MID-Praxis Einsatz der MID-Technik am Beispiel von Magnetfeldsensoren

Autor / Redakteur: Dr. Ulrich Keßler / Johann Wiesböck

Die Freiheiten bei der räumlichen Formgebung des Kunststoffspritzgusses mit der Integration einer Vielzahl von elektrischen, optischen, mechanischen oder fluidischen Funktionen schafft neue Möglichkeiten für kreative Designer.

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Bild 2: Ein 3D-Magnetfeldsensor aus preisgünstigen SMD
Bild 2: Ein 3D-Magnetfeldsensor aus preisgünstigen SMD
(Bild: HSG-IMAT)

Dreidimensionale spritzgegossene Schaltungsträger (Molded Interconnect Devices – 3D MID) sind heute Bestandteil vieler Systeme, auch wenn dies auf den ersten Blick oft nicht erkennbar ist. Die MID-Technik gibt dem kreativen Entwickler das Werkzeug um z.B. Mobilfunkantennen optimal in den begrenzt vorhandenen Bauraum einzupassen, sodass Performance und Miniaturisierung gleichermaßen vorangetrieben werden können.

Ein Strömungssensorsystem kann durch Einsatz der MID-Technik miniaturisiert werden indem ein MID gleichzeitig als Träger für den Sensorchip, als Gehäuse und als Medienanschluss dient. Durch Nutzung nahezu aller Bauteilflächen können Module für Braille-Displays mit Touch-Funktion so platzsparend aufgebaut werden, dass blinden Menschen ein völlig neuer Zugang zum Internet eröffnet wird.

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Ist die MID-Technik für meine neue Produktidee nun die richtige Wahl? Häufig kann man diese Frage mit Ja beantworten, wenn Miniaturisierung, Funktionsintegration, Bauraumoptimierung oder räumliche Anordnung von Elementen eine wesentliche Rolle für die Anwendung spielen. Je nach den individuellen Anforderungen des Produkts bieten dann die Laserdirektstrukturierung in LPKF-LDS®-Technik oder andere Verfahren die passende Herstellungstechnologie für den neuen dreidimensionalen Systemträger.

Laserdirektstrukturierung von Schichtfolge aus Kupfer, Nickel und Gold

Für das LPKF-LDS-Verfahren steht heute eine Vielzahl an Kunststoffen zur Verfügung, so dass für unterschiedliche Anforderungen immer der passende Werkstoff gefunden werden kann. Der LDS-Thermoplast enthält ein spezielles laseraktivierbares Additiv, sodass die Oberfläche des spritzgegossenen Bauteils mittels Laserstrukturierung aktiviert und anschließend in einem außenstromlosen Metallisierungsprozess selektiv beschichtet werden kann.

Weit verbreitet ist dabei die auch in der Leiterplattentechnologie übliche Schichtfolge aus Kupfer, Nickel und Gold, wobei auch andere Schichtsysteme möglich sind. Die 3D-Laserbearbeitung erlaubt dabei auch die Aktivierung von komplexen dreidimensionalen Oberflächen. Da lediglich die aktivierten Bereiche beschichtet werden ist das additive Verfahren außerdem ressourcenschonend, was sowohl ökonomisch als auch ökologisch von Vorteil ist. Die schematische Darstellung in Bild 1 veranschaulicht die kurze Prozesskette und den einfachen Prozessablauf des Verfahrens.

Am Beispiel von zwei Magnetfeldsensorsystemen sollen nun im Folgenden die Möglichkeiten und Vorteile der MID-Technik aufgezeigt werden. Die Analyse eines Magnetfeldes ist eine komplexe physikalische Messaufgabe. Das Feld besitzt an jedem Ort neben seinem Betrag auch eine Richtung und einen Gradienten. Gerade diese räumlichen Eigenschaften des Feldes machen die MID-Technik aber zu einem idealen Helfer. Im Rahmen des IGF-Vorhabens 17163 N Adima-3D wurden am HSG-IMAT zwei unterschiedliche Sensorsysteme aufgebaut, die hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Langzeitstabilität hohen Anforderungen genügen sollen.

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