[go: up one dir, main page]

DE102023105398A1 - Additively manufactured MID electronic component - Google Patents

Additively manufactured MID electronic component Download PDF

Info

Publication number
DE102023105398A1
DE102023105398A1 DE102023105398.1A DE102023105398A DE102023105398A1 DE 102023105398 A1 DE102023105398 A1 DE 102023105398A1 DE 102023105398 A DE102023105398 A DE 102023105398A DE 102023105398 A1 DE102023105398 A1 DE 102023105398A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carrier
plastic
conductor
electronic component
core body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023105398.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Norbert Staudigel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Aviation Laupheim GmbH
Original Assignee
Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Aviation Laupheim GmbH filed Critical Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority to DE102023105398.1A priority Critical patent/DE102023105398A1/en
Publication of DE102023105398A1 publication Critical patent/DE102023105398A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/005Contacting devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54Electroplating of non-metallic surfaces
    • C25D5/56Electroplating of non-metallic surfaces of plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0014Shaping of the substrate, e.g. by moulding
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Trägers (4) für ein MID-Elektronikbauteil (2), wird mit einem additiven Fertigungsverfahren ein Kernkörper (12) mit Aussparungen (14) an der Oberfläche (8) des Trägers (4) aus einem ersten Kunststoff (18a) hergestellt und die Aussparungen (14) mit Startelektroden (16) aus einem zweiten Kunststoff (18b) gefüllt die an der Oberfläche (8) des Trägers (4) Leiterbereiche (10) für Leiter (6) bilden und die den Träger (4) komplettieren, wobei der erste Kunststoff (18a) die elektrischen Leiter (6) auf den Startelektroden (16) voneinander isoliert und der zweite Kunststoff (18b) sich zur unmittelbaren Aufbringung der Leiter (6) durch ein Elektro-Galvanik-Verfahren eignet.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines MID-Elektronikbauteils wird der Träger (4) durch das Verfahren hergestellt und mit dem Elektro-Galvanik-Verfahren die Leiter (6) auf dem Träger (4) aufgebracht.
Ein Träger (4) enthält den Kernkörper (12) aus dem ersten Kunststoff (18a) und die Startelektroden (16) aus dem zweiten Kunststoff (18b).
Ein MID-Elektronikbauteil (2) enthält den Träger (4) und elektrische Leiter (6) auf dessen Leiterbereichen (10).

Figure DE102023105398A1_0000
In a method for producing a carrier (4) for a MID electronic component (2), a core body (12) with recesses (14) on the surface (8) of the carrier (4) is produced from a first plastic (18a) using an additive manufacturing process, and the recesses (14) are filled with starting electrodes (16) made of a second plastic (18b) which form conductor regions (10) for conductors (6) on the surface (8) of the carrier (4) and which complete the carrier (4), wherein the first plastic (18a) insulates the electrical conductors (6) on the starting electrodes (16) from one another and the second plastic (18b) is suitable for the direct application of the conductors (6) by an electroplating process.
In a method for producing a MID electronic component, the carrier (4) is produced by the method and the conductors (6) are applied to the carrier (4) by the electroplating method.
A carrier (4) contains the core body (12) made of the first plastic (18a) and the starting electrodes (16) made of the second plastic (18b).
A MID electronic component (2) contains the carrier (4) and electrical conductors (6) on its conductor areas (10).
Figure DE102023105398A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein MID-Elektronikbauteil (Mechatronic Integrated Device).The invention relates to a MID electronic component (Mechatronic Integrated Device).

Aus der DE 10 2014 206 558 A1 ist ein MID-Herstellungsverfahren bekannt, in Form der Laser-Direkt-Strukturierung (LDS). Bei der LDS werden metallische Keime, z. B. kleine Metall-Partikel, in das Kunststoff-Material aufgenommen, das nachfolgend durch das Spritzguss-Verfahren geeignet geformt wird. Anschließend erfolgt eine Strukturierung durch einen Laser, bei dem in einem zu strukturierenden Oberflächenbereich die MetallKeime freigelegt werden. Nachfolgend wird der Oberflächenbereich bzw. der gesamte Spritzguss-Körper in einem Galvanisierungsbad, z. B. in einer Lösung mit CU-Ionen, einer passiven Galvanisierung unterworfen. Es tritt somit eine chemische Galvanisierung aufgrund der Potentialdifferenz der Metallkeime und der Kupfer-Ionen in der Lösung auf, durch die eine erste Metallisierungsschicht ausgebildet wird, im Allgemeinen aus unlegiertem Kupfer. Nachfolgend kann nach Ausbildung der ersten Metallschicht der passiven Galvanisierung eine aktive Galvanisierung erfolgen, indem an die einzelnen ausgebildeten Leiterbahnen ein elektrisches Potential, d. h. eine elektrische Spannung gegenüber einem geeigneten Galvanisierungs-Bad angelegt wird. Eine aktive Galvanisierung ist prozesstechnisch schneller ausbildbar und ermöglicht den Einsatz gezielter Materialien, z. B. zur Ausbildung einer Legierung aus Gold und Nickel, mit einer höheren Duktilität und besseren Materialeigenschaften.From the DE 10 2014 206 558 A1 A MID manufacturing process is known in the form of laser direct structuring (LDS). In LDS, metallic nuclei, e.g. small metal particles, are incorporated into the plastic material, which is then suitably shaped using the injection molding process. This is followed by structuring using a laser, which exposes the metal nuclei in a surface area to be structured. The surface area or the entire injection molded body is then subjected to passive galvanization in a galvanization bath, e.g. in a solution with CU ions. Chemical galvanization thus occurs due to the potential difference between the metal nuclei and the copper ions in the solution, which forms a first metallization layer, generally made of unalloyed copper. After the first metal layer of passive galvanization has been formed, active galvanization can then take place by applying an electrical potential, i.e. an electrical voltage to a suitable galvanization bath, to the individual conductor tracks formed. Active galvanization can be carried out more quickly and enables the use of specific materials, e.g. to form an alloy of gold and nickel with higher ductility and better material properties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen im Hinblick auf MID-Elektronikbauteile vorzuschlagen.The object of the present invention is to propose improvements with regard to MID electronic components.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The object is achieved by a method according to patent claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention and other categories of invention emerge from the further claims, the following description and the attached figures.

Das Verfahren dient zum Herstellen eines Trägers. Der Träger ist ein solcher für ein bestimmungsgemäßes MID-Elektronikbauteil. „Bestimmungsgemäß“ heißt, dass der Träger auf ein bestimmtes oder einen bestimmten Typ von Elektronikbauteil, konstruktiv abgestimmt ist und für den Einsatz dort eingerichtet ist; z.B. für die dadurch bestimmten Material- und Geometrieanforderungen usw. ausgelegt ist. Mit anderen Worten wird insbesondere ein betreffendes Elektronikbauteil als bekannt hinsichtlich seiner Geometrie, Größe, Materialeigenschaften usw. vorausgesetzt.The method is used to produce a carrier. The carrier is one for a designated MID electronic component. “Intended” means that the carrier is structurally tailored to a specific or a specific type of electronic component and is set up for use there; e.g. it is designed for the material and geometry requirements determined by this, etc. In other words, a particular electronic component is assumed to be known in terms of its geometry, size, material properties, etc.

Der herzustellende Träger (als das Produkt des Herstellungsverfahrens) weist eine Oberfläche und an seiner Oberfläche wenigstens einen Leiterbereich auf. Auf jedem der Leiterbereiche ist jeweils ein bestimmungsgemäßer elektrischer Leiter aufzubringen. „Bestimmungsgemäß“ ist hier sinngemäß zu oben zu verstehen. Auch der Leiter wird also als bekannt hinsichtlich seiner Geometrie, Größe, Materialeigenschaften usw. als bekannt vorausgesetzt. Die Leiter komplettieren das Elektronikbauteil. Mit anderen Worten enthält das Elektronikbauteil also den Träger und die darauf angebrachten Leiter.The carrier to be manufactured (as the product of the manufacturing process) has a surface and at least one conductor area on its surface. A designated electrical conductor is to be applied to each of the conductor areas. "Intended" is to be understood here in the same way as above. The conductor is also assumed to be known in terms of its geometry, size, material properties, etc. The conductors complete the electronic component. In other words, the electronic component contains the carrier and the conductors attached to it.

Bei dem Verfahren wird mithilfe eines additiven Fertigungsverfahrens ein Kernkörper aus einem ersten Kunststoff hergestellt. Das Fertigungsverfahren ist insbesondere ein 3-D Druckverfahren, bei dem ein Material aus einer Düse ausgebracht wird, um aus diesem sukzessive das Kernkörper aufzubauen. Der Kernkörper ist bzw. wird Teil des Trägers. Der Kernkörper wird in Bezug auf den Träger so hergestellt, dass er nach Abschluss des Verfahrens einen Teil der Oberfläche des Träges aufweist.In the process, a core body is produced from a first plastic using an additive manufacturing process. The manufacturing process is in particular a 3D printing process in which a material is ejected from a nozzle in order to gradually build up the core body from it. The core body is or becomes part of the carrier. The core body is manufactured in relation to the carrier in such a way that it has part of the surface of the carrier after completion of the process.

Der Kernkörper wird so hergestellt, dass er bis auf Aussparungen dem Träger entspricht: nämlich im Bereich jedes Leiterbereiches eine von der Oberfläche des Trägers in den Träger hineinreichende Aussparung für eine Startelektrode aufweist, und ansonsten dem Träger entspricht. Die Aussparungen sind dann wie unten erläutert mit Startelektroden zu füllen. Insofern ist der „Träger“ bzw. dessen „Oberfläche“ im Moment der Fertigung des Kernkörpers ein zumindest zum Teil nur gedachter / geplanter Körper / Fläche. Denn als tatsächliche Oberfläche / Leiterbereich entsteht diese erst, wenn der Kernkörper zum Träger durch die Startelektroden komplettiert ist (siehe unten).The core body is manufactured in such a way that it corresponds to the carrier except for the recesses: namely, in the area of each conductor area, it has a recess for a starting electrode that extends from the surface of the carrier into the carrier, and otherwise corresponds to the carrier. The recesses are then to be filled with starting electrodes as explained below. In this respect, the "carrier" or its "surface" is at least partly only an imagined/planned body/area at the moment the core body is manufactured. This is because it only comes into being as an actual surface/conductor area when the core body is completed to form the carrier with the starting electrodes (see below).

Oberfläche und Volumen des Trägers entsprechen also Oberfläche und Volumen des Kernkörpers bis auf eine Ausnahme: im Bereich jedes Leiterbereiches der Oberfläche des Trägers weist der Kernkörper eine von der Oberfläche in den Träger hineinreichende Aussparung für eine jeweilige Startelektrode auf. Mit anderen Worten wird ein Kernkörper hergestellt, der dem Träger abzüglich der Volumenbereiche für die Startelektroden entspricht bzw. am Ort der Startelektroden entsprechende Aussparungen aufweist.The surface and volume of the carrier therefore correspond to the surface and volume of the core body, with one exception: in the area of each conductor area of the surface of the carrier, the core body has a recess extending from the surface into the carrier for a respective starting electrode. In other words, a core body is produced that corresponds to the carrier minus the volume areas for the starting electrodes or has corresponding recesses at the location of the starting electrodes.

In dem bzw. mit dem selben Fertigungsverfahren werden dabei die Aussparungen bis zur Oberfläche des Trägers hin mit einem zweiten Kunststoff gefüllt, wobei aus dem zweiten Kunststoff dabei die jeweiligen Startelektroden gebildet werden. Der Teil der Oberfläche der Startelektroden, der auch Teil der Oberfläche des Trägers ist (also nicht mit dem Kernkörper in Kontakt steht), bildet die Leiterbereiche und somit den entsprechenden Oberflächenabschnitt des Trägers.In the same manufacturing process, the recesses are filled with a second plastic up to the surface of the carrier, whereby the respective starting electrodes are formed from the second plastic. The part of the surface of the starting electrodes that is also part of the surface of the carrier (i.e. not in contact with the core body) forms the conductor areas and thus the corresponding surface section of the carrier.

Durch die Startelektroden wird also der Kernkörper zum Träger hin komplettiert. Mit anderen Worten wird der Träger also derart hergestellt, dass dieser aus dem Kernkörper und den in dessen Aussparungen liegenden Startelektroden besteht.The starting electrodes complete the core body and the carrier. In other words, the carrier is manufactured in such a way that it consists of the core body and the starting electrodes located in its recesses.

„Füllen“ ist hierbei so zu verstehen, dass die nicht aus dem ersten Kunststoff hergestellten Raumbereiche des Trägers (die Aussparungen) aus dem zweiten Kunststoff hergestellt werden. Dies ist jedoch insbesondere als einziger fortlaufender Fertigungsvorgang zu verstehen, d.h. in der Regel wird nicht erst der gesamte Kernkörper mit Aussparungen hergestellt und anschließend die Aussparungen mit dem zweiten Kunststoff gefüllt, sondern das Füllen geschieht im Rahmen eines fortlaufenden Prozesses durch Abwechseln der Herstellung des Kernkörpers und der Startelektroden."Filling" is to be understood here as meaning that the spatial areas of the carrier (the recesses) not made from the first plastic are made from the second plastic. However, this is to be understood in particular as a single continuous manufacturing process, i.e. as a rule the entire core body is not first manufactured with recesses and then the recesses are filled with the second plastic, but rather the filling takes place as part of a continuous process by alternating the manufacture of the core body and the starting electrodes.

Der erste Kunststoff wird so gewählt, dass er im Elektronikbauteil die elektrischen Leiter voneinander (für die zu erwartenden Spannungen / Ströme usw. ausreichend) isoliert.The first plastic is chosen so that it insulates the electrical conductors from each other in the electronic component (sufficiently for the expected voltages / currents, etc.).

Der zweite Kunststoff wird so gewählt, dass die Startelektrode zur unmittelbaren Aufbringung der Leiter in den Leiterbereichen durch ein bestimmungsgemäßes Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet ist. „Bestimmungsgemäß“ ist hier sinngemäß zu oben zu verstehen. Auch das Elektro-Galvanik-Verfahren wird also als bekannt hinsichtlich seiner Eigenschaften, der verwendeten Materialien usw. als bekannt vorausgesetzt.The second plastic is chosen so that the starting electrode is suitable for the direct application of the conductors in the conductor areas using a proper electro-galvanic process. “Proper” is to be understood here in the same way as above. The electro-galvanic process is also assumed to be known in terms of its properties, the materials used, etc.

Mit anderen Worten haben die Startelektroden hinsichtlich ihres Materials, des zweiten Kunststoffes, die Eigenschaft, dass sich in dem bestimmungsgemäßen Elektro-Galvanikdas Material des Leiters dort anlegt bzw. abscheidet und so der (eigentliche) Leiter an der Startelektrode gebildet wird. „Unmittelbare Aufbringung“ bedeutet, die Leiter können direkt und ohne sonstige Zwischenschritte / Oberflächenbehandlung / Aktivierung usw. auf dem mit dem Verfahren hergestellten Träger / dessen Startelektroden aufgebracht werden. Eine weitere Oberflächenbehandlung des Trägers, um diesen erst für eine Elektro-Galvanik geeignet zu machen, ist also nicht notwendig. Die gefertigten Startelektroden bzw. Leiterbereiche sind damit ad hoc geeignet, als Anfangselektroden für die Elektro-Galvanik zu fungieren.In other words, the starting electrodes have the property, with regard to their material, the second plastic, that the material of the conductor is deposited or deposited there during the intended electroplating process and thus the (actual) conductor is formed on the starting electrode. "Immediate application" means that the conductors can be applied directly and without any other intermediate steps / surface treatment / activation etc. to the carrier / its starting electrodes produced using the process. Further surface treatment of the carrier to make it suitable for electroplating is therefore not necessary. The manufactured starting electrodes or conductor areas are therefore suitable ad hoc to function as initial electrodes for electroplating.

Der Leiter weist insbesondere einen spezifischen Widerstand kleiner 100 Ω mm2/m auf. Das Elektronikbauteil ist insbesondere ein MID-Elektronikbauteil (Mechatronic integrated Device, MID), insbesondere eine sogenannte 3-D Elektronik.The conductor has in particular a specific resistance of less than 100 Ω mm 2 /m. The electronic component is in particular an MID electronic component (Mechatronic Integrated Device, MID), in particular a so-called 3-D electronic component.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden bevorzugten Ausführungsformen auf. Diese Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.The invention is based on the following findings, observations and considerations and also has the following preferred embodiments. These embodiments are sometimes referred to as "the invention" for the sake of simplicity. The embodiments can also contain parts or combinations of the above-mentioned embodiments or correspond to them and/or possibly also include embodiments not previously mentioned.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass 3D-Elektronik klassischerweise in MID - LDS Technologie hergestellt wird. Dazu wird ein Kunststoff mit einem speziellen Compound vermengt und spritzgegossen (vergleichbar dem vorliegenden Träger). Das gespritzte 3D-Teil wird anschließend mittels Laser „strukturiert“ d.h. an den Stellen wo später Leiter entstehen sollen (vergleichbar den vorliegenden Leiterbereichen) werden die Compound Partikel freigelegt. Diese gestatten im folgenden Schritt die Anlagerung von Kupfer, welches chemisch - galvanisch abgeschieden wird, bis eine dünne, zusammenhängende Schicht entsteht. Die dünnen leitenden Kupfer Strukturen können nun bzw. werden als Elektroden kontaktiert und elektro - galvanisch verstärkt. Mittels Elektro-Galvanik (vergleichbar dem vorliegenden Elektro-Galvanik-Verfahren) können nämlich schneller größere Schichtdicken abgeschieden werden als mit nur chemischer („chemisch-galvanisch“, siehe oben) Abscheidung; deshalb die zwei unterschiedlichen Galvanik-Bäder (zuerst chemisch-galvanisch, danach Elektro-Galvanik). Abschließend wird in einem letzten Bad der Leiter passiviert. Die Leiterstruktur ist nun bereit, um elektronische Bausteine aufbringen zu können.The invention is based on the knowledge that 3D electronics are traditionally manufactured using MID - LDS technology. For this purpose, a plastic is mixed with a special compound and injection-molded (comparable to the present carrier). The injected 3D part is then "structured" using a laser, i.e. the compound particles are exposed at the points where conductors are to be created later (comparable to the present conductor areas). In the next step, these allow the deposition of copper, which is chemically - galvanically deposited until a thin, coherent layer is formed. The thin conductive copper structures can now be or are contacted as electrodes and electro-galvanically reinforced. Using electro-galvanizing (comparable to the present electro-galvanizing process), larger layer thicknesses can be deposited more quickly than with just chemical ("chemical-galvanic", see above) deposition; hence the two different electroplating baths (first chemical-galvanic, then electro-galvanic). Finally, the conductor is passivated in a final bath. The conductor structure is now ready for the application of electronic components.

Die Erfindung beruht auf folgender Idee: Statt Compound und Laser Strukturierung wird direkt ein leitfähiger Kunststoff (zweiter Kunststoff), z.B. ein conductive composite PLA wie „Conductive PLA“ der Firma Protoplant, Inc, Makers of Protopasta, 12001 NE 60th Way, Suite B-2, Vancouver, WA 98682, USA beim 3D-Drucken mitgedruckt (mit dem ersten Kunststoff für den restlichen Körper). Dieses für Elektronik (als Leiter) nur unzureichend leitende Material, wird als Ausganspunkt genommen (Startelektroden gebildet) um als Anfangs-Elektroden zu fungieren und direkt in die Elektro Galvanik zu gehen. Dadurch können einige Arbeitsschritte, die langwierig und gegebenenfalls nicht besonders umweltfreundlich sind, übersprungen werden.The invention is based on the following idea: Instead of compound and laser structuring, a conductive plastic (second plastic), e.g. a conductive composite PLA such as "Conductive PLA" from Protoplant, Inc, Makers of Protopasta, 12001 NE 60th Way, Suite B-2, Vancouver, WA 98682, USA, is printed directly during 3D printing (with the first plastic for the rest of the body). This material, which is not sufficiently conductive for electronics (as a conductor), is used as a starting point (starting electrodes are formed) to act as initial electrodes and go directly into electroplating. This means that some work steps that are time-consuming and possibly not particularly environmentally friendly can be skipped.

Gemäß der Erfindung erfolgt also insbesondere das direkte Einbringen / Mitdrucken (mit dem ersten Material) eines minder leitfähigen Materials (zweites Material), um als StartElektrode für die Elektro Galvanik zu fungieren. Mit anderen Worten: Statt Compound und Laser-Strukturierung wird direkt ein leitfähiger Kunststoff (zweites Material) beim 3D-Drucken mitgedruckt (mit dem ersten Material). Dieses für Elektronik nur unzureichend leitende Material, wird als Ausganspunkt genommen, um Elektroden befestigen zu können und direkt in die Elektro Galvanik zu gehen.According to the invention, a less conductive material (second material) is directly introduced/printed (with the first material) to act as a starting electrode for electroplating. In other words: Instead of compounding and laser structuring, a conductive plastic (second material) is directly applied to the 3D Printing (with the first material). This material, which is not sufficiently conductive for electronics, is used as a starting point to attach electrodes and go directly into electroplating.

Gemäß der Erfindung ergibt sich eine hochleitfähige gedruckte 3D-Elektronik (Elektronikbauteil).According to the invention, a highly conductive printed 3D electronics (electronic component) results.

Gemäß der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Es wird keine Spritzgussform für das Teil (Träger) benötigt. Das Compoundieren entfällt. Das Laser-Strukturieren entfällt. Das chemisch Kupfer Bad entfällt (das Abscheiden dauert mehrere Stunden). Durch das Aufbringen von Kupfer (als Leiter) können Leitwerte erreicht werden, um auch größere Elektronik oder auch Leistungs-Elektronik (Elektronikbauteile) herstellen zu können.According to the invention, the following advantages arise: No injection mold is required for the part (carrier). Compounding is eliminated. Laser structuring is eliminated. The chemical copper bath is eliminated (deposition takes several hours). By applying copper (as a conductor), conductivity values can be achieved in order to be able to manufacture larger electronics or power electronics (electronic components).

Insbesondere wenn das additive Fertigungsverfahren schichtweise arbeitet (z.B. 3D-Druck), wird also Schicht für Schicht der gesamte Träger in einem einzigen Arbeitsgang des Fertigungsverfahrens hergestellt. Dabei erfolgt mit anderen Worten eine integrative Herstellung von Kernkörper, Aussparungen und Startelektroden sowie eine Erstellung der gesamten (äußeren, die zu dem Außenraum hinweist, der den Träger umgibt) Oberfläche des Trägers.In particular, when the additive manufacturing process works layer by layer (e.g. 3D printing), the entire carrier is manufactured layer by layer in a single production step. In other words, this involves an integrated production of the core body, recesses and starting electrodes as well as the creation of the entire (outer, which points to the external space surrounding the carrier) surface of the carrier.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als erster Kunststoff ein elektrischer Isolator gewählt. Mit anderen Worten wird also nicht leitfähiger Kunststoff gewählt. Insbesondere beträgt dessen spezifischer Widerstand mindestens 1012 Ω mm2/m. Derartige Kunststoffe sind ausreichend erhältlich, so dass das Verfahren mit diesen leicht durchgeführt werden kann.In a preferred embodiment, an electrical insulator is selected as the first plastic. In other words, non-conductive plastic is selected. In particular, its specific resistance is at least 10 12 Ω mm 2 /m. Such plastics are sufficiently available, so that the method can easily be carried out with them.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als erster Kunststoff ein Polylactid (PLA) gewählt. Derartige Kunststoffe sind ausreichend erhältlich, so dass das Verfahren mit diesen leicht durchgeführt werden kann.In a preferred embodiment, a polylactide (PLA) is chosen as the first plastic. Such plastics are sufficiently available so that the process can be easily carried out with them.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Kunststoff so gewählt, dass er elektrisch leitfähiger als der erste Kunststoff ist und auch ausreichend leitfähig ist, dass der zweite Kunststoff als Startelektrode für das (bestimmungsgemäß insofern bekannte) Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet ist. Geeignet ist er dann, wenn Material an der Startelektrode abgeschieden wird und diese aufgebaut werden kann. Somit wird die Eignung für das Galvanik-Verfahren über die ausreichende elektrische Leitfähigkeit (begrenzten spezifischen Widerstand) des zweiten Kunststoffes bewerkstelligt.In a preferred embodiment, the second plastic is chosen so that it is more electrically conductive than the first plastic and is also sufficiently conductive that the second plastic is suitable as a starting electrode for the (known in this respect) electroplating process. It is suitable when material is deposited on the starting electrode and this can be built up. Suitability for the electroplating process is thus achieved through the sufficient electrical conductivity (limited specific resistance) of the second plastic.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der zweite Kunststoff so gewählt, dass er weniger leitfähig als der aufzubringende (insofern bekannte) Leiter ist, also einen höheren spezifischen Widerstand als dieser aufweist. Derartige Kunststoffe sind ausreichend erhältlich, so dass das Verfahren mit diesen leicht durchgeführt werden kann. Insbesondere ist der spezifische Widerstand also größer als 100 Ω mm2/m.In a preferred embodiment, the second plastic is chosen so that it is less conductive than the conductor to be applied (known in this respect), i.e. it has a higher specific resistance than the latter. Such plastics are sufficiently available so that the method can be easily carried out with them. In particular, the specific resistance is therefore greater than 100 Ω mm 2 /m.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als zweiter Kunststoff ein solcher mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 0,1 Ω m (0,1 * 106 Ω mm2/m) gewählt. Der spezifische Widerstand bezieht sich hierbei auf den gedruckten Zustand bzw. gefertigten Zustand des Kunststoffes. Insbesondere beträgt der spezifische Widerstand mindestens 0,1 * 106 Ω mm2/m, insbesondere mindestens 0,3 * 106 Ω mm2/m. Derartige Kunststoffe sind ausreichend erhältlich, so dass das Verfahren mit diesen leicht durchgeführt werden kann.In a preferred embodiment, the second plastic selected is one with a specific resistance of at least 0.1 Ω m (0.1 * 10 6 Ω mm 2 /m). The specific resistance refers to the printed state or manufactured state of the plastic. In particular, the specific resistance is at least 0.1 * 10 6 Ω mm 2 /m, in particular at least 0.3 * 10 6 Ω mm 2 /m. Such plastics are sufficiently available so that the process can be easily carried out with them.

Insbesondere ist als zweiter Kunststoff ein elektrisch leitfähiges PLA Komposit gewählt. Ein derartiger Stoff eignet sich besonders gut für ein 3-D-Druckverfahren. Ein entsprechendes Material ist zum Beispiel bekannt als „Conductive PLA“ (siehe oben).In particular, an electrically conductive PLA composite was chosen as the second plastic. Such a material is particularly suitable for a 3D printing process. One such material is known, for example, as “Conductive PLA” (see above).

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als bestimmungsgemäßer Leiter ein Kupferleiter gewählt. Mit anderen Worten wird das Herstellungsverfahren bzw. die Materialauswahl für den Träger bereits auf eine spätere Elektro-Galvanik-Beschichtung mit Kupfer ausgelegt.In a preferred embodiment, a copper conductor is selected as the intended conductor. In other words, the manufacturing process or the choice of material for the carrier is already designed for a later electro-galvanic coating with copper.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das additive Fertigungsverfahren ein 3-D Druckverfahren. In diesem Verfahren werden der erste und der zweite Kunststoff aus je einer Düse eines Mehrfach-Düsenkopfes ausgegeben. Mit anderen Worten wird ein Doppel- oder Mehrfachextruder im 3D-Druck verwendet. Die Herstellung des Trägers, nämlich Druck des Kernkörpers und das Drucken („Füllen“) der Aussparungen kann somit sukzessive im zeitlichen Wechsel Schicht für Schicht in einem Arbeitsgang erfolgen.In a preferred embodiment, the additive manufacturing process is a 3D printing process. In this process, the first and second plastics are each dispensed from a nozzle of a multiple nozzle head. In other words, a double or multiple extruder is used in 3D printing. The production of the carrier, namely printing the core body and printing (“filling”) the recesses, can thus be carried out successively, layer by layer, in one work step.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 11. Dieses dient zum Herstellen des oben genannten MID-Elektronikbauteils. Bei dem Verfahren wird zunächst der oben genannte Träger durch das oben erläuterte Verfahren hergestellt. Mithilfe des oben genannten (bestimmungsgemäßen) Elektro-Galvanik-Verfahrens werden dann auf den Leiterbereichen des Trägers die Leiter auf diesen aufgebracht. Mit anderen Worten werden die Leiter auf der Startelektrode elektrogalvanisch abgeschieden.The object of the invention is also achieved by a method according to claim 11. This is used to produce the above-mentioned MID electronic component. In the method, the above-mentioned carrier is first produced using the method explained above. Using the above-mentioned (intended) electro-galvanic method, the conductors are then applied to the conductor areas of the carrier. In other words, the conductors are electro-galvanically deposited on the starting electrode.

Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für den Träger erläutert.The method and at least some of its possible embodiments as well as the respective advantages have already been explained in connection with the manufacturing method for the carrier according to the invention.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch einen Träger gemäß Patentanspruch 12. Der Träger entspricht dem oben erläuterten Träger für das bestimmungsgemäße MID-Elektronikbauteil. Der Träger weist an seiner Oberfläche wenigstens einen Leiterbereich aufweist, wobei auf jedem der Leiterbereiche jeweils ein bestimmungsgemäßer elektrischer Leiter aufzubringen ist, um das Elektronikbauteil zu komplettieren. Der Träger enthält einen Kernkörper aus einem ersten Kunststoff, der im Bereich jedes Leiterbereiches eine von der Oberfläche des Trägers in den Träger hineinreichende Aussparung für eine Startelektrode aufweist und ansonsten dem Träger entspricht. Die Aussparungen sind bis zur Oberfläche des Trägers hin mit einem zweiten Kunststoff gefüllt sind, um jeweilige - die Aussparungen ausfüllende -Startelektroden zu bilden, deren Oberfläche der Leiterbereich ist, wobei der Kernkörper durch die Startelektroden zum Träger hin komplettiert ist. Der erste Kunststoff ist so gewählt ist, dass durch diesen im Elektronikbauteil die elektrischen Leiter voneinander isoliert sind. The object of the invention is also achieved by a carrier according to claim 12. The carrier corresponds to the above-explained carrier for the intended MID electronic component. The carrier has at least one conductor region on its surface, with a designated electrical conductor being applied to each of the conductor regions in order to complete the electronic component. The carrier contains a core body made of a first plastic, which in the region of each conductor region has a recess for a starting electrode extending from the surface of the carrier into the carrier and otherwise corresponds to the carrier. The recesses are filled with a second plastic up to the surface of the carrier in order to form respective starting electrodes filling the recesses, the surface of which is the conductor region, with the core body being completed by the starting electrodes towards the carrier. The first plastic is selected so that the electrical conductors in the electronic component are insulated from one another by it.

Der zweite Kunststoff ist so gewählt ist, dass die Startelektrode zur unmittelbaren Aufbringung der Leiter in den Leiterbereichen durch ein bestimmungsgemäßes Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet ist.The second plastic is selected so that the starting electrode is suitable for the direct application of the conductors in the conductor areas by a proper electro-galvanic process.

Der Träger und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für den Träger / das Elektronikbauteil erläutert.The carrier and at least some of its possible embodiments as well as the respective advantages have already been explained in connection with the manufacturing method according to the invention for the carrier/electronic component.

Ausführungsformen des Trägers ergeben sich insbesondere in Form der Produkte der Ausführungsformen des oben erläuterten Herstellungsverfahren.Embodiments of the carrier arise in particular in the form of the products of the embodiments of the manufacturing process explained above.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger durch das oben erläuterte Verfahren hergestellt.In a preferred embodiment, the carrier is produced by the method explained above.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein MID-Elektronikbauteil gemäß Patentanspruch 14. Dieses enthält den erfindungsgemäßen Träger und wenigstens einen, auf einem jeweiligen Leiterbereich aufgebrachten elektrischen Leiter.The object of the invention is also achieved by a MID electronic component according to patent claim 14. This contains the carrier according to the invention and at least one electrical conductor applied to a respective conductor region.

Das Elektronikbauteil und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für den Träger / das Elektronikbauteil und dem Träger erläutert.The electronic component and at least some of its possible embodiments as well as the respective advantages have already been explained in connection with the manufacturing method according to the invention for the carrier/the electronic component and the carrier.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elektronikbauteil durch das oben erläuterte Verfahren hergestellt.In a preferred embodiment, the electronic component is manufactured by the method explained above.

Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

  • 1 ein Elektronikbauteil einem Träger und darauf aufgebrachten elektrischen Leitern,
  • 2a die Herstellung einer ersten Schicht,
  • 2b die Herstellung einer zweiten Schicht,
  • 2c die Herstellung einer dritten Schicht, und
  • 2d die Herstellung einer vierten Schicht des Trägers aus 1.
Further features, effects and advantages of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment of the invention and the attached figures. Each of these shows a schematic principle sketch:
  • 1 an electronic component, a carrier and electrical conductors applied thereto,
  • 2a the production of a first layer,
  • 2b the production of a second layer,
  • 2c the production of a third layer, and
  • 2d the production of a fourth layer of the carrier from 1 .

1 zeigt ein Elektronikbauteil 2. Dieses enthält einen Träger 4, der in der Figur durch eine Schraffierung verdeutlicht ist. Der Träger 4 weist eine Oberfläche 8 auf. Die Oberfläche 8 bildet damit die Oberfläche des schraffierten Bereiches in 1. An der Oberfläche 8 weist der Träger 4 Leiterbereiche 10 auf, die jeweilige Abschnitte der Oberfläche 8 darstellen. In 1 sind die Leiterbereiche 10 durch verdickte Linien hervorgehoben. 1 shows an electronic component 2. This contains a carrier 4, which is illustrated in the figure by hatching. The carrier 4 has a surface 8. The surface 8 thus forms the surface of the hatched area in 1 . On the surface 8, the carrier 4 has conductor areas 10, which represent respective sections of the surface 8. In 1 the conductor areas 10 are highlighted by thickened lines.

Die Leiterbereiche 10 sind Abschnitte der Oberfläche 8 des Trägers 4, die von elektrischen Leitern 6 bedeckt sind. Mit anderen Worten ist auf jedem der Leiterbereiche 10 ein Leiter 6 aufgebracht. Die Leiter 6 sind ebenfalls Bestandteile des Elektronikbauteil 2.The conductor regions 10 are sections of the surface 8 of the carrier 4 that are covered by electrical conductors 6. In other words, a conductor 6 is applied to each of the conductor regions 10. The conductors 6 are also components of the electronic component 2.

Der Träger enthält einen Kernkörper 12, der mithilfe eines additiven Fertigungsverfahrens aus einem ersten Kunststoff 18a hergestellt ist. Im Bereich jedes Leiterbereiches 10 enthält der Kernkörper 12 eine Aussparung 14, die von der Oberfläche 8 des Trägers 4, genauer gesagt von deren Leiterbereichen 10, in den Träger 4 hineinreicht. Die Aussparungen 14 wiederum sind vollständig bis zur Oberfläche 8 / Leiterbereich 10 hin mit einer jeweiligen Startelektrode 16 ausgefüllt. Die Startelektroden 16 sind dabei aus einem zweiten Kunststoff 18b hergestellt. Die Oberflächen der Startelektroden 16 (diejenigen zum Außenraum hin, also die nicht mit dem Kernkörper 12 in Berührung stehen) sind die Leiterbereiche 10 und stellen damit einen Teil der Oberfläche 8 des Trägers 4 dar.The carrier contains a core body 12, which is manufactured from a first plastic 18a using an additive manufacturing process. In the area of each conductor region 10, the core body 12 contains a recess 14, which extends from the surface 8 of the carrier 4, more precisely from its conductor regions 10, into the carrier 4. The recesses 14 are in turn completely filled up to the surface 8 / conductor region 10 with a respective start electrode 16. The start electrodes 16 are made from a second plastic 18b. The surfaces of the start electrodes 16 (those facing the outside, i.e. those that are not in contact with the core body 12) are the conductor regions 10 and thus represent part of the surface 8 of the carrier 4.

Der Kernkörper 12 zusammen mit den Startelektroden 16 bildet den gesamten Träger 4. Die Oberfläche 8 ist daher die gemeinsame Oberfläche des Verbunds aus Kernkörper 12 und Startelektroden 16.The core body 12 together with the starting electrodes 16 forms the entire carrier 4. The Surface 8 is therefore the common surface of the composite of core body 12 and starting electrodes 16.

Der erste Kunststoff 18a ist ein elektrischer Isolator, hier Polylactid (PLA) mit einem spezifischen Widerstand größer 1012 Ω mm2/m. Der zweite Kunststoff 18b ist so gewählt, dass er elektrisch leitfähiger als der erste Kunststoff 18a ist und dass dieser als Startelektrode 16 für ein Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet ist, welches zur weiteren Herstellung des Elektronikbauteils 2 aus dem Träger 4 dient, nämlich dazu dient, die Leiter 6 auf dem Träger 4 aufzubringen.The first plastic 18a is an electrical insulator, here polylactide (PLA) with a specific resistance greater than 10 12 Ω mm 2 /m. The second plastic 18b is selected such that it is more electrically conductive than the first plastic 18a and that it is suitable as a starting electrode 16 for an electroplating process which serves to further manufacture the electronic component 2 from the carrier 4, namely to apply the conductors 6 to the carrier 4.

Der zweite Kunststoff 18b ist außerdem so gewählt, dass er weniger leitfähig als der aufzubringende Leiter 6 ist. Im Beispiel ist der Leiter 6 aus Kupfer hergestellt. Der zweite Kunststoff 18b hat daher einen größeren spezifischen Widerstand als Kupfer.The second plastic 18b is also selected so that it is less conductive than the conductor 6 to be applied. In the example, the conductor 6 is made of copper. The second plastic 18b therefore has a higher specific resistance than copper.

Der zweite Kunststoff ist ein solcher mit einem spezifischen Widerstand von hier mindestens 0,3 * 106 Ω mm2/m im endgefertigten Zustand, nämlich ein elektrisch leitfähiges PLA Komposit, hier das oben erwähnte „Conductive PLA“.The second plastic is one with a specific resistance of at least 0.3 * 10 6 Ω mm 2 /m in the finished state, namely an electrically conductive PLA composite, here the “Conductive PLA” mentioned above.

Das additive Fertigungsverfahren, mit welchem der Träger 4 hergestellt wird, ist hier ein 3D-Druckverfahren.The additive manufacturing process used to produce the carrier 4 is a 3D printing process.

Mit diesem wird beginnend mit einer Schicht 24a und darauf aufbauend weiteren Schichten 24b,c,d,... der Träger 4 aufgebaut. Dabei werden pro Schicht 24a,b,c,... jeweils Teile des Kernkörpers 12 und der Startelektroden 16 gleichermaßen hergestellt.The carrier 4 is constructed with this, starting with a layer 24a and then building on it with further layers 24b, c, d,... In this case, parts of the core body 12 and the starting electrodes 16 are produced equally for each layer 24a, b, c,...

2a zeigt einen ersten Herstellungsschritt des Trägers 4 mit dem additiven Fertigungsverfahren, nämlich die Herstellung der Schicht 24a. Das Verfahren ist hier exemplarisch zweidimensional erläutert, wird jedoch real dreidimensional, also auch senkrecht zur Papierebene ausgeführt, um ein räumliches Elektronikbauteil 2 zu schaffen. Der erste Kunststoff 18a wird in dem Verfahren stets aus einer ersten Düse 20a eines Mehrfach-Düsenkopfes 22 ausgebracht bzw. ausgegeben, welcher in dem 3D-Druckverfahren verwendet wird. Der zweite Kunststoff 18b wird aus dessen zweiter Düse 20b ausgebracht. 2a shows a first manufacturing step of the carrier 4 using the additive manufacturing process, namely the production of the layer 24a. The process is explained here as an example in two dimensions, but is actually carried out three-dimensionally, i.e. also perpendicular to the plane of the paper, in order to create a spatial electronic component 2. In the process, the first plastic 18a is always dispensed or output from a first nozzle 20a of a multiple nozzle head 22, which is used in the 3D printing process. The second plastic 18b is dispensed from its second nozzle 20b.

Die Herstellung des Trägers 4 erfolgt, indem zunächst eine erste Schicht 24a gefertigt wird. Hierbei verfährt der Düsenkopf 22 in Richtung des Pfeils 26. In einem ersten Wegabschnitt 28a ist die erste Düse 20 aktiv und sondert den ersten Kunststoff 18a ab, um einen Teil des Trägers 4 zu fertigen. Im zweiten Abschnitt 28b ist die erste Düse 20a inaktiv und über die zweite Düse 20b wird der zweite Kunststoff 18b abgeschieden, um (räumlich gesehen) einen Teil der Startelektrode 16 zu fertigen. Im dritten Wegabschnitt 28c schließlich ist wieder der erste Düse 20 aktiv und sondert den ersten Kunststoff 18a ab, um den Kernkörper 12 weiter zu fertigen. Gemäß 2a wird daher in einem Zug / einer kompletten Schicht 24a ein Teil des Kernkörpers 12 sowie eine Aussparung 14, gefüllt mit der Startelektrode 16, gefertigt.The carrier 4 is manufactured by first producing a first layer 24a. The nozzle head 22 moves in the direction of the arrow 26. In a first path section 28a, the first nozzle 20 is active and separates the first plastic 18a in order to manufacture a part of the carrier 4. In the second section 28b, the first nozzle 20a is inactive and the second plastic 18b is deposited via the second nozzle 20b in order to manufacture (spatially speaking) a part of the starting electrode 16. Finally, in the third path section 28c, the first nozzle 20 is active again and separates the first plastic 18a in order to continue manufacturing the core body 12. According to 2a Therefore, in one step/one complete layer 24a, a part of the core body 12 and a recess 14 filled with the starting electrode 16 are manufactured.

2b zeigt, wie anschließend die Schicht 24b auf die Schicht 24a aufgebracht wird. Hierbei bewegt sich in einem erneuten Durchgang der Düsenkopf 22 in Richtung des Pfeils 26. Hier ist durchgängig auf der gesamten Wegabschnitt 28a nur die erste Düse 20 aktiv, um den ersten Kunststoff 18a abzulegen und damit den Kernkörper 12 weiter zu fertigen. 2b shows how the layer 24b is then applied to the layer 24a. In this process, the nozzle head 22 moves in the direction of the arrow 26 in a further pass. Here, only the first nozzle 20 is active throughout the entire path section 28a in order to deposit the first plastic 18a and thus continue to manufacture the core body 12.

2c zeigt die anschließende Fertigung der dritten Schicht 24c des Trägers 4. Hier ist auf dem gesamten Wegabschnitt 28a wiederum die erste Düse 20a aktiv um mit dem ersten Kunststoff 18a den Kernkörper 12 weiter zu fertigen. Im Wegabschnitt 28b dagegen wird ein erster Teil einer weiteren Startelektrode 16 in der entsprechenden Aussparung 14 gefertigt. Aussparungen 14 sind mithin Bereiche, in denen in einer Fertigungsschicht 24a-d die erste Düse 20a inaktiv ist, also kein erster Kunststoff 18a abgelegt wird. Dadurch erfolgt das Bilden der Aussparung 14. Gleichsam erfolgt jedoch im gleichen Arbeitsschritt das Füllen der Aussparung 14 durch zweiten Kunststoff 18b aus der zweiten Düse 20b. 2c shows the subsequent production of the third layer 24c of the carrier 4. Here, the first nozzle 20a is again active over the entire path section 28a in order to continue to manufacture the core body 12 with the first plastic 18a. In the path section 28b, however, a first part of another starting electrode 16 is manufactured in the corresponding recess 14. Recesses 14 are therefore areas in which the first nozzle 20a is inactive in a production layer 24a-d, i.e. no first plastic 18a is deposited. This is how the recess 14 is formed. At the same time, however, the recess 14 is filled with second plastic 18b from the second nozzle 20b in the same work step.

2d schließlich zeigt die Fertigung der vierten Schicht 24d. Hier ist auf dem ersten Wegabschnitt 28a die zweite Düse 20b aktiv, um einen ersten Teil einer weiteren Startelektrode 16 zu fertigen. Im Wegabschnitt 28b wird der Kernkörper 12 mit dem ersten Kunststoff 18a weiter gefertigt. Im Wegabschnitt 28c schließlich wird die vorher schon begonnene Startelektrode 16 weiter gefertigt, indem wieder der zweite Kunststoff 18b abgelegt wird. 2d Finally, the production of the fourth layer 24d is shown. Here, on the first path section 28a, the second nozzle 20b is active in order to produce a first part of a further starting electrode 16. In the path section 28b, the core body 12 is further manufactured using the first plastic 18a. Finally, in the path section 28c, the previously started starting electrode 16 is further manufactured by depositing the second plastic 18b again.

Die Herstellung des Trägers 4 durch das erläuterte Verfahren ist damit abgeschlossen. Dieses bildet einen ersten Teil eines umfassenderen Herstellungsverfahrens für das gesamte Elektronikbauteil 2. In einem zweiten Teil dieses Verfahrens werden dann mithilfe eines Elektro-Galvanik-Verfahrens auf dem Träger 4 bzw. den Leiterbereichen 10 der Oberfläche 8 die Leiter 6 aufgebracht bzw. abgeschieden. Das Ergebnis, das Elektronikbauteil 2 ist in 1 zu sehen.The manufacture of the carrier 4 by the method explained is thus completed. This forms a first part of a more comprehensive manufacturing process for the entire electronic component 2. In a second part of this process, the conductors 6 are then applied or deposited on the carrier 4 or the conductor areas 10 of the surface 8 using an electroplating process. The result, the electronic component 2, is in 1 to see.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
ElektronikbauteilElectronic component
44
Trägercarrier
66
LeiterDirector
88
Oberflächesurface
1010
LeiterbereichLadder area
1212
KernkörperCore body
1414
AussparungRecess
1616
StartelektrodeStarting electrode
18a,b18a,b
erster, zweiter Kunststofffirst, second plastic
20a,b20a,b
erste, zweite Düsefirst, second nozzle
2222
Mehrfach-DüsenkopfMultiple nozzle head
24a-d24a-d
Schichtlayer
2626
PfeilArrow
28a-c28a-c
WegabschnittRoute section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014206558 A1 [0002]DE 102014206558 A1 [0002]

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen eines Trägers (4) für ein bestimmungsgemäßes MID-Elektronikbauteil (2), der an seiner Oberfläche (8) wenigstens einen Leiterbereich (10) aufweist, wobei auf jedem der Leiterbereiche (10) jeweils ein bestimmungsgemäßer elektrischer Leiter (6) aufzubringen ist, um das Elektronikbauteil (2) zu komplettieren, bei dem: - mit Hilfe eines additiven Fertigungsverfahrens ein Kernkörper (12) des Trägers (4) aus einem ersten Kunststoff (18a) hergestellt wird, der im Bereich jedes Leiterbereiches (10) eine von der Oberfläche (8) des Trägers (4) in den Träger (4) hineinreichende Aussparung (14) für eine Startelektrode (16) aufweist, und ansonsten dem Träger (4) entspricht, - in dem Fertigungsverfahren dabei die Aussparungen (14) bis zur Oberfläche (8) des Trägers (4) hin mit einem zweiten Kunststoff (18b) gefüllt werden, um die jeweiligen Startelektroden (16) zu bilden, deren Oberfläche der Leiterbereich (10) ist und die den Kernkörper (12) zum Träger (4) komplettieren, - wobei der erste Kunststoff (18a) so gewählt wird, dass er im Elektronikbauteil (2) die elektrischen Leiter (6) voneinander isoliert, - wobei der zweite Kunststoff (18b) so gewählt wird, dass die Startelektroden (16) zur unmittelbaren Aufbringung der Leiter (6) in den Leiterbereichen (10) durch ein bestimmungsgemäßes Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet sind.Method for producing a carrier (4) for a designated MID electronic component (2), which has at least one conductor region (10) on its surface (8), wherein a designated electrical conductor (6) is to be applied to each of the conductor regions (10) in order to complete the electronic component (2), in which: - using an additive manufacturing process, a core body (12) of the carrier (4) is produced from a first plastic (18a), which in the region of each conductor region (10) has a recess (14) extending from the surface (8) of the carrier (4) into the carrier (4) for a starter electrode (16), and otherwise corresponds to the carrier (4), - in the manufacturing process, the recesses (14) are filled with a second plastic (18b) up to the surface (8) of the carrier (4) in order to form the respective starter electrodes (16), the surface of which is the conductor region (10) and which complete the core body (12) to form the carrier (4), - wherein the first plastic (18a) is selected such that it insulates the electrical conductors (6) from one another in the electronic component (2), - wherein the second plastic (18b) is selected such that the starting electrodes (16) are suitable for the direct application of the conductors (6) in the conductor regions (10) by means of a designated electro-galvanic process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fertigungsverfahren die Aussparungen (14) bis zur Oberfläche (8) des Trägers (4) hin derart mit dem zweiten Kunststoff (18b) gefüllt werden, dass dies als einziger fortlaufender Fertigungsvorgang im Rahmen eines fortlaufenden Prozesses durch Abwechseln der Herstellung des Kernkörpers (12) und der Startelektroden (16) erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that in the manufacturing process the recesses (14) up to the surface (8) of the carrier (4) are filled with the second plastic (18b) in such a way that this takes place as a single continuous manufacturing process within the framework of a continuous process by alternating the manufacture of the core body (12) and the starting electrodes (16). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Kunststoff (18a) ein elektrischer Isolator gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical insulator is selected as the first plastic (18a). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Kunststoff (18a) ein Polylactid gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a polylactide is selected as the first plastic (18a). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kunststoff (18b) so gewählt wird, dass er elektrisch leitfähiger als der erste Kunststoff (18a) ist und ausreichend leitfähig ist, dass dieser als Startelektrode (16) für das Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second plastic (18b) is selected such that it is more electrically conductive than the first plastic (18a) and is sufficiently conductive that it is suitable as a starting electrode (16) for the electroplating process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kunststoff (18b) so gewählt wird, dass er weniger leitfähig als der aufzubringende Leiter (6) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second plastic (18b) is selected such that it is less conductive than the conductor (6) to be applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Kunststoff (18b) ein solcher mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 0,1 * 106 Ω mm2/m gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second plastic (18b) is one with a specific resistance of at least 0.1 * 10 6 Ω mm 2 /m. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Kunststoff (18b) ein elektrisch leitfähiges PLA-Komposit gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrically conductive PLA composite is selected as the second plastic (18b). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als bestimmungsgemäßer Leiter (6) ein Kupfer-Leiter gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a copper conductor is selected as the intended conductor (6). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das additive Fertigungsverfahren ein 3D-Druck-Verfahren ist und in diesem der erste (18a) und zweite Kunststoff (18b) aus je einer Düse (20a,b) eines Mehrfach-Düsenkopfes (22) ausgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the additive manufacturing method is a 3D printing method and in this the first (18a) and second plastic (18b) are each dispensed from a nozzle (20a,b) of a multiple nozzle head (22). Verfahren zum Herstellen eines MID-Elektronikbauteils, bei dem: - ein Träger (4) des Elektronikbauteils (2) durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird, - mit Hilfe des bestimmungsgemäßen Elektro-Galvanik-Verfahrens auf den Leiterbereichen (10) des Trägers (4) die Leiter (6) auf diesen aufgebracht werden.Method for producing an MID electronic component, in which: - a carrier (4) of the electronic component (2) is produced by a method according to one of the preceding claims, - the conductors (6) are applied to the conductor regions (10) of the carrier (4) using the intended electroplating process. Träger (4) für ein bestimmungsgemäßes MID-Elektronikbauteil (2), der an seiner Oberfläche (8) wenigstens einen Leiterbereich (10) aufweist, wobei auf jedem der Leiterbereiche (10) jeweils ein bestimmungsgemäßer elektrischer Leiter (6) aufzubringen ist, um das Elektronikbauteil (2) zu komplettieren, - mit einem Kernkörper (12) des Trägers (4), der aus einem ersten Kunststoff (18a) hergestellt ist und der im Bereich jedes Leiterbereiches (10) eine von der Oberfläche (8) des Trägers (4) in den Träger (4) hineinreichende Aussparung (14) für eine Startelektrode (16) aufweist, und ansonsten dem Träger (4) entspricht, - wobei die Aussparungen (14) bis zur Oberfläche (8) des Trägers (4) hin mit einem zweiten Kunststoff (18b) gefüllt sind, um jeweilige Startelektroden (16) zu bilden, deren Oberfläche der Leiterbereich (10) ist, wobei der Kernkörper (12) durch die Startelektroden (16) zum Träger (4) komplettiert ist, - wobei der erste Kunststoff (18a) so gewählt ist, dass durch diesen im Elektronikbauteil (2) die elektrischen Leiter (6) voneinander isoliert sind, - wobei der zweite Kunststoff (18b) so gewählt ist, dass die Startelektroden (16) zur unmittelbaren Aufbringung der Leiter (6) in den Leiterbereichen (10) durch ein bestimmungsgemäßes Elektro-Galvanik-Verfahren geeignet sind.Carrier (4) for a designated MID electronic component (2), which has at least one conductor region (10) on its surface (8), wherein a designated electrical conductor (6) is to be applied to each of the conductor regions (10) in order to complete the electronic component (2), - with a core body (12) of the carrier (4), which is made from a first plastic (18a) and which has in the region of each conductor region (10) a recess (14) for a starting electrode (16) extending from the surface (8) of the carrier (4) into the carrier (4), and otherwise corresponds to the carrier (4), - wherein the recesses (14) are filled with a second plastic (18b) up to the surface (8) of the carrier (4) in order to form respective starting electrodes (16), the surface of which is the conductor region (10), wherein the core body (12) is connected to the carrier by the starting electrodes (16) (4) is completed, - wherein the first plastic (18a) is selected so that the electrical conductors (6) in the electronic component (2) are insulated from one another by this, - wherein the second plastic (18b) is selected such that the starting electrodes (16) are suitable for the direct application of the conductors (6) in the conductor regions (10) by means of a designated electro-galvanic process. Träger (4), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Carrier (4) produced by a method according to one of the Claims 1 until 10 . MID-Elektronikbauteil (2), mit dem Träger (4) nach Anspruch 12 oder 13, und mit wenigstens einem, auf einem jeweiligen Leiterbereich (10) aufgebrachten elektrischen Leiter (6).MID electronic component (2), with the carrier (4) according to Claim 12 or 13 , and with at least one electrical conductor (6) applied to a respective conductor region (10). Elektronikbauteil (2) nach Anspruch 14, hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 11.Electronic component (2) according to Claim 14 , produced by a process according to Claim 11 .
DE102023105398.1A 2023-03-06 2023-03-06 Additively manufactured MID electronic component Pending DE102023105398A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023105398.1A DE102023105398A1 (en) 2023-03-06 2023-03-06 Additively manufactured MID electronic component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023105398.1A DE102023105398A1 (en) 2023-03-06 2023-03-06 Additively manufactured MID electronic component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023105398A1 true DE102023105398A1 (en) 2024-09-12

Family

ID=92459761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023105398.1A Pending DE102023105398A1 (en) 2023-03-06 2023-03-06 Additively manufactured MID electronic component

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023105398A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014206558A1 (en) 2014-04-04 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Method for producing a MID circuit carrier and MID circuit carrier
US20210229350A1 (en) * 2018-10-19 2021-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
CN113194622A (en) * 2021-04-27 2021-07-30 江门市德众泰工程塑胶科技有限公司 Circuit board and manufacturing method thereof
CN114559651A (en) * 2022-04-28 2022-05-31 之江实验室 An integrated additive manufacturing method for a micro-electrostatic motor actuator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014206558A1 (en) 2014-04-04 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Method for producing a MID circuit carrier and MID circuit carrier
US20210229350A1 (en) * 2018-10-19 2021-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
CN113194622A (en) * 2021-04-27 2021-07-30 江门市德众泰工程塑胶科技有限公司 Circuit board and manufacturing method thereof
CN114559651A (en) * 2022-04-28 2022-05-31 之江实验室 An integrated additive manufacturing method for a micro-electrostatic motor actuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2558240A1 (en) ELECTROLYTE CAPACITOR AND METHOD FOR MANUFACTURING IT
DE102012022004B3 (en) Insulator with shielded cross
DE102016208184B4 (en) Method of creating a part with multiple decorative surfaces
EP2162922A1 (en) Contact structure for a semiconductor component and a method for production thereof
DE2045830A1 (en) Coaxial circuit arrangement and method for making it
EP3278119B1 (en) Additive manufacturing method for producing a space transformer and space transformer
DE102014206558A1 (en) Method for producing a MID circuit carrier and MID circuit carrier
DE69426026T2 (en) METHOD FOR PRODUCING A CONDUCTIVE CIRCUIT ON THE SURFACE OF A MOLDED BODY
DE1910736A1 (en) Process for the production of electrically insulated contacts made of aluminum
WO2013189486A1 (en) Method for producing a three-dimensional conductor trace structure and a conductor trace structure produced according to this method
DE102023105398A1 (en) Additively manufactured MID electronic component
DE102010048923A1 (en) Producing an areawisely galvanized plastic part produced in a die-casting method from three plastic components, comprises coating a first plastic component made of an electrically conductive plastic with a second plastic component
DE102005041609B4 (en) Method for producing electrical components
EP1532294A2 (en) Method for producing a foam metallic structure, metallic foam, and arrangement consisting of a carrier substrate and metallic foam
DE202014005370U1 (en) Inductive component
WO2015044022A1 (en) Method for structuring layers of oxidizable materials by means of oxidation and substrate having a structured coating
DE2160284A1 (en) Electroplating process
DE102016208185A1 (en) Workpiece with electrical current paths
WO2020002560A2 (en) Device having electrical contact structure
DE102021126402B4 (en) Process for manufacturing electrically conductive structures
DE102023135112A1 (en) Flexible printed circuit board and method of manufacturing the same
EP2786450A1 (en) Insulating body of a plug-in connector
DE102018214324A1 (en) Component for a high-voltage system and method for its production
DE102015118779A1 (en) Electric contact
DE102020216191A1 (en) Method of making a flexible electrical conductor and flexible electrical conductors

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication