Leiterplattendrucker

Moderne Sensor- und Elektronikentwicklung erfordert den Einsatz innovativer Fertigungstechnologien. Daher setzt das Fraunhofer-Zentrum für Sensor-Intelligenz ZSI unter anderem auf neuartige Verfahren wie den 3D-Leiterplattendruck.

Diese Art der Fertigung eröffnet den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer ZSI eine Vielzahl neuer Möglichkeiten, da der klassische Lagenaufbau, wie man ihn von konventionell gefertigten Leiterplatten kennt, entfällt.

Das Verfahren ermöglich vielmehr die dreidimensionale Gestaltung von Platinen, Antennen und Sensoren innerhalb der technologischen und technischen Grenzen des Verfahrens sowie der Fertigungsanlage.

Das verwendete System setzt dazu auf dualen Inkjet-Druck. Hierbei werden zwei unterschiedliche Materialien, ein Epoxidharz als Dielektrikum sowie eine mit Silbernanopartikeln versetzte Tinte, als leitfähiges Material für Leiterbahnstrukturen eingesetzt. 

Technisch sind dabei Leiterbahnstrukturen mit einer minimalen Breite von bis zu 75 µm und einer kleinstmöglichen Dicke von 17 µm möglich. Der Bauraum von 160 mm x 160 mm x 5 mm kann dabei vollständig dreidimensional ausgeschöpft werden.

Das Herstellungsverfahren ermöglicht eine schnelle und unkomplizierte Fertigung von Leiterplattenprototypen in verschiedenen Varianten und ohne signifikante Wartezeit.

Klassische Leiterplattenstrukturen in Formaten wie ODB++ oder Gerber lassen sich dabei ebenso herstellen wie völlig freigeformte Leitbahnstrukturen ohne festen Lagenaufbau, was gerade im Bereich höherer Frequenzen einen enormen Vorteil hinsichtlich Signalintegrität mit sich bringt.

So können Leiterplatten bis ins kleinste Detail auf die jeweilige Anwendung und Anforderung hin optimiert, angepasst und produziert werden.

1. Ersetzen von Durchkontaktierungen/Vias durch fließende Übergänge (HF-Anwendungen)
2. Das Einbetten von Bauteilen (Erhöhung der Packungsdichte)
3. Das Drucken von Bauteilen (Spulen, Kondensatoren, Widerstände)
4. Übergänge zwischen starren und flexiblen Bereichen

Im Bereich der Sensorentwicklung und -fertigung verschafft uns diese Technologie ebenso einen enormen Vorteil.

Sensoren und Sensorsystem lassen sich damit direkt an die zu prüfende Geometrie, wie doppelt gekrümmte Oberflächen, anpassen. Zum anderen können z. B. auch induktive Sensoren selbst als Freiform so gestaltet werden, dass diese hinsichtlich ihrer Feldausbreitung und einhergehenden Empfindlichkeit optimal an die jeweiligen Anforderungen angepasst sind.

Des Weiteren können die so entwickelten Sensoren direkt um entsprechende Elektronik ergänzt werden, was sich positiv auf deren Signalqualität auswirkt.