Zu Einflüssen von Füllstoffen auf die Qualität selektiv metallisierter Schichten bei Kunststoffen

Laserstrukturierungsverfahren wie die Laserdirektstrukturierung (LDS) nach dem Verfahrensprinzip der Firma LPKF Laser & Electronics AG ermöglichen die Aufbringung dreidimensionaler Leiterbahnstrukturen auf Kunststoffsubstrate und damit verbunden die Herstellung spritzgegossener Schaltungsträger (engl. Molded Interconnected Devices, MID). Dabei werden ein durch Compoundierung in den Kunststoff eingebrachter Metallkomplex mittels Laserstrahlung selektiv aktiviert und die dadurch entstandenen Keime in einem zweiten Schritt außenstromlos metallisiert. Bei Laserstrukturierung und Metallisierung ergeben sich vielfältige Einflüsse. Besonders Füllstoffe, die dem Kunststoff zur Angleichung von dessen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf das Niveau des aufgebrachten Metalls zugegeben werden, beeinflussen Metallisierung und Schichteigenschaften. Im Speziellen betrifft dies sowohl das Anspring- und Abscheideverhalten, das sich in Schichtdicke und Homogenität widerspiegelt als auch die Haftfestigkeit. Vielfach sind diese Einflüsse allerdings noch nicht vollständig verstanden. Im Zuge dieser Arbeit soll daher der Einfluss von Füllstoffen auf das Metallisierungsergebnis untersucht werden. Dazu werden einem aromatischen Polyamid unterschiedliche Füllstofftypen und -formen definierter Anteile zugegeben. Weiterhin werden der Anteil einer ausgewählten Talkumtype sowie der Anteil an LDS-Additiv systematisch variiert. Die so hergestellten Kunststoff-Compounds werden mittels Spritzgießen zu Probekörpern weiterverarbeitet, laserstrukturiert und metallisiert. Daran anschließend wird die Metallisierungsqualität anhand der Schichtdicke und -homogenität charakterisiert und bewertet. In Verbindung damit wird auch die Haftfestigkeit der metallisierten Schichten auf dem Kunststoffsubstrat untersucht. Die Untersuchungen beinhalten weiterhin eine morphologische Analyse der Proben im Hinblick auf die Verteilung und Orientierung der Füllstoffe. Zur Bewertung der industriellen Anwendbarkeit werden die mechanischen Eigenschaften der Substrate charakterisiert. Dadurch soll ein Beitrag zum verbesserten Prozessverständnis für eine wirtschaftliche Fertigung sowie eine verbesserte Zuverlässigkeit im Betrieb derartiger Komponenten geleistet werden.