Neue Basismaterialien Materialerprobung für 3D-MID- Komponenten. People Power Partnership
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- Kathrin Bergmann
- vor 7 Jahren
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1 Neue Basismaterialien Materialerprobung für 3D-MID- Komponenten Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 1/20
2 Inhalt Gliederung: Kurze Einführung zur MID-Technik MID-Materialien neue Anforderungen Erprobungsmethodik für neue Materialien Ausblick auf neue Materialien Gliederung Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 2/20
3 Kurze Einführung zur MID-Technik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 3/20
4 MID- Definition / Charakteristika Was ist ein MID? MID = Molded Interconnect Devices Was beinhaltet ein MID? Spritzgussteil elektrische Funktionalitäten mechanische Funktionalitäten Ausführung mit / ohne Bauteilbestückung Einführung Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 4/20
5 MID-Technologien - Gesamtübersicht Heissprägen eine ausgestanzte Metallfolie wird in ein Spritzgussteil gepresst (p/t) Umspritztes Stanzgitter ein ausgestanztes Metallgitter wird mit einem Spritzgussteil umspritzt 2K- Spritzguss ein metallisierbarer und ein nicht metallisierbarer Kunststoff werden ineinander gespritzt Laser-Direkt- Strukturierung ein metallisierbarer Kunststoff wird mit Laserstrahl aktiviert und dann selektiv metallisiert Laser- Subtraktiv- Strukturierung ein Spritzgussteil wird ganzflächig metallisiert und dann mit Laserstrahl die Met. partiell entfernt mittlere Werkzeugkosten hohe Werkzeugkosten hohe Werkzeugkosten mittlere Werkzeugkosten mittlere Werkzeugkosten Einführung Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 5/20
6 MID HARTING Applikationsfelder Automotive Sicherheitstechnik Automatisierung Medizintechnik Einführung Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 6/20
7 MID-Materialien neue Anforderungen Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 7/20
8 Iststand MID-Materialien Bei HARTING im Produktionseinsatz: Vectra E840i LDS für LDS-Prozess (High Level) Pocan DP 7102 für LDS-Prozess (Low Level) Vectra E130i/E820i Pd für 2K-Prozess (High Level) Potentiell für MID verfügbare Kunststoffe: Quelle: LPKF Iststand Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 8/20
9 Neue Kundenforderungen Kundenforderungen: Aktuelle Anforderungen: mechanische Eigenschaften Schlagzähigkeit / Stossfestigkeit elektrische Eigenschaften Permittivität (ε r ) / Isolationswiderstand thermische Eigenschaften Wärmeleitfähigkeit / Temperaturbeständigkeit / Wärmeausdehnung (CTE) optische Eigenschaften Farbe / Oberflächengüte chemische Beständigkeit / Autoklavierbarkeit (P-T-Belastung) Kostensenkung Iststand Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 9/20
10 Erprobungsmethodik für neue Materialien Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 10/20
11 Materialerprobung - Gesamtprozess Schritt 1: Ermittlung des Prozessfensters Schritt 2: Zuverlässigkeits- Vorprüfung Schritt 3: Prozess- Anpassung Schritt 4: Qualifikationsprüfung 2D-Muster (Plattenmaterial) Ermittlung der Lasereinstellungen DOE-Methodik Parameterbewertung eingeschränkt 2D-Muster (Plattenmaterial) Zuverlässigkeits-Vorprüfung optimierte Arbeitspunkte Belastung + Zuverlässigkeitsbewertung 3D-Muster (Demonstratoren / Produkte) Anpassung Spritzguss / Leiterbahn / AVT DOE-Methodik Parameterbewertung ausführlich 3D-Muster (Demonstratoren / Produkte) Qualifikationsprüfung + Freigabe optimierte Arbeitspunkte Belastung + Zuverlässigkeitsbewertung kpl Methodik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 11/20
12 Materialerprobung Schritt 1 Schritt 1: Ermittlung des Prozessfensters Prämisse: Metallisierungsprozess konstant halten DOE in der Laserstrukturierung / 2D-Muster Bewertung der Parameter: Über-/Untermetallisierung Schichtdicke Metallisierung Haftfestigkeit Rauheit Methodik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 12/20
13 Materialerprobung Schritt 2 Schritt 2: Zuverlässigkeits-Vorprüfung Prämisse: Prozesse aus Schritt 1 konstant halten optimierter Arbeitspunkt / 2D-Muster Bewertung der Zuverlässigkeit: Belastungen nach Normvorgabe Erfassung der Parameteränderungen Methodik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 13/20
14 Materialerprobung Schritt 3 Schritt 3: Prozessanpassung Prämisse: Prozessoptimierung zugelassen DOE in weiteren Prozessen (Spritzguss, Leiterbahngeometrie, AVT) Bewertung Parameter umfassend: EMPB Spritzguss Geometrievermessung LB Löttests usw Methodik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 14/20
15 Materialerprobung Schritt 4 / Prüfprogramm Inhalt der Prozessqualifikationen: Zuverlässigkeitsparameter Temperaturdauer- Test +125 C / 1000 h gem. IEC EN Temperatur- Wechsel-Test -40 C/+125 C, 1000 Zyklen gem. IEC EN Na Feuchte-Wärme- Test 85 C / 85% rel hum., 1000 h gem. IEC EN Schadgas-Test Gemischte Industrieluft, 21 days gem. IEC EN Kriterium vor/nach Belastung: Δ Parameter < 20% Geometrische Parameter (Linearmasse, Radien, Winkel) Elektrische Parameter (RD, RI, DU, ID) Methodik Neue Bisherige Basismaterialien Arbeiten zur MID Zuverlässigkeit Michael Grätz HARTING AG Biel 15/20
16 Materialerprobung Schritt 4 / Durchführung Schritt 4: Qualifikationsprüfung Prämisse: Prozesse aus Schritt 3 übernehmen optimierter Prozess aus Schritt 3 / 3D-Muster Belastung und Messung nach Vorgabe IEC und Prüfplan Methodik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 16/20
17 Aktuelle Arbeiten HARTING zu MID-Materialien Bei HARTING in Erprobung (Auswahl): PC/ABS für hohe mechanische Ansprüche / Kostensenkung PA-Materialien für SMT-Anwendungen / Kostensenkung PPSU für Medizinanwendungen / Autoklavierbarkeit neue Materialien für Rapid Prototyping Potentiell für MID verfügbare Kunststoffe: im Einsatz in Erprobung Quelle: LPKF Methodik Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 17/20
18 Ausblick auf neue Materialien Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 18/20
19 Materialentwicklung - Ausblick Heutige High-Tech Anwendungen in MID RFID-Tag Magnetfeldsensor Neue Materialgruppen für MID / LDS: Hochleistungsthermoplaste (PEEK u.a.) Duroplaste für LDS Keramikmaterialien für LDS Ausblick Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 19/20
20 Neue Basismaterialien MID Michael Grätz HARTING AG Biel 20/20
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