3D-MID
трехмерная электроника
- +7926 196-Ч2-Ч6
- 3D-MID Tech, Россия, г. Москва
- info@3d-mid.ru
О технологии 3D-MID
Обзор технологий производства MID изделий
3D-MID часто ассоциируется с процессом LDS (Laser Direct Structuring), который был внедрен немецким производителем лазерного оборудования LPKF Laser and Electronics AG в конце девяностых. Однако первые детали 3D-MID были изготовлены в начале 1980-х годов с использованием совершенно другого процесса, а именно процесса двустадийного литья.
В настоящее время существуют различные методы изготовления MID. Даже несмотря на то, что LDS в настоящее время является наиболее распространенным и зрелым процессом, все другие процессы имеют свой смысл существования, и нельзя сказать, что один процесс лучше или хуже другого - все зависит от конкретной задачи, ее тербований и ограничений. Тем не менее, стоит взглянуть на все процессы, чтобы выбрать правильный процесс для соответствующего приложения.
Ниже приведен список технологических подходов, которые находятся в настоящее время на рынке производства MID изделий на разных стадиях зрелости. Следует отметить, что современное состояние может быстро меняться из-за быстрого темпа технического развития, поэтому этот список не претендует на полноту.
| ТЕХНОЛОГИЯ | ПРЕЙМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ | ||
| Двустадийное литьё | ||||
| Два разных пластика формуются для создания одной детали, где только одна из двух смол является восприимчивым к осаждению металла. Этот материал строит цепь, другой материал заполняет изоляцию между проводниками. | + Простой процесс + Высокая зрелость + Эффективен для массового производства | – Тонкий шаг вряд ли возможен (линия/зазор > 400/400 мкм) – Изменения компоновки требуют изменения оснастки (сложно и дорого) | ||
| Прямое лазерное структурирование (LDS) | ||||
| Литье деталей из специального пластика с добавками. ИК-лазер используется для активации областей детали, которые должны быть покрыты металлом. Химическое покрытие используется для нанесения металла на активированные участки. | + Очень гибкий подход к созданию 3D-схем и легкое изменение макета + Могут быть легко созданы тонкие проводники | - Дорогой пластик по сравнению с обычными материалами из-за необходимых специальных добавок | ||
| Лазерное субстратное структурирование (LSS) | ||||
| Полностью покрытая подложка с тонким слоем меди. Лазером удаляется ненужная медь и в дальнейшем наращивается покрытие над оставшейся медью. | + Выгодно для высокого соотношения покрытой и непокрытой поверхности | – Дорого для низкого соотношения покрытой и непокрытой поверхности – Ограниченный выбор материалов подложки | ||
| Лазерное структурирование – химическая активация | ||||
| Селективность для проводников создается лазерным структурированием с последующей химической активацией лазерной структуры и нанесением покрытия. | + Независимость от добавок в смоле (более низкие затраты) | – Достижение селективности для схемы сложнее по сравнению с другими процессами | ||
| Литье со вставкой собранного пленочного носителя | ||||
| Отдельно изготовленную однослойную или многослойную гибкую пленку с рисунком схемы (и возможно смонтированных компонентов) помещают в инструмент для литья под давлением, а затем формуют из пластика. | + Широкий спектр стандартных пластиковых материалов может быть использован | – Не подходит для сложных филигранных 3D-схем | ||
| Структурная электроника в пресс-форме (IMSE) | ||||
| Он начинается с процесса IML (In-Mold-Labeling), поверх подложки IML наносится схема, включающая электронные компоненты, и переформовывается пластиковым материалом. | + Интеграция конструктивных косметических элементов, схем и электроники в одну формованную деталь | – Слишком много технологических этапов (трудно освоить весь производственный процесс) – Не подходит для сложных и точных 3D-схем | ||
| Фотохимическое структурирование | ||||
| Подлежащая покрытию структура создается с использованием специальных химических веществ и ультрафиолетового излучения. Палладий используется для активации структуры покрытия. | + Очень гладкая нано - поверхность + Легкая обработка | – Ограниченный выбор материалов подложки | ||
| Фотоизображение | ||||
| Этапы процесса: полное меднение, фоторезист, экспонирование, удаление фоторезиста и последующее нанесение покрытия. | + Хорошо известные технологические этапы (аналогично печатной плате) | – Только условно подходящие 3D-структуры FR6 (скорее для 2D/2.5 D) | ||
| Технология грунтовки | ||||
| Металлизированный грунтовочный слой, наносится, например, тампоном на подложку. Грунтовка в дальнейшем может быть металлизирована для создания электрической цепи. | + Простой процесс | – Отверстия и небольшие полости не могут быть активированы – Адгезия - это проблема | ||
| Нагретый штамп | ||||
| Горячее тиснение металлизированного слоя на подложку. | + Простой процесс | – Только условно подходит для 3D - структур (скорее для 2D/2.5 D) | ||
| Аэрозольная печать | ||||
| Проводящие материалы на основе наночастиц серебра или золота могут быть непосредственно напечатаны на подложке. | + Возможна печать конденсаторов и резисторов + Тонкие линии | – Медленно – Дорого | ||
| Струйная печать | ||||
| Цифровой инжекционный процесс печати. Особенно подходит для низковязких растворенных материалов, таких как органические полупроводники. | + Различные проводящие материалы могут быть напечатаны на самых разнообразных подложках + Тонкие линии | – Дорогие чернила – Медленно | ||
Как уже отмечалось выше - большинство обозначенных технологий представлены на рынке для широкого спектра применений. Какие то технологии лучше подходят для быстрого прототипирования изделий, какие то наиболее эффективны для серийного и крупносерийного производства. Следует отметить, что в России представлены часть этих технологий и что отрадно, они работают на отечественных материалах.