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www designelektronik de DESIGN&ELEKTRONIK 08 2020 13 Über Harting 3D-MID Harting 3D-MID ist der der größte Lieferant von 3D-MID-Komponenten außerhalb Asiens und bietet die vollständige Wertschöpfungskette für 3DMID-Technologien unter einem Dach Dies umfasst die Entwicklung und das Prototyping von kundenspezifischen Produkten Spritzguss Laserdirektstrukturierung Metallisierung Aufbauund Verbindungstechnik und Endprüfung Kerngeschäft ist die Produktion mechatronischer Komponenten für Automobilbau Industrie Medizintechnik und Sensorik elektronischen Bauteil Ein Temperatursensor lässt sich somit für die Temperaturmessung im Gehäuse einsetzen ohne dass das Messresultat durch die Abwärme von weiteren Komponenten auf der PCB beeinflusst wird Eine LED kann auf diese Weise in einem Abstand zur Leiterkarte platziert und somit mögliche Abschattungen durch umliegende Komponenten vermieden werden Bild 1 ■ Antennenfunktion Der Bauteilträger kann mit unterschiedlichen Grundpolymeren bestehen Dabei können elektrische Eigenschaften wie Dielektrizitätskonstante und Verlustfaktor der Materialien berücksichtigt werden die für Antennen geeignet sind Das anwendungsspezifische Antennenlayout kann für verschiedene Applikationen im Megaund Gigahertz-Bereich verwendet werden zum Beispiel Bluetooth WiFi ZigBee oder 5G ■ Besonderheiten der 3D-MID-Technologie Bei der 3D-MID-Technologie wird der Grundkörper im Spritzgussverfahren hergestellt wobei der thermoplastische Kunststoff mit einem nichtleitenden anorganischen Additiv versehen ist Damit dieses Material elektrische Leiterbahnen aufnehmen kann werden die Additive im Kunststoff durch eine Laserdirektstrukturierung LDS »aktiviert« Dabei beschreibt der Laserstrahl die für die Leiterbahnen vorgesehenen Flächen und es entsteht eine mikroraue Struktur Die freigesetzten Metallpartikel bilden die Kerne für die anschließende chemische Metallisierung Auf diese Weise werden auf dem dreidimensionalen Grundkörper elektrische Leiterbahnen aufgebracht Der verwendete Kunststoff verfügt über eine hohe Wärmebeständigkeit und lässt sich somit im Reflow-Ofen löten Harting setzt die gesamte 3D-MIDProzesskette seit über zehn Jahren von der Projektidee bis zum bestückten Serienprodukt im eigenen Haus um Die Technologie wird für Anwendungen unter anderem in der Medizintechnik in der Industrieund Unterhaltungselektronik bis hin zu sicherheitsrelevanten Bauteilen in der Automobilindustrie eingesetzt Der mit diesem Verfahren entwickelte Bauteilträger ist flexibel für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar So kann er mit mehreren Sensoren bestückt werden die z Bfür eine Messung in drei Achsen X Y Zausgerichtet werden Die Bauteile können gleichzeitig auf zwei parallele Flächen auf der Vorderund der Rückseite sowie auf der Stirnfläche aufgebracht werden ■ Spart zwei Drittel der Kosten Elektronische Bauteile wie LEDs ICs Fotodioden und Sensoren bestückt Harting automatisch direkt auf den Bauteilträger Die Gesamtkosten für den Bauteilträger sind im Vergleich zu Flex-LeiterplattenLösungen um zwei Drittel geringer Der Kostenvorteil ergibt sich durch den Wegfall des oft komplexen Handlings flexibler Leiterplatten wie Bestücken Kleben und Montieren Das Verfahren ist selbst bei kleinen Stückzahlen im Vorteil da der Bauteilträger unverändert für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden kann und keine Kosten für ein neues Spritzgusswerkzeug entstehen Im Vergleich zu Flex-Leiterplatten lassen sich die Bauteile präziser und höherer Reproduzierbarkeit positionieren Als weiteren Vorteil des Bauteilträgers nennt Harting die geringe Projektlaufzeit bis zur Auslieferung fertiger Komponenten Da der Kunststoffträger unverändert bleibt reichen Vorgaben zur Platzierung der elektronischen Bauteile Daraus erstellt das Unternehmen einen fertigungsoptimierten Layoutvorschlag Für die Anpassung Bild 2 Da sich die Schaltungsträger per Tape & Reel automatisch bestücken lassen entfällt das oft kostenintensive manuelle Handling mit flexiblen Leiterplatten Bild 1 Mit dem 3D-MID-Bauteilträger von Harting lassen sich LEDs in einem Abstand zur Leiterkarte platzieren und somit mögliche Abschattungen durch umliegende Komponenten vermeiden der elektrischen Leiterbahnen an die jeweilige Anwendung reicht eine Anpassung des Laserprogramms aus Die Auslieferung der ersten Muster aus der Fertigung ist nach Freigabe durch den Kunden und der Anlieferung der Komponenten innerhalb von zwei bis drei Wochen möglich falls nötig auch schneller Die kleinere Bauform des Bauteilträgers ist für Komponenten der Größe SOT23 und kleiner vorgesehen mit den filigranen Abmessungen von ca 5 mm × 4 mm × 3 mm Bild 2 Elektronische Bauteile lassen sich direkt auf den neuen Bauteilträger automatisch bestücken Das oft komplexe Handling flexibler Leiterplatten entfällt Die Kosten sind dadurch um bis zu zwei Drittel geringer rh