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Bestückung Leuchtdioden lassen sich in allen Richtungen montieren

| Autor / Redakteur: Florian Schildein * / Franz Graser

Die Kombination von 3-D-MID (Molded Interconnect Devices) mit LEDs ist ein heißer Trend für die Lampenherstellung. Automatische Bestückung macht die LED-Montage auf 3-D-MIDs wirtschaftlich.

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Gewellt: Plane Leiterplatten sind passé – dieser 3-D-MID Demonstrator hat die Form einer elektrischen Wasserwaage.
Gewellt: Plane Leiterplatten sind passé – dieser 3-D-MID Demonstrator hat die Form einer elektrischen Wasserwaage.
(MID-TRONIC)

Halogenlampen waren und sind beliebt dank ihrem warmen Licht und auch durch die allseitige Abstrahlung. Schon länger wird versucht, mit Leuchtdioden (LEDs) ähnliche Charakteristiken zu erreichen, bisher aber mit mäßigem Erfolg. Das Problem: LEDs strahlen ihr Licht hauptsächlich in einer Richtung ab. Um bestehende Lampen zu ersetzen, müssen auch LEDs im Raum verteilt montiert werden können.

Die 3-D-MID-Technologie verspricht für dieses Problem den meisten Erfolg. MID steht für Molded Interconnect Devices, zu Deutsch spritzgegossene Schaltungsträger. Bei dieser Technik werden Leiterbahnen auf Kunststoffträger aufgebracht, die in Spritzgusstechnik hergestellt werden.

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Das heißt: An die Stelle der gewohnten planen Leiterplatte tritt ein im dreidimensionalen Raum geformter Schaltungsträger, der zum Beispiel gewellt sein kann (siehe obenstehendes Bild).

Mehrdimensionale Abstrahlung ist auch ohne Linsen möglich

Die 3-D-MID-Technologie hat schon in zahlreiche Industrien Einzug gehalten. In der Automobilindustrie werden zum Beispiel Sensoren, Zündschlüssel oder Schalter damit hergestellt, medizinische Instrumente erhalten dank 3-D-MID eine integrierte Beleuchtung und für die Logistik und Telefonie werden RFID-Transponder und Antennen direkt in die Gehäuse integriert.

Für Lampenhersteller ist die 3-D-MID-Technologie eine spannende Alternative zur traditionellen Montage auf planen Leiterplatten. Die Montage und damit auch die Abstrahlung kann in praktisch jeder Richtung erfolgen, auch ohne Einsatz von Reflektoren oder Linsen. In einer Kavität montierte Leuchtdioden konzentrieren das Licht, auf einer konvexen Oberfläche angebrachte LEDs streuen es.

Für Entwickler und Produzenten bietet die Technologie auch Einsparpotenzial, denn mit der 3-D-MID-Technik kann das Rohmaterial optimal genutzt werden. Zudem sind weniger Montageschritte nötig.

Produktion von kleinen Serien war bisher unwirtschaftlich

Trotzdem blieb das Potenzial der Technik bisher weitgehend ungenutzt. Dafür gab es mehrere entscheidende Gründe. Einerseits war es bisher schwierig, kleine Serien wirtschaftlich herzustellen. Entsprechend hoch waren die Investitionen für Spezialmaschinen. Die bisher erhältlichen 3-D-Bestückungsmaschinen waren außerdem nicht für die Serienproduktion in der Elektronikfertigung geeignet. Dies ändert sich nun.

Je nach Anwendung werden 3-D-MIDs entweder im HPV (Heißpräge-Verfahren), als 2K (2-Komponenten-Spritzguss) oder mittels LDS (Laser-Direktstrukturierung) hergestellt. Beim 2K-Verfahren werden ein metallisierbarer und ein nicht metallisierbarer Kunststoff im Spritzgussverfahren zusammengefügt. Diese Methode ist erst bei großen Serien wirtschaftlich.

Beim Heißprägeverfahren (HPV) presst ein Stempel eine Folie in einen Isolierkörper und schneidet dabei die Leiterbahnen aus. Dieses Verfahren erlaubt zwar besonders hohe Leiterbahnquerschnitte, ist aber wenig flexibel und benötigt ebene Flächen. Es wird deshalb als 2,5-D-Verfahren bezeichnet.

Die Laser-Direktstrukturierung (LDS) hingegen ist sehr flexibel. Ein Laser aktiviert einen dotierten Kunststoff dort, wo die Leiterbahnen entstehen sollen. Diese Stellen werden anschließend metallisiert. Um das Layout zu ändern, wird einfach der Laser neu programmiert.

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