3D-MID-Technologie

1. Spritzguss
2. LDS
3. Metallisierung
4. Bestückung

Unsere Spezialisierung

Laserdirektstrukturieren

LPKF-LDS-Verfahren

Mechatronic Integrated Devices

3D-MID-Bestücken

AVT-Dienstleistungen

3D-MID sind dreidimensionale, räumliche Schaltungsträger. Die Abkürzung MID steht für Molded Interconnect Device, oder auch für Mechatronic Integrated Devices. Die Begriffserweiterung Mechatronic Integrated Devices gegenüber Molded Interconnect Devices (Ursprung Molded = spritzgegossen) wird zunehmend verwendet, da die dreidimensionalen Grundkörper nicht mehr ausschließlich durch den Einsatz der Spritzgusstechnologie und nicht mehr ausschließlich aus Kunststoff hergestellt werden.

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Telefonische Beratung: 0391 598184 70

E-Mail: anfrage@teprosa.de

» Materialien/Werkstoffe für 3D-MID
Mittlerweile existieren eine Vielzahl an laseraktivierbaren Thermoplasten, die das notwendige metallische Additiv enthalten und sich damit für die Herstellung von MID mit dem von LPKF Verfahren der Laser-Direkt-Strukturierung eignen. Hier finden Sie eine Auswahl der grundsätzlich verfügbaren Polymere:

  • PC (Polycarbonat)
  • PC + PET (Polycarbonat (PC) mit den Eigenschaften des Polyethylenterephthalat (PET))
  • PC/ABS (Polycarbonat (PC) mit den Eigenschaften des Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS))
  • PA/PPA (Polyamid (PA) mit den Eigenschaften des Polyphathalamids (PPA))
  • PPA (Polyphathalamid)
  • PA4 (Polyamid 4)
  • PA66 (Polyamid 66)
  • LCP (Liquid Crystal Polymer)
  • PEEK (Polyetheretherketon)
  • PPS (Polyphenylensulfid)
  • PET (Polyethylenterephthalat)
  • PEI (Polyetherimid)
  • PBT (Polybutylenterephthalat)
  • PET + PBT (Polyethylenterephthalat)
  • COP (Cyclic Olefin Polymer)
  • PPE (Polyphenylenether)

Wir beraten Sie gerne bei der Auswahl des Kunststoffgranulats, des geeigneten Verfahrens und übernehmen für Sie die Beschaffung. Eine Auswahl der gängigen Kunststoffgranulate haben wir immer auf Lager, so dass wir umgehend mit Ihrem Projekt starten können.

» Material beistellen oder neues Material für die Herstellung von MID qualifizieren
Ihr Werkstoff ist nicht dabei? Sprechen Sie uns an. Unsere Experten beraten Sie gerne hinsichtlich der Materialauswahl und den Möglichkeiten der Technologie. Bei Bedarf führen wir gerne Tests mit Ihrem Wunschmaterial durch und geben Ihnen eine professionelle Bewertung der Eignung Ihres Materials zur MID-Herstellung.
» Informationen für Einkäufer

Als Dienstleister für den B2B-Bereich ist es für uns selbstverständlich, Ihnen ein zu Ihrer Anfrage passendes, schriftliches Angebot entsprechend unserer allgemeinen Geschäftsbedingungen zu unterbreiten. Dabei treten wir selbstverständlich auch als Langzeitlieferant für Sie auf. Hier finden Sie weiterführende Links und hilfreiche Angaben für Einkäufer:

» Anfrage ohne CAD-Daten
Sie können auch ohne CAD-Daten eine Anfrage für das 3D-MID online platzieren. Geben Sie dazu einfach Ihre Anfrage, Ihre spezifischen Anforderungen, sowie das gewünschte Material Ihres Werkstücks in unser Online-Anfrage-Formular ein. Unsere Experten prüfen Ihre Daten und nehmen dann umgehend mit Ihnen Kontakt auf, um Ihnen schnellstmöglich ein attraktives Fertigungsangebot unterbreiten zu können.
» Geheimhaltung & Datensicherheit

Die Sicherheit Ihrer Daten garantieren wir Ihnen – falls Sie dennoch im Vorfeld eine Geheimhaltungsvereinbarung benötigen, können Sie sich hier unser Formular zur Geheimhaltung herunterladen. Gerne prüfen wir auch Ihre hauseigene Vereinbarung. Bitte schicken Sie uns diese dazu einfach per E-Mail an: einkauf@teprosa.de

Was bietet die 3D-MID Technologie?

Die MID-Technologie ermöglicht es, dreidimensionale Kunststoffteile als Schaltungsträger für elektronische oder mechatronische Baugruppen zu verwenden. Mit einem speziellen Verfahren werden metallische Leiterbahnen auf ein bestimmtes Substratmaterial (häufig Kunststoff) aufgebracht und so dreidimensionale Baugruppen erzeugt, die gleichzeitig als Schaltungsträger dienen.

Diese räumlichen elektronischen Baugruppen werden mittels 3D-MID-Technologie gefertigt und ermöglichen gegenüber herkömmlichen Baugruppen die Integration von elektronischen, mechanischen, fluidischen, optischen und thermischen Funktionen. Die so entstehenden Zusatznutzen stellen Vorteile dar, die mit zweidimensionalen Schaltungsträgern (Leiterplatten) nicht realisiert werden können.

TEPROSA bietet Ihnen als Komplettanbieter die gesamte Fertigungskette der 3D-MID-Technologie aus einer Hand an. Wenn externe Prozesse zur Fertigung Ihres MIDs notwendig sind, übernehmen wir gerne das Lieferantenmanagement, so das Sie sich ganz auf Ihr Produkt konzentrieren können.

Wir beraten Sie gerne!

Unsere Kompetenzen liegen in der Fertigung von 3D-MID. Seit über 10 Jahren sind wir als Serienlieferant tätig und bieten Ihnen alle Fertigungsschritte aus einer Hand. Gerne betreuen und beraten wir Sie hinsichtlich der technischen Funktionalität und der Umsetzbarkeit Ihres 3D-MID-Projekts schon während der Entwicklung und natürlich auch bei der Fertigung. Welches Substratmetrial ist geeignet? Kann das Design wirtschaftlich und zuverlässig gefertigt werden? Sind alle Anforderungen berücksichtigt? Mit welchen Kosten ist zu rechnen? Gerne übernehmen wir für Sie, falls nötig, auch das Lieferantenmanagement externer Fertigungsprozess, so dass Sie sich ganz auf Ihr Produkt konzentrieren können.

prozesse der 3d mid technologie
Rotor des 3D-MID-Copters
Der MIDCopter zeigt die Möglichkeiten dreidimensionaler Schaltungtsräger.
3DMID Sensorknoten auf Hand
Solarbetriebener 24-GHz-RFID-Sensorknoten
TEPROSA-LOGO auf 3D-MID
Durch die Gestaltungsfreiheit der MID-Technologie lassen sich Funktionen integrieren - hier z.B. die Batterieaufnahme.
Elektrische Bauteile auf MIDCopter
Auf dem MIDCopter sind über 70 Bauteile bestückt.
prozesse der 3d mid technologie
Rotor des 3D-MID-Copters
3DMID Sensorknoten auf Hand
TEPROSA-LOGO auf 3D-MID
Elektrische Bauteile auf MIDCopter

Vorteile der 3D-MID-Technologie

Die MID-Technologie ermöglicht die Integration von mechanischen und elektronischen Funktionen und kann somit zur Funktionsintegration und Miniaturisierung einer Baugruppe beitragen. Gestalterische Freiheiten in der Entwicklung, die Reduktion von Montagekosten und weitere Kostenvorteile sind weitere Vorteile der Technologie.

  • Hohe Gestaltungs- und Designfreiheit für die Entwicklung von elektronischen Bauteilen
  • Integration von zusätzlichen Funktionen für Kunststoffteile (Antennen, RFID-Elemente, Schalter, Abschirmungen, Stechverbinder…)
  • Hoher Miniaturisierungsgrad möglich
  • Reduktion von Montagekosten, zum Beispiel durch monolithische Integration
  • Prototypenfertigung kostengünstig und schnell im 3D-Druck-Verfahren

Der Einsatz innovativer Technologien zur Herstellung der Grundkörper wie beispielsweise dem 3D-Druck und die Verwendung neuer Substratmaterialien ermöglichen immer weitere Funktionalitäten und erweitern die Möglichkeiten der MID-Technologie zunehmend.

Herstellung von 3D-MID

Es existieren verschiedene Fertigungsmöglichkeiten zur Herstellung von 3D-MID. Neben dem 2K-Spritzgießen, dem Laser-Resist-Verfahren und dem Heißprägen, gehört vor allem das durch das deutsche Maschinenbauunternehmen LPKF Laser&Electronics AG entwickelte LPKF-LDS-Verfahren (Laser-Direkt-Strukturierung) zu den gängigen Methoden zur Fertigung von Mechatronic Integrated Devices. Wir fertigen ausschließlich nach dem von LPKF entwickelten Verfahren und dem Laser-Resist-Verfahren.

Die Herstellung von 3D-MID nach dem LPKF-Verfahren erfolgt in einer Prozesskette mit den folgenden vier grundlegenden Prozessschritten:

Grundkörpererzeugung (Spritzguss, 3D-Druck)

Im ersten Prozessschritt wird der Grundkörper erzeugt, der später als Schaltungsträger verwendet werden soll. Dazu werden mit speziellen Additiven versehene Kunststoffe (meist Thermoplaste) eingesetzt. Die Verarbeitung dieser Kunststoffe findet im Spritzgießverfahren und zunehmend im 3D-Druck statt.

Laser-Direkt-Strukturierung von 3D-MID

Bei der Laser-Direkt-Strukturierung werden die speziellen im Kunststoff enthaltenen Additive „freigelegt“. Das dazu verwendete Verfahren wurde von der LPKF Laser & Electronics AG entwickelt. Bei der Ablation der obersten Spritzgusshaut werden die darunter befindlichen Keime durch den Laserstrahl aktiviert und somit für eine spätere Metallanhaftung modifiziert.

Metallisierung von 3D-MID

Die durch die Laser-Direkt-Strukturierten modifizierten Kunststoffkörper lassen sich in speziellen Metallisierungsprozesse chemisch oder galvanisch weiterverarbeiten. Die bei der Strukturierung freigelegten Additive dienen im Prozessschritt der chemischen Metallisierung als Keimling für Kupferpartikel. Auf dieser Art und Weise entsteht eine erste leitfähige Schicht, die in weiteren Metallisierungsprozessen verstärkt, oder mit anderen Metallen (z.B. Nickel, Gold) ergänzt werden kann. Bei der chemischen Metallisierung wird stromlos metallisiert, bei der galvanischen Metallisierung werden die Bauteile elektrisch ankontaktiert. So können noch höhere Schichtdicken bei der Metallisierung erzielt werden. Der am häufigsten verwendeten Schichtaufbau besteht aus einer Schicht Kupfer, gefolgt von einer Schicht Nickel und einer abschließenden Schicht Gold (Flashgold).

Bestückung von dreidimensionalen Schaltungsträger

Im letzten Prozessschritt der Herstellung eines MID, können die Molded Interconnect Devices mit elektronischen Bauelementen bestückt werden. MIDs lassen sich dabei grundsätzlich nach demselben Prinzip bestücken, wie herkömmliche Platinen.
Eine besondere Herausforderung stellt die Bestückung der dreidimensionalen Schaltungsträger allerdings dar, wenn viele Bauelemente auf verschiedensten Ebenen der MID-Baugruppen platziert werden sollen und so ein komplexes Bauteildesign entsteht. Bei der Serienfertigung potenzieren sich Ineffizienzen durch ein unnötig komplexes Bauteildesign, oder einer nicht vollständig durchdachten Platzierung der einzelnen Bauelemente allerdings schnell zu einem großen Kostentreiber.

TEPROSA Sensorknoten 3D-MID Technologie
3D-MID Sensorknoten - gefertigt von TEPROSA für die Universität Hannover.
Bestückung eines dreidimensionalen Schaltungsträgers (3D-MID) bei TEPROSA
Bestückung eines dreidimensionalen Schaltungsträgers (3D-MID) bei TEPROSA
Laseranlage LPKF Microline zur Herstellung von 3D-MID.
Einrichtung eines 3D-MID-Bauteils zur Laserdirektstruturierung.
Laserdirektstrukturierung als Teilschritt der 3D-MID-Herstellung.
Laserstrukturierter 3D-MID-Demonstrator "Touch-LED"
Herstellung eines Prototypenfixtures für das Subtraktiv-Verfahren.
Fertigung eines Prototypen-Fixture für ein 3D-MID im Subtraktiv-Verfahren.
TEPROSA Sensorknoten 3D-MID Technologie
Bestückung eines dreidimensionalen Schaltungsträgers (3D-MID) bei TEPROSA
Laseranlage LPKF Microline zur Herstellung von 3D-MID.
Laserdirektstrukturierung als Teilschritt der 3D-MID-Herstellung.
Herstellung eines Prototypenfixtures für das Subtraktiv-Verfahren.

Prototyping und Machbarkeitsstudien für 3D-MID

Bei der Anwendung der MID-Technologie gibt es von Anfang an viele Details zu berücksichtigen. Bereits beim ersten Entwurf des 3D-Körpers die Herausforderungen der späteren Fertigung im Blick zu haben, kann sich erheblich auf die Wirtschaftlichkeit und die Performance des späteren MIDs auswirken. Lesen Sie in unserem Blog, wo die wichtigsten Fallsticke lauern und worauf es besonders zu achten gilt.

Unser Qualitätsmanagement

Als Dienstleister für die Fertigung von Mechatronic Integrated Devices haben wir haben uns das Ziel gesetzt, Produkte mit höchsten Qualitätsansprüchen zu fertigen. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten wir im Rahmen unseres Qualitätsmanagementsystems nach klar definierten Prozessen, die wir ständig überprüfen und weiterentwickeln. Qualität bezieht sich für uns nicht nur auf die Produkte, sondern auf alle Geschäftsprozesse. Weitere Informationen zu unserem Qualitätsmanagementsystem und unseren Prozessen finden Sie hier.

Die Forschungsvereinigung 3-D MID e.V.

TEPROSA ist Mitglied der Forschungsvereinigung 3 D-MID und beteiligt sich auch im Rahmen des Forschungsbeirats an der Ausrichtung der Forschung zum Thema Mechatronic Integrated Devices.

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