Abschlussbericht

Abstract

Im Forschungsvorhaben „Verbundfestigkeit von Thermoplasten bei der Zwei-Komponenten- MID-Technik für miniaturisierte Mikrosystemgehäuse“ (AiF-Vorhaben-Nr. 12120) sollten für die 2K-MID-Technik kommerziell erhältliche Materialkombinationen ermittelt werden, welche im 2K-Spritzgießverfahren stoffschlüssige Verbunde erzielen lassen und weiterhin in einem chemischen außenstromlosen Metallisierungsprozess selektiv metallisierbar sind. Bei der Materialauswahl wurden weniger HT-Thermoplaste in Betracht gezogen, sondern eher kostengünstigere technische Thermoplaste, die nicht unbedingt lötbeständig sein müssen, sondern eher dann zum Einsatz kommen, wenn die Aufbau- und Verbindungstechnik mit elektrisch leitfähigem Kleben erfolgen kann. In einem Screening wurde eine Reihe von kommerziell erhältlichen Thermoplasten untersucht. Bei der Auswahl der Materialien wurden verschiedene Ansätze verfolgt, um im 2K-Spritzgießverfahren verbundfeste und selektiv metallisierbare Materialkombinationen zu erhalten. Zum einen wurde auf Polymere mit reaktiven Gruppen zurückgegriffen, um an der Grenzfläche beider Komponenten eine chemische Reaktion zu ermöglichen. Zum anderen wurden Kombinationen mit verschiedenen Polymerblends untersucht. Weiterhin wurden auch Hart-Weich-Verbunde untersucht. Für die Untersuchungen wurde ein 2K-Modellteil in Form eines speziellen miniaturisierten 2K-Zugstabs entworfen, welches die geometrischen Verhältnisse von einer Leiterbahn in einem Kunststoffträger wie in einem 2K-MID näherungsweise widerspiegelt. Hierzu wurde ein 2K-Spritzgießwerkzeug mit integrierter Sensorik hergestellt, mit dem verschiedene Quer- schnittsflächen im Bereich der Verbundstelle realiserbar sind. Hiermit wurden entsprechende 2K-Probekörper hergestellt, die Verbundfestigkeit in Abhängigkeit von den Spritzparametern bestimmt und die Materialverbunde mit mikroskopischen Methoden charakterisiert. Mit verbundfesten Materialkombinationen wurden erste Arbeiten zur selektiven außenstromlosen chemischen Metallisierung durchgeführt, hierzu wurde der Metallisierungsprozess an die ent- sprechende Materialkombination angepasst. Die Haftfestigkeiten der Metallisierungen wurden mittels eines Schältests bestimmt. Dabei wurde ferner der Einfluss der Oberflächen- rauhigkeit der Kunststoffe auf die Haftfestigkeit der Metallisierung untersucht. Eine Zusammenfassung der erhaltenen Ergebnisse zeigt Tabelle 1. An