Technologie MID (Molded Interconnect Devices)
MID-Teile sind dreidimensionale thermoplastische Schaltungsträger, die elektronische als auch mechanische Funktionen erfüllen. Durch eine selektive Metallisierung der Oberfläche, lassen sich Leiterbahnen und Kontakte herstellen, die anschließend mit elektronischen Bauteilen bestückt werden können. Die Metallisierungen lassen sich auch so gestalten, dass sie direkt als Schirmungen, Wärmebrücken oder Antennen genutzt werden können. Mechanische Funktionen wie Schnappverbindungen werden durch die Form des Kunststoffteils realisiert.
Die Technologie MID ist eine Technologie zur Integralbauweise und ermöglicht neue Lösungen und Funktionen für mechanisch elektronische Baugruppen. Schon daraus ergeben sich Vorteile gegenüber Baugruppen, die in herkömmlichen Technologien ausgeführt sind. Darüber hinaus ermöglicht die Technologie MID neue konstruktive Lösungen. Die wesentlichen Vorteile werden im Folgenden ausgeführt [For04], [Mei02], [Pöh99], [KDE01], [Sch00a], [Bör06]:
• Hohe Gestaltungsfreiheit: Nahezu beliebige Formen können gestaltet werden. Zudem führt die hohe Gestaltungsfreiheit zu einer kompakteren Bauweise und unterstützt die Miniaturisierung. Daraus resultiert eine Gewichtsreduzierung.
• Höhere Funktionalität: Die Technologie MID ermöglicht die Substitution mehrerer Bauteile zu einem einzigen Bauteil mit gleichem oder größerem Funktionsumfang. Neue Funktionen wie z.B. Stecker-, Antennen- und Sensorfunktionen können realisiert werden.
• Höhere Zuverlässigkeit und Prozessqualität: Aufgrund der Integralbauweise sind weniger Schnitt- und Fügestellen zwischen den Bauteilen notwendig. Daher entfallen Prozesse zur Fertigung vieler Einzelteile sowie die Montage zur Baugruppe. Fehlerquellen im Produkt und im Produktionsprozess werden so minimiert und die Zuverlässigkeit erhöht.
• Reduzierte Herstellkosten: Die Rationalisierung ergibt sich aus der verringerten Teilezahl sowie der Reduzierung des Fertigungs- und Montageaufwands. Die Folge sind reduzierte Herstellkosten.
• Verbesserte Umweltverträglichkeit: Durch den Einsatz von thermoplastischen Basismaterialien besitzen MID-Teile eine bessere Umweltverträglichkeit als konventionelle duroplastische Leiterplatten. Die Reduzierung der Werkstoffvielfalt erleichtert das Recycling und die Entsorgung.
- Funktionsintegration am MID-Gehäuse eines Miniaturroboters
Dieses Bild zeigt das CAD-Modell eines MID-Gehäuses für einen Miniaturroboter. Dieses dient nicht nur als Tragstruktur für Baugruppen wie z.B. das Fahrwerk oder Akkumulatoren. Über Leiterbahnen werden Infrarotsensoren zur 360°-Erfassung der Umgebung direkt kontaktiert und die auf dem MID-Gehäuse befindliche Elektronik setzt einen Teil der Signalverarbeitung um. Auf der Rückseite sind zwei Stecker zur Anbindung von Leistungsplatinen bestückt [For04], [Mei02], [Fel00], [Kai09].
Ein besonders prägendes Merkmal der Technologie MID sind die zahlreichen Verfahren zur Herstellung von MID-Teilen. Zu den etablierten Herstellverfahren zählen der Zweikomponentenspritzguss, die Laserstrukturierung, das Heißprägen und das Folienhinterspritzen [For04], [KDE01], [Mei02], [FK04]. Alle Herstellverfahren sind in dem Referenzprozess MID eingeordnet [GF06]. Dieser umfasst drei Prozessstufen zur Herstellung des „nackten“ MID-Teils sowie zwei weitere Prozessstufen der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT), in denen die elektronischen Bauteile (THD, SMD, CoB) aufgetragen und elektrisch kontaktiert werden (Löten, Kleben, Bonden). Jeder Prozessstufe sind Technologien zugeordnet (untere Abbildung).
- Referenzprozess zur Herstellung von MID-Teilen
Literatur
| [Gau10] | Gausemeier, J.: Frühzeitige Zuverlässigkeitsanalyse mechatronischer Systeme. Carl Hanser Verlag, München, 2010 |
| [For04] | Forschungsvereinigung räumliche elektronische Baugruppen 3-D MID E.V. (Hrsg.): 3D-MID Technologie – Räumliche elektronische Baugruppen. Carl Hanser Verlag, München, 2004 |
| [Mei02] | Meier, R.: Strategien für einen produktorientierten Einsatz räumlicher spritzgegossener Schaltungsträger (3-D MID). Dissertation, Universität Erlangen-Nürnberg, Meisenbach Verlag, Bamberg, 2002 |
| [Pöh99] | Pöhlau, F.: Entscheidungsgrundlagen zur Einführung räumlicher spritzgegossener Schaltungsträger (3-D MID). Dissertation, Universität Erlangen-Nürnberg, Meisenbach Verlag, Bamberg, 1999 |
| [KDE01] | Kuhmann, K.; Dörfler, R.; Ehrenstein, G.: Chance und Herausforderung. In: KU, 10/2001, S. 73-84 |
| [Sch00a] | Schulz, W.: 3D-Schaltungsträger erobern sich Nischen in der Elektronikindustrie. In: Industrieanzeiger, 40/2000, S. 36 |
| [Bör06] | Börcsok, J.: Funktionale Sicherheit. Grundzüge sicherheitstechnischer Systeme. ISBN3-7785-2985-4, Hüthig-Verlag, 2006 |
| [Fel00] | Feld,amm, K.: Advance of MID by Innovative Products and Production Technology. In: Forschungsvereinigung räumliche elektronische Baugruppen, 2000 |
| [Kai09] | Kaiser, I.: Systematik zur Entwicklung mechatronischer Systeme in der Technologie MID (Molded Interconnect Devices). Dissertation am Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn, HNI-Verlagsschriftenreihe, Band 248, Paderborn, 2009 |
| [FK04] | Feldmann, K.; Kunze, A.: Technologie 3D-MID – Aktuelle Werkstoffe und Herstellungsverfahren. In: Kunststoffe 4/2004, S. 17-24 |
| [GF06] | Gausemeier, J.; Felfmann, K.: Integrative Entwicklung räumlicher elektronischer Baugruppen. Carl Hanser Verlag, München, 2006 |
