Безлитографическое производство датчиков и микросистем
Рынок сенсорных приложений велик: большое количество микросистем используется в ИТ и телекоммуникационном секторе, автомобильной и аэрокосмической промышленности, машиностроении и растениеводстве. Эти электронные компоненты основаны на "пластинах" – тонких кусочках материала, обычно кремния, на которые наносятся тонкие пленки.
Производство и дальнейшая обработка кремниевых пластин очень трудоемки и дорогостоящи. Институт технологии микропроизводства, входящий в состав Ганноверского университета Лейбница (IMPT), исследовал альтернативные методы производства сенсоров. Исследование показало, что модифицированный полиэфирэфиркетон (PEEK) может заменить дорогостоящие подложки из кремния. Для изготовления функционального демонстратора (датчика температуры и магнитного поля) методом литья под давлением с лазерным прямым структурированием (LDS) был использован материал TECACOMP PEEK LDS black 1047045 – высокоэффективный компаунд фирмы Ensinger.
Литье под давлением и лазерное прямое структурирование: три стадии производства вместо семи
Производство закрытого датчика, который может быть легко интегрирован в процессы сборки печатных плат, включает в себя три этапа производства:
- На первом этапе подложки изготавливаются из активируемого лазером пластика в процессе литья под давлением. Это включает в себя предопределенные структуры датчиков, а также вертикальные межсоединительные проходы (VIAs) для сквозных соединений.
- Следующим этапом является лазерное "сверление" отверстий и активация LDS-совместимого полимера с помощью безтокового селективного осаждения металлов.
- Затем катодным напылением наносится неструктурированный сенсорный слой. Затем необходимые структуры подвергаются воздействию в процессе CMP (химико-механическая полировка).
Прототип датчика на базе полимера TECACOMP PEEK LDS
Термопласты позволяют производить доступные по цене сенсоры
Помимо сокращения количества технологических стадий, использование высокоэффективных полимеров, активируемых лазером, вместо кремния в качестве подложки для изготовления пластин также может принести значительную экономическую выгоду для производства. Стефан Бур, менеджер сегмента приложений для MID/LDS в Ensinger, видит огромный потенциал в этом инновационном приложении: “В секторе электроники полимер PEEK, в частности, становится все более важным благодаря своим особым свойствам. Исследование IMPT показало, что наш компаунд TECACOMP PEEK LDS, который является уникальным на рынке, может быть использован в качестве материала подложки. В первоначальных приложениях датчик показывал около 75 процентов производительности обычного датчика на основе кремния. Производственные затраты показали потенциальную экономию в 90 процентов.” Энсингер уверен, что в будущем малые и средние компании также смогут производить экономически эффективные подложки для микросистемной технологии с использованием метода LDS. “По этой причине мы инвестируем в развитие этих приложений. Наш новый продукт, TECACOMP PEEK LDS grey, уже оптимизирован для приложений, которые предъявляют особенно высокие требования к поверхностям”, - объясняет Стефан Бур.
Области применения
Соединения TECACOMP PEEK LDS могут представлять интерес для датчиков в электротехнике, машиностроении и медицинской технике. Потенциальными областями применения являются датчики положения (датчики AMR и GMR), вихретоковые датчики, датчики температуры для измерений в лабораторных или промышленных процессах (тонкопленочные Pt-датчики) или преобразователи постоянного тока.
Профиль пластика: TECACOMP PEEK LDS black 1047045 compound
Когда дело доходит до производства микросистем, LDS предъявляет особенно высокие требования к полимеру. В течение многих лет Ensinger разрабатывает термопластичные соединения для прямого лазерного структурирования и в настоящее время является единственным специалистом по пластикам, который может предложить взгляд, сертифицированный для метода LDS LPKF Laser & Electronics AG.
TECACOMP PEEK LDS black 1047045 оптимизирован минеральными наполнителями. Материал чрезвычайно термостойкий (до 260°C и длительный срок службы), имеет очень хорошую прочность сварного шва, хорошую адгезионную прочность и обладает высокой химической стойкостью к растворителям. Кроме того, TECACOMP PEEK LDS имеет очень низкий коэффициент линейного теплового расширения, который ближе к металлу, чем ко многим другим пластмассам.