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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen
Schaltungsträgers, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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In
verschiedensten Vorrichtungen und in den verschiedensten Bereichen
ist es bekannt, Schaltungsträger,
insbesondere Leiterplatten, in die Vorrichtung zu integrieren. Dazu
werden bei Leiterplatten als Trägersubstrat
meist duroplastische Materialien, beispielsweise Phenol- und Epoxidharze,
eingesetzt. Es ist üblich,
flächige,
plattenartige, also zweidimensionale Schaltungsträger in dieser
Art herzustellen.
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Diese
festgelegte zweidimensional-flache Form ist jedoch nicht nur dort
schlecht anwendbar, wo ein geringer Raum für den Schaltungsträger vorhanden
ist, sondern insbesondere auch im Bereich der Integration von mechanischen
und elektrischen Funktionen. Daher wurden Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler
Schaltungsträger
bekannt.
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Eine
Möglichkeit
der Herstellung dreidimensionaler Schaltungsträger ist ein Spritzgussverfahren.
Dabei wird zunächst
ein beliebig geformter dreidimensionaler Grundkörper hergestellt, auf den später mit
dedizierten Geräten
die metallische Beschichtung, insbesondere die Leiterbahnen, sowie
elektrische und elektronische Bauteile, aber auch mechanische Bauteile,
aufgebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, elektrische sowie mechanische
Funktionen und Elemente auf nahezu beliebig geformten Trägerstrukturen
zu integrieren.
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In
einer anderen Variante zur Herstellung dreidimensionaler elektromechanischer
Schaltungsträger
wurde vorgeschlagen, Folienmaterialien zu verwenden. Bei den bekannten
Folienleiterplatten, die dreidimensional verformt werden können, handelt es
sich um Leiterplatten, bei denen Schaltungen auf thermoplastische
Folien, beispielsweise Polyimidfolien, aufgebracht werden. Um die
Stabilität
der resultierenden dreidimensionalen Form zu gewährleisten, ist es notwendig,
die Folien durch einen Träger
zu stabilisieren. Dazu ist es bekannt, beispielsweise metallische
Träger
zur besseren Wärmeableitung
oder Kunststoffträger,
beispielsweise Teile eines Gehäuses,
zu verwenden. Hier treten insbesondere bei der Bestückung der
Folienleiterplatten mit elektrischen, elektronischen oder auch mechanischen
Bauteilen Probleme auf, da die Folienleiterplatten zur mechanischen
Stabilisierung auf einen Träger
gebracht oder mittels Spritzguss hinterspritzt werden müssen.
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Beide
genannten Möglichkeiten
zur Herstellung dreidimensionaler Haltungsträger sind jedoch nicht nur durch
die aufwendigen, meist speziell für einen Schaltungsträger entwickelten
Herstellungsverfahren nachteilbehaftet. Die Materialeigenschaften, beispielsweise
die des eingesetzten Polyimides, lassen ein werkstoffliches Recycling
nicht zu.
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Ein
Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1 ist aus
DE 11 43 248 B .
Zur Herstellung eines dreidimensionalen Schaltungsträgers wird
dort eine gedruckte Leiterplatte, bei der die gedruckten Leiterzüge auf einem
thermoplastischen Material aufgebracht sind, an der zu biegenden
Stelle lokal erwärmt
und zu dem gewünschten Profil
gebogen.
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Aus
DE 101 51 242 A1 ist
ein Verfahren zur Herstellung einer mit elektronischen Bauelementen bestückten, dreidimensionalen
Leiterplatte bekannt, bei der eine flexible Leiterplatte verwendet
wird, auf der wenigstens ein Element aus einer Formgedächtnis-Legierung
angeordnet ist, das abhängig
von der Temperatur eine ihm aufgeprägte Form einnimmt, so dass
mittels der Formänderung
die flexible Leiterplatte dreidimensional verformt werden kann.
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Schließlich ist
aus
DE 16 65 852 A1 ein
Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Leiterplatte bekannt,
wobei die Leiterplatte aus einem Basismaterial aus strahlungsvernetzten
Polyolefinen besteht und nach Erwärmung in einem Erweichungsbereich in
eine Form gepresst wird, wonach die Fixierung durch Strahlungsvernetzung
der Polyolefine erfolgt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines dreidimensionalen Schaltungsträgers anzugeben, das die genannten
Nachteile überwindet
und eine möglichst aufwandarme
und einfache Herstellung des Schaltungsträgers in einem thermischen Umformverfahren erlaubt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 vorgesehen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
geht demnach von einem flachen und plattenartigen Grundkörper aus,
mithin einer zweidimensionalen Struktur. Nach Aufbringen einer metallischen
Beschichtung, insbesondere in Form von Leiterbahnen, handelt es sich
damit im Prinzip um eine ebene Leiterplatte. Da der Grundkörper aus
einem thermoplastischen Material besteht, kann er in einem geeigneten
Umformprozess in die gewünschte
dreidimensionale Endform gebracht werden. Mit besonderem Vorteil
ermöglicht dies,
die dreidimensionale Formgebung an das Ende des Herstellungsprozesses
eines dreidimensionalen Schaltungsträgers zu verschieben.
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Dabei
ist lediglich eine lokale Erwärmung
erforderlich. Soll beispielsweise als dreidimensionaler Schaltungsträger eine
gewinkelte Leiterplatte hergestellt werden, so ist es vollkommen
ausreichend, lediglich lokal zu erwärmen, also in dem Bereich,
in dem die Kante später
entstehen soll. Auf diese Weise bleiben der restliche Grundkörper und
die darauf aufgebrachten metallischen Beschichtungen, gegebenenfalls
auch Bauteile, unbeeinflusst. Bei komplexeren Formgebungen ist gegebenenfalls
eine großflächigere
Erwärmung
notwendig.
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Die
lokale Erwärmung
erfolgt induktiv. Bei induktiver Erwärmung ist mit besonderem Vorteil
eine Erwärmung
des thermoplastischen Materials von innen denkbar. Dazu ist vorgesehen,
dass in den Grundkörper
ein Metall oder eine Metallstruktur eingebettet oder ein damit versehener
Grundkörper
verwendet wird, welches oder welche für den Umformprozess durch Induktion
zur Erzeugung einer insbesondere lokalen Erwärmung verwendet wird. Im bereits
erwähnten
Beispiel der „geknickten
Leiterplatte wäre
es beispielsweise denkbar, ein oder mehrere Induktionsschleifen
in dem Bereich zu verorten, in dem später die Kante entstehen soll.
Vor der Behandlung in einem Umformwerkzeug während des Umformprozesses wird
eine lokale Erwärmung
durch ein entsprechendes Wechselfeld erzeugt. In diesem Bereich wird
das thermoplastische Material dann über seine Verformtemperatur
erwärmt,
so dass die Bearbeitung stattfinden kann.
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Insbesondere
ist es dabei möglich,
die übrige Prozessierung
vor dem Umformprozess, also in einer Ebene durchzuführen. So
können
beispielsweise Metallisierung, Strukturierung, Service- und Lötpastendruck,
Bestückung,
Löten und/oder
Leitkleben mit grundsätzlich
bekannten Methoden auf einer zweidimensionalen Fläche durchgeführt werden.
So kann beispielsweise vor dem Umformprozess ein Lötpastendruck
durchgeführt
werden. Dabei können
etablierte Standardverfahren, wie beispielsweise konventionelle
Print/Etech-Verfahren verwendet werden. Ebenso ist es möglich, dass
der Grundkörper
vor dem Umformprozess mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen
bestückt
wird. Der Einsatz bekannter leistungsfähiger Bestückungsautomaten ist daher möglich. Denkbar
ist auch, dass die Bauteile vor dem Umformprozess schon verlötet werden.
Ob dies möglich
ist, hängt
im Wesentlichen von der Materialwahl des thermoplastischen Grundkörpers ab, welche
im Folgenden noch näher
diskutiert wird, aber auch von spezifischen Designkriterien.
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Mit
besonderem Vorteil ist es daher möglich, kostengünstige,
robuste und allgemein bekannte, auf einer ebenen Fläche arbeitende
Verfahren und Gerätschaften
gewinnbringend einzuset zen, da ein großer Teil oder im Idealfall
alle anfallenden Prozessierungsschritte vor dem Umformprozess vorgenommen
werden können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren
können
somit auf einfache Art und Weise dreidimensionale Schaltungsträger mit
geringen Werkzeugkosten und kurzen Taktzeiten hergestellt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist in allen denkbaren Bereichen einsetzbar, so dass beispielsweise
Hochfrequenztechniken in der Medizintechnik und Anwendung in der
Automobiltechnik erschlossen werden. Im Bereich der Materialauswahl
sind Hochtemperaturanwendungen denkbar und darstellbar.
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Nachdem
vorteilhaft die Bearbeitung des Grundkörpers im Hinblick auf die Schaltungseigenschaften
bereits vor der Formgebung erfolgen kann, ist erfindungsgemäß schließlich der
Umformprozess vorgesehen, durch den der dreidimensionale Schaltungsträger gebildet
wird. Dabei kann im Rahmen des Umformpozesses eine lokale Erwärmung über die
Verformungstemperatur des thermoplastischen Materials, eine Positionierung
in einem Umformwerkzeug und die Umformung mittels des Umformwerkszeuges
erfolgen. Die Verwendung derartiger bekannter Umformwerkzeuge gestaltet
sich insbesondere im Hinblick auf Flexibilität günstiger als die im Stand der Technik
bereits bekannten Spritzgussverfahren. Insbesondere bei der Herstellung
in nur kleinen Stückzahlen
ist ein Umformwerkzeug vorteilhaft einsetzbar, wobei denkbar ist,
ein und dasselbe Umformwerkzeug zur Herstellung verschiedener dreidimensionaler
Formen zu verwenden.
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Bei
der Verwendung von elektrischen, elektronischen oder mechanischen
Bauteilen auf dem Schaltungsträger
muss insbesondere darauf geachtet werden, dass die Bauteile durch
den Umformprozess nicht zu starken Spannungen ausgesetzt werden.
Bei der Herstellung dreidimensionaler Schaltungsträger, die
keine solchen Bauteile aufweisen, ist jedoch eine beliebige Formgebung
möglich.
Als Beispiel seien hier Antennen genannt.
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Besonderen
Einfluss auf die Verarbeitungseigenschaften und die Eigenschaften
des fertigen dreidimensionalen Schaltungsträgers hat die Wahl des thermoplastischen
Materials, somit also die Ausgestaltung des Grundkörpers. Hergestellt
werden kann der flache, plattenartige Grundkörper beispielsweise durch allgemein
bekannte Pressverfahren.
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Vorzugsweise
kann ein Grundkörper
verwendet werden, dessen thermoplastisches Material eine Polymermatrix
mit wenigstens einem thermoplastischen Polymer umfasst. Die Verwendung
von Verbundwerkstoffsystemen mit thermoplastischer Polymermatrix
ermöglicht
elektronische Anwendungen im Hochfrequenzbereich oder bei erhöhten Temperaturen
(> 150° C), z. B.
im Motorraum. Als Polymer können
beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) und/oder Polyetherimid
(PEI) und/oder Polyimid (PI) und/oder Polyethersulfon (PESU) und/oder flüssigkristalline
Polymere (LCP) verwendet werden, selbstverständlich jedoch auch andere Hochleistungsthermoplaste.
Dabei sind insbesondere auch binäre
Mischungen und ternäre
Mischungen möglich. Beispiele
für binäre Mischungen
sind PEEK/PEI, PEEK/PESU, PEEK/LCP, PEI/PESU, PEEK/PI oder PI/PEI.
Als ternäre
Mischungen sind z. B. PEEK/PEI/LCP, PEEK/PESU/LCP, PEEK/PEI/PESU sowie
PEEK/PEI/PI denkbar. Durch die Verwendung solcher intrinsischer
Polymere entsteht ein schwer entflammbarer dreidimensionaler Schaltungsträger. Auch
ist Lötbadbeständigkeit
gegeben. Zusätzlich wird
ein werkstoffliches Recycling wie auch Schadstofffreiheit bezüglich toxischer
Flammschutzmittel (beispielsweise TBBA-Terabrombisphenol A) oder Synergisten,
beispielsweise Antimontrioxid, erreicht.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann als Polymer auch
ein strahlenvernetzbares Polymer, insbesondere strahlenvernetzbares
Polybutylenterephtalat und/oder strahlenvernetzbares Polyamid, verwendet
werden, wobei nach dem Umformprozess durch Bestrahlung des Schaltungsträgers eine
Strahlenvernetzung durchgeführt
wird. Durch den Einsatz strahlenvernetzbarer Polymere kann beim
Umformprozess eine sehr niedrige Verformungstemperatur im Vergleich
zu den zuvor genannten Hochleistungsthermoplasten erreicht werden. Während die
Verformungstemperatur strahlenvernetzbarer Polymere etwa 220° C beträgt, liegt
die der Hochleistungsthermoplasten im Bereich von 250-300° C. Durch
die verringerte Temperatur während
der Umformung wird es ermöglicht,
beispielsweise einen Lötpastendruck
in konventioneller Form auf einer ebenen Fläche, das bedeutet zweidimensional,
auszuführen.
Da der Umformprozess bei einer Temperatur durchgeführt werden
kann, die unterhalb der Schmelztemperatur des Lötmaterials liegt, kann die
Formgebung vor dem eigentlichen Verlöten stattfinden. Nach dem Umformprozess
wird das Material beispielsweise mittels α, β- oder UV-Strahlung oder auch thermisch
strahlenvernetzt, so dass thermische Stabilität hergestellt wird. Im zuvor
erwähnten
Beispiel kann dann problemlos die Verlötung nach dem Umformprozess
bei Temperaturen > 240° C erfolgen.
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In
einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann auch ein Grundkörper mit
Endlosfasern oder Langfasern, insbesondere Glas- oder Aramidfasern,
zur Stabilisierung der Polymermatrix verwendet werden. Die Faserverstärkung dient
somit der Stabilisierung des Grundkörpers sowie der Verbesserung der
mechanischen Eigenschaften. Verwendet werden können beispielsweise Glas- oder
Aramidfasern mit unterschiedlichen Textilsystemen. Denkbar sind gerichtete
Fasern in Gewebeform, aber auch Matten- bzw. Vliesstrukturen. Bei
den Endlosfasern kann es sich um kontinuierliche Endlosfasern mit
einer Länge größer als
50 mm handeln. Denkbar ist auch der Einsatz kontinuierlicher Langfasern,
deren Länge
im Bereich von 5-50 mm liegt.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein Grundkörper verwendet
werden, in dessen Polymermatrix wenigstens ein Keramikmaterial,
insbesondere als Pulver, zur Einstellung von Materialeigenschaften
eingebracht ist. Dann kann der Grundkörper mit seinen Eigenschaften
ideal auf sein Anwendungsgebiet angepasst werden. Für Hochfrequenzanwendungen
ist beispielsweise eine Anpassung der Dielektrizitätskonstante
denkbar.
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Damit
ein Schaltungsträger
entsteht, ist ferner eine metallische Beschichtung erforderlich.
Unter der metallischen Beschichtung sind im Rahmen der vorliegenden
Erfindung nicht nur Leiterbahnen zu verstehen, sondern beispielsweise
auch Anschlusspads oder metallisierte Flächen, beispielsweise in der
Hochfrequenztechnik. Zum Aufbringen der metallischen Beschichtung
sind alle grundsätzlich
bekannten Varianten denkbar, so dass es einen Metallisierungsprozess
und/oder einen Strukturierungsprozess und/oder das Aufbringen eines
Primers umfassen kann. Die Metallisierung kann beispielsweise durch
einen Auflaminierungsvorgang erfolgen. Dabei werden Metallfolien,
beispielsweise Elektrolytkupferfolien, mittels eines Pressprozesses
aufgebracht. Beim Auflaminieren muss je nach spezifischem Anforderungsprofil
die Behandlung der Metallfolien angepasst werden, um beispielsweise
eine optimale Haftfestigkeit oder gewünschte Hochfrequenzeigenschaften
zu gewährleisten.
Eine andere, beispielhaft genannte Möglichkeit ist der Einsatz eines
Direktmetallisierungsverfahrens über
einem sprühbaren, hochtemperaturbeständigen Primer.
Hierbei wird zunächst
ein sogenannter Primer auf die Grundkörperoberfläche aufgebracht, um eine metallisierbare Schicht
zu erzeugen. Anschließend
wird die gewünschte
metallische Beschichtung aus beispielsweise Kupfer, Nickel, Silber
und Gold durch chemische und/oder galvanische Verfahren in nasschemischen
Prozessen abgeschieden. Zur beispielhaften Darstellung seien zwei
Varianten für
Primersysteme mit metallischen funktionellen Komponenten näher erläutert. Zum
einen können
Primer ohne Trägerwerkstoff
verwendet werden, die adsorptiv in eine vorzugsweise polare Polymeroberfläche eingelagert werden.
Diese Keime dienen zur reduktiven Abscheidung von Kupfer oder Nickel
aus autokatalytischen Prozessen. Die entstandenen Startschichten
können dann
nahezu beliebig weiter galvanisch prozessiert werden. Wird ein Trägerwerkstoff
verwendet, so können
Metallpartikel mit einer statistischen Verteilung in den Trägerwerkstoff,
beispielsweise Epoxidharz, eingebracht und auf den zu metallisierenden
Werkstoff aufgebracht werden. Vor der Metallisierung muss dann die
Primär-Oberfläche zur
Freilegung der Metallpartikel aufgeschlossen oder angeätzt wer den. Neben
dem Verfahren unter Verwendung eines Primers können auch physikalische Verfahren,
beispielsweise PVD-Verfahren
(Physical Vapor Deposition) verwendet werden, mit denen beispielsweise sehr
dicke Schichten (z. B. 18 μm
Cu) kostenorientiert abgeschieden werden können.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist es auch möglich, dass
ein zumindest teilweise mit einer Deckschicht beschichteter Grundkörper verwendet
wird. Eine solche Deckschicht kann aus demselben thermoplastischen
Material wie der Grundkörper bestehen,
aber auch aus anderen Thermoplasten. Auch diese Weise ist denkbar,
beispielsweise auf einen Polyimid-Grundkörper eine Polyimid-Folie aufzulaminieren,
die so strukturiert ist, dass sie letztendlich eine Lötmaske bildet.
Eine solche strukturierte Deckschicht kann zusätzlich oder alternativ auch
dazu dienen, eine glatte Oberfläche
für das
Gesamtsystem bestehend aus Trägersubstrat,
Deckschicht und elektrisch leitender Schicht zu erreichen. Insbesondere
kann der Grundkörper
sowohl eine obere Deckschicht als auch eine untere Deckschicht aufweisen. Die
Deckschicht kann stoffschlüssig
mit dem Material des Grundkörpers
verbunden sein.
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Neben
dem Verfahren betrifft die Erfindung auch einen dreidimensionalen
Schaltungsträger,
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt wurde.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen
Schnitt durch einen Grundkörper
zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren,
und
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2 -
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4 Skizzen
zur Erläuterung
des Umformprozesses.
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1 zeigt
einen Grundkörper 1 zur
Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren.
Er besteht aus einem thermoplasti schen Material 2, das
hier als eine Polymermatrix ausgebildet ist. Der Grundkörper 2 ist
ersichtlich eben und plattenartig ausgebildet.
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Zur
Auswahl der Polymere in der Polymermatrix sind im Wesentlichen zwei
Alternativen gegeben. Zum einen können Hochleistungsthermoplaste verwendet
werden, das bedeutet, lötbadbeständige und
schwer entflammbare Polymere wie z. B. PEEK, PEI, PESU, LCP und/oder
PI, wobei auch Mischungen der genannten Polymere möglich sind.
Alternativ ist es denkbar, als Polymere strahlenvernetzbare Polymere,
beispielsweise strahlenvernetzbares Polybutylenterephtalat oder
strahlenvernetzbares Polyamid sowie selbstverständlich auch Mischungen strahlenvernetzbarer
Polymere, zu verwenden. In dieser Variante sind niedrige Verformungstemperaturen
erreichbar, wobei nach der Verformung durch die Strahlenvernetzung
Hochtemperaturbeständigkeit
erreicht werden kann. Dann ist es möglich, die Verlötung nach
dem Umformprozess vorzunehmen.
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Bei
der Polymermatrix handelt es sich um einen Faserverbundwerkstoff,
es liegt also zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und
zur Stabilisierung des Grundkörpers 1 eine
Verstärkung durch
Fasern 3 vor, die aus Übersichtlichkeitsgründen in 1 nur
teilweise dargestellt sind, sich jedoch selbstverständlich über den
gesamten Grundkörper 1 erstrecken.
Als Fasern 3 kommen Glas- oder Aramidfasern in Frage. Die
Fasern 3 können
gerichtet in Form eines Gewebes vorliegen, denkbar sind jedoch auch
Matten- bzw. Vliesstrukturen.
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Durch
optional mögliche
Beimischung eines keramischen Pulvers 4, das ebenso der Übersichtlichkeit
halber nur teilweise gezeichnet ist, ist auch die Anpassung weiterer
Materialeigenschaften möglich.
Beispielsweise kann so die Dielektrizitätskonstante bei Hochfrequenzanwendungen
auf einen geeigneten Wert gebracht werden.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
ein Metall oder eine Metallstruktur 5 in das Material 2 einzubringen.
Dies kann vor zugsweise lokal geschehen, wenn im Umformprozess lediglich
an fest definierten Stellen eine Verformung stattfindet, beispielsweise,
wenn ein gewinkelter dreidimensionaler Schaltungsträger hergestellt
werden soll. Dann erstreckt sich die Metallstruktur 5,
wie hier angedeutet, entlang der vorgesehenen Sollknickkante 6.
Auf induktive Weise ist nun eine lokale Erwärmung möglich, indem in die Metallstruktur
bzw. die Metallstrukturen 5 ein Strom induziert wird, woraus
durch Widerstand eine Erwärmung
erfolgt. Mit solchen Metallstrukturen 5 ist es daher möglich, definiert
eine lokal begrenzte Erwärmung
zu ermöglichen.
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Um
in einem Verfahren einen dreidimensionalen Schaltungsträger aus
dem Grundkörper 1 herstellen
zu können,
wird dieser zunächst
auf wenigstens einer Seite, möglicherweise
jedoch auch auf Ober- und Unterseite, mit einer metallischen Beschichtung
versehen, die bei 7 angedeutet ist. Dazu sind grundsätzlich verschiedene
bekannte Verfahren denkbar, beispielsweise kann der Vorgang des
Aufbringens einen Metallisierungsprozess, einen Strukturierungsprozess
und das Aufbringen eines Primers 16 umfassen. Der Primer 16 ermöglicht dabei,
dass eine metallische Beschichtung stoffschlüssig aufgebracht werden kann.
Danach können
durch übliche Prozesse,
beispielsweise nasschemisches Abscheiden, die gewünschten
Metalle aufgebracht werden. Eine Strukturierung kann additiv, substraktiv
oder auch semiadditiv erfolgen. In einer anderen Variante kann die
Metallisierung auch durch Auflaminieren einer Metallfolie, beispielsweise
einer Elektrolytkupferfolie, erfolgen. Relevant ist hierbei, dass
die Vorgänge
auf dem flachen, also im Wesentlichen zweidimensionalen Grundkörper 1 erfolgen.
Es können
daher für
flache Leiterplatten bekannte Verfahren verwendet werden.
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Die
metallische Beschichtung 7 kann dabei Leiterbahnen 8,
Anschlusspads 9 und metallisierte Flächen 10 umfassen.
Soll weiterhin eine Bestückung
mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen durchgeführt werden,
so wird danach auf dem Grundkörper
ein Lötpastendruck
durchgeführt.
Auch dieser kann auf die von zweidimensionalen Leiterplatten her
bekannten Arten ohne größeren Aufwand erfolgen.
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Nach
dem Lötpastendruck
erfolgt die Bestückung
von elektrischen, elektronischen oder auch mechanischen Bauteilen
auf dem noch immer flachen Grundkörper. Ein Bauteil 11 ist
in 1 beispielhaft dargestellt, selbstverständlich kann
auch eine größere Zahl
von Bauteilen 11 vorgesehen sein. Zur Bestückung können bekannte,
leistungsfähige Bestückungsautomaten
verwendet werden.
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Umfasst
das Material 2 lötbadbeständige Hochleistungsthermoplaste
mit einer recht hohen Verformungstemperatur, so kann das Verlöten in einem
folgenden Schritt stattfinden. Es ist jedoch auch möglich, das
Verlöten
erst nach dem Umformprozess durchzuführen.
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Der
fertig bestückte
und mit der metallischen Beschichtung 7 versehene Grundkörper 1 wird
erst jetzt, also nach Metallisierung und Strukturierung, Lötpastendruck,
Bestückung
mit Bauteilen und gegebenenfalls Verlöten, wobei demnach die für flache Leiterplatten
geeigneten Prozesse problemlos angewendet werden konnten, in die
gewünschte
dreidimensionale Form gebracht, so dass der dreidimensionale Schaltungsträger entsteht.
Dies wird an einem Beispiel in den 2-4 näher erläutert.
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2 zeigt
den Grundkörper 1,
der durch eine Einrichtung 12 in einem Bereich 13 lokal
erwärmt
wird. Die lokale Erwärmung
kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Ist, wie bereits
erwähnt,
eine Metallstruktur 5 in dem Grundkörper 1 vorgesehen,
insbesondere im Bereich 13, so ist eine induktive Erwärmung möglich. Selbstverständlich kann
die lokale Erwärmung
auch mittels anderen Verfahren, beispielsweise durch ein Heißluftgebläse oder
durch eine Widerstandsheizung, erfolgen.
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Wie
in 3 dargestellt ist, wird der Grundkörper 1,
lokal erwärmt
im Bereich 13, dann einem Umformwerkzeug 14, das
hier nur schematisch angedeutet ist, zugeführt. Erstreckt sich der Bereich 13 entlang
einer Kante 6 linear über
die Breite des Grundkörpers 1,
so kann die Formgebung nun durch Abknicken realisiert werden, wie
durch den Pfeil A angedeutet ist.
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Im
Beispiel entsteht der in 4 dargestellte dreidimensionale
Schaltungsträger 15,
eine gewinkelte Leiterplatte.
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Sind
in der Polymermatrix des Materials 1 strahlenvernetzbare
Polymere enthalten, so wird nach dem Umformprozess noch eine Strahlenvernetzung
durchgeführt.
Dazu werden die Polymere durch Einsatz von beispielsweise UV-Licht
vernetzt, so dass die dreidimensionale Struktur ausgehärtet wird. Ist
in einem solchen Fall noch keine Verlötung vorgenommen, so kann nach
der Strahlenvernetzung nun beispielsweise ein Reflow-/Wellen-/Dampfphasenlötprozess
bei Temperaturen von insbesondere > 240° C eingesetzt
werden.
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Selbstverständlich sind
auch andere, insbesondere komplexere, Formen als die hier dargestellte Abwinkelung
denkbar. Dabei ist jedoch insbesondere darauf zu achten, dass gegebenenfalls
vorgesehene bestückte
Bauteile keinen zu großen
Spannungen unterworfen werden sollten.