3D-Mehrlagendruck von Mechatronic Integrated Devices

Die fortschreitende Entwicklung der additiven Fertigung ermöglicht es modernsten Funktionselemente in 3D-Bauteile zu integrieren. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern ist es am ITA möglich, durch die laserinduzierte Erzeugung von Leiterbahnen einen 3D-Mehrlagendruck durchzuführen bzw. elektrisch-mechanische Hybridbauteile zu erzeugen, die den Ausgangspunkt für eine vielfältige Palette an Produkten darstellen.

Der technische Ansatz basiert auf dem alternierenden Aufbau von leitenden und isolierenden Schichten auf einem 3D-Schaltungsträger. Die leitfähigen Strukturen werden durch die lokale Lasersinterung einer kupferhaltigen Tinten erzeugt. Dabei werden die Kupfernanopartikel aus der Tinte versintert. Nach dem Auftrag einer isolierenden Schicht, kann mittels Laserabtrag die Erzeugung von Vertical Interconnect Accesses (VIA) realisiert werden. Die Bearbeitung mit dem Laser ermöglicht hochintegrierten elektrischen Schaltungen, einschließlich Micro-VIA und Fine-Pitch-Kontakte für Area-Array-Chip-Packages auf 3D-Bauteilen zu integrieren. Die Laserbearbeitung wird auf Industrieanlagen durchgeführt, sodass die Technologie mit bestehenden Produktionslinien kompatibel ist.

Durch die Untersuchung der erzielbaren Eigenschaften der Kupfer- und Isolationsschichten, der Parametrisierung des Laserprozesse, der Zuverlässigkeit der VIA, sowie der Validierung der abschließend erfolgenden Bestückungs- und Lötprozesse wird die gesamte Prozesskette abgedeckt. Insbesondere auch kleine und mittelständische Unternehmen werden in die Lage versetzt, elektronische Bauteile kostengünstig und mit einer hohen Variabilität herzustellen. Dies ermöglicht umfangreiche Transfermaßnahmen in die Wirtschaft. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Projekt "3D-MLD" (21780 N/1) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.