Lasergestütztes Verfahren zur selektiven Metallisierung von epoxidharzbasierten Duromeren zur Steigerung der Integrationsdichte für dreidimensionale mechatronische Package-Baugruppen

Unser alltägliches Leben in der modernen digitalen Kommunikationsgesellschaft stützt sich zunehmend auf Daten, die von mechatronischen Systemen mit Hilfe von Sensoren aus der Umwelt erfasst und verarbeitet werden. Aus den gewonnenen Informationen sollen Anwendungen zukünftig mehr und mehr Handlungen selbstständig ableiten und den Menschen einen Mehrwert generieren. Durch die stetige Steigerung der Funktionsintegrationsdichte innerhalb alltäglicher Anwendungen bei gleichzeitig reduziertem Bauraum vergrößern sich dabei die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Materialen innerhalb der Baugruppe. Die vorliegende Forschungsarbeit setzt an der Miniaturisierung elektrischer Leiterbahngeometrien auf dreidimensionalen mechatronisch-integrierten Bauteilen (3D-MID) an. Erfahrungen zeigen, ein frühes Versagen in Verbindung mit geringen Leiterbahnquerschnitten, hervorgerufen durch thermomechanische Spannungen zwischen den Polymersubstratmaterialien und den metallisierten elektrischen Leiterbahnen. Dazu wird die Verwendung alternativer epoxidharzbasierte Duromere untersucht, die im Spritzpress- und Spritzgießprozess verarbeiten werden können. Sie bieten im Vergleich zu den bisher typisch verwendeten thermoplastischen Materialien wie Polycarbonate, Polyamide und flüssigkristalline Polyamide einen deutlich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE). Die Forschungsschwerpunkte liegen dabei auf der Entwicklung eines chemisch basierten Aktivierungsverfahrens zur lasergestützten, selektiv-additiven Metallisierung eines Fine-Pitch Leiterbahnlayouts auf nichtleitenden Substraten. Durch die ideale Anpassung der Werkstoffe innerhalb des Multimaterialverbundes lassen sich die Einsatzmöglichkeiten von 3D-MID Anwendungen in den Bereich der Package-Baugruppen erweitern und den Grad der Miniaturisierung steigern.