Jednym z ograniczeń wykorzystywanego do tej pory procesu 3D MID było to, że grubość nakładanej powłoki metalicznej była ograniczona do około 15 mikrometrów, co było efektem wykorzystania metalizacji elektrolitycznej. Grubsze ścieżki wymagały dodatkowego nakładania kolejnych warstw w procesach galwanicznych, co ograniczało spektrum aplikacyjne.

Fot. 1. Przykłady komponentów 3D MID

W przypadku procesu LPP trójwymiarowe detale plastikowe powleka się farbą antyadhezyjną, która stanowi podłoże. W miejscach, gdzie wymagana jest powłoka z metalu promieniem lasera usuwa się z dużą precyzją i bez pozostałości warstwę tej farby. W kolejnym etapie, za pomocą powlekania plazmowego, nakłada się na odsłonięte miejsca plastiku metal.

Przylega on do obszarów eksponowanych przez laser, lecz nie do tych, gdzie zastosowano lakier antyadhezyjny. Taka metoda pozwala na kilkakrotne osadzenie metalu (w kilku kolejnych warstwach), co umożliwia powstanie finalnej powłoki o grubości nawet do kilkuset mikrometrów.

Prezentacja technologii na targach Fakuma

Na targach Fakuma w Japonii firma LPKF demonstrowała ponadto wstępne wyniki prac z wykorzystaniem generatora plazmy do dalszej poprawy jakości nakładanych powłok metalicznych w procesie 3D MID. Po pomalowaniu detalu farbą antyadhezyjną oraz po selektywnym usunięciu jej fragmentów następuje proces metalizacji.

Operacja te może być wykonywana różnymi technikami, można też nanosić różne metale. Typowe grubości powłok wykorzystywanych w przemyśle elektronicznym wahają się między 35 a 70 mikrometrów. Nałożoną warstwę pasywuje się często dodatkowo cienką powłoką ochronną z metalu szlachetnego po to, aby zabezpieczyć ścieżki przewodzące przed negatywnym wpływem środowiska. LPKF prowadzi prace umożliwiające nakładanie takich powłok za pomocą napylania plazmowego.

Główne aplikacje

Najpopularniejszą aplikacją wykorzystującą komponenty 3D MID są lampy LED, gdzie diody są montowane do trójwymiarowych detali z tworzyw, na których tworzy się sieć połączeń elektrycznych. Jest to tańsze rozwiązanie w porównaniu z klasycznym, gdzie lampy wykonywane są na bazie laminatów z rdzeniem aluminiowym.

Przykłady możliwości, jakie daje ten proces, pokazujemy na zdjęciach.

SE Spezial-Electronic Sp. z o.o.
www.spezial.pl