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Instant-Metallisierungsverfahren für LDS-Prototyping

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Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
CADFEM Germany GmbH
Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Kostengünstige Herstellung von Prototypen

In der Vergangenheit klaffte prozesstechnisch eine Lücke zwischen Bauteilentwurf und Serienproduktion: das Prototyping. Prototypen waren zum einen teuer, zum anderen auch nur mit erheblichem Zeitaufwand zu realisieren. Allerdings sind sie unverzichtbar, z.B. für Einbau- oder Funktionstests. Mittlerweile existiert auch dafür ein sicherer, wirtschaftlicher Prozess. Der Grundkörper wird mit einem 3D-Drucker erstellt und mit dem ProtoPaint-LDS-Lack beschichtet. Der Lack enthält den erforderlichen LDS-Aktivator. Eine Schichtdicke von 30 – 40 µm vorausgesetzt, kann ein LDS-Laser diesen Lack strukturieren. Im nachfolgenden Schritt findet die Metallisierung statt. Lack und Lasersystem stehen seit längeren zur Verfügung. Neu ist das Verfahren für eine einfache Kupfer-Metallisierung. Sie ist spezifisch für das Prototyping entwickelt und setzt keine chemischen Kenntnisse voraus.

Bei der herkömmlichen Metallisierung – die entweder in einer Metallisierungsstraße oder in einer Kaskade von Bechergläsern erfolgt – wird zunächst eine Kupferschicht aufgebaut, dann folgen Nickel und Gold als Finish. Der erste Prozessschritt reicht für eine Beurteilung der elektrischen Eigenschaften meist aus. Das Prototyping findet in einem Becherglas statt, das auf einem Magnetrührer mit Heizeinrichtung platziert wird.

Das Prototyping findet im Becherglas statt

Fast wie im Chemiebaukasten: In einer Becherglaskaskade lassen sich Kleinserien mit verschiedenen Beschichtungen versehen, hier ein typischer Aufbau für Kupfer, Nickel und Gold. (LPKF)
Fast wie im Chemiebaukasten: In einer Becherglaskaskade lassen sich Kleinserien mit verschiedenen Beschichtungen versehen, hier ein typischer Aufbau für Kupfer, Nickel und Gold. (LPKF)
Das Bad wird aus drei fertig konfektionierten Komponenten gemischt: Die Basislösung CopperSolution wird mit dem CopperConditioner in das Becherglas eingefüllt und erhitzt. Je nach Temperatur ist das Bad reaktionsfreudiger oder weniger aktiv. Wenn eine Temperatur zwischen 44 Grad und 50 Grad Celsius erreicht ist, kommt der CopperActivator hinzu und die Bauteile werden in die Badlösung gehängt. Das Bad ist ungefähr zwei Stunden aktiv und baut in dieser Zeit Schichtdicken von 2 µm bis etwa 8 µm auf. Ein Temperatur-Zeit-Diagramm hilft bei der Abschätzung des Schichtaufbaus. Beim Prozess entstehen geringe Mengen Formaldehyd, die in der Hausung aufgefangen, abgesaugt und neutralisiert werden.

Dieses Badsystem basiert auf dem Großprozess. Es handelt sich um eine kinetisch gehemmte Lösung, bei der die Kupferionen in einem Komplexbildner gebunden sind. Nach Zugabe des Aktivators erfolgt eine Reaktion mit dem LDS-Additiv, weil diese Bereiche katalytisch aktiv sind. Von dort aus baut sich eine homogene Kupferschicht auf. Neben den Bauteilen empfiehlt LPKF die gleichzeitige Metallisierung von Testplättchen, die als Vergleichsmaßstab zur Qualitätsbewertung dienen sollen.

Das klingt kompliziert, ist aber ganz einfach. In der Lieferung ist die komplette Badchemie für neun Badansätze enthalten, alles portionsweise verpackt. Darüber hinaus finden sich Gaswaschpulver zum Binden von Formaldehyd und ein Kupferentferner gegen den Kupferschleier im Becherglas im Lieferumfang. Die fachgerechte Entsorgung nimmt der lokale Entsorger vor. Die verbrauchte Badlösung wird per Trichter in die originalen Gebinde zurückgefüllt und mit einer Banderole gekennzeichnet. Die Trichter und Banderolen sind ebenfalls im Paket enthalten.

Für die Hardwarekomponenten entwickelt LPKF ein sicheres System, das nur einen Stromanschluss benötigt. Es kommt ohne externe Absaugung aus und belegt eine Stellfläche von ca. 50 x 40 Zentimetern. Das Seriensystem wird etwa Ende des laufenden Jahres verfügbar sein, die Badchemie kommt voraussichtlich im zweiten Quartal des Jahres 2012 in den Handel. //FG

* * Arne Schnoor ... ist Chemieingenieur für angewandte Materialwissenschaften und Projektleiter für die Prototype-Metallisierung im LDS-Prozess bei LPKF.

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