Laser ermöglichen selektive Goldkontaktbeschichtungen in der Massen- und Individualproduktion

Gestartetes BMBF-Verbundprojekt InKonMass hat Inline-fähiges Fertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung elektrischer Kontakte auf metallischen Bauteilen zum Ziel / Fertigungsanlage soll die Herstellung von Goldkontaktpunkten für bis zu 100 Bauteile pro Minute demonstrieren.

Im Zentrum des InKonMass-Verbunds steht die Entwicklung eines Laserverfahrens zur Trocknung, Sinterung und Funktionalisierung der gedruckten Edelmetallkontakte. Bild: Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.

19.12.14

BMBF-Verbundprojekt „InKonMass“

Die zunehmende Funktionsintegration in der durch höchste Stückzahlen (> 10 Mio. p.a.) geprägten Elektronikindustrie erfordert kostengünstige Verfahren, die es ermöglichen, Funktionsschichten ortsselektiv und designflexibel zu erzeugen. Leitfähige Kontaktschichten aus Edelmetallen (> 10 µm) werden heute üblicherweise vollflächig mittels galvanischer oder chemischer Verfahren aufgebracht.

Diese Verfahren sind ressourcen-, kosten- und zeitintensiv und teilweise umweltschädlich durch den massiven Einsatz von Chemikalien. Die genannten Verfahren wurden für die Massenproduktion optimiert und haben dadurch im Bereich der individualisierten variantenreichen Produktion mit geringeren Stückzahlen den Nachteil der fehlenden Ortsselektivität. Dies führt zum massiven Mehrverbrauch an ressourcenintensiven Edelmetallen, wie bspw. Gold.

Vor diesem Hintergrund sind innovative und inline-fähige Verfahren zur Aufbringung von Edelmetall-Kontakten gefragt, die sowohl eine ressourcen- als auch energieeffiziente Herstellung angepasst an Geometrie und Stückzahl sowie die spezifischen Herausforderungen der elektrischen Kontaktierung durch selektives Auftragen ermöglichen. Digitale, photonische Fertigungsverfahren sind für diese Aufgaben prädestiniert.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes „InKonMass“ soll ein Inline-fähiges Fertigungsverfahren zur ortsselektiven Herstellung elektrischer Kontakte auf metallischen Bauteilen entwickelt werden, das sich sowohl für die Massen- als auch die individualisierte Produktion eignet. Eine Demonstratorfertigungsanlage soll die Herstellung von Goldkontaktpunkten für bis zu 100 Bauteile pro Minute demonstrieren.

Um die hohe Prozessgeschwindigkeit zu ermöglichen, wird eine Edelmetallpaste für die selektive Beschichtung durch digitale Druckverfahren entwickelt, die auch den speziellen Anforderungen der nachgeschalteten Laserbearbeitung genügt; dies geschieht parallel zur Entwicklung eines applikationsangepassten Druck-/Dispenssystems mit hohen Taktraten.

Im Zentrum des Verbundvorhabens steht die Entwicklung eines Laserverfahrens zur Trocknung, Sinterung und Funktionalisierung der gedruckten Edelmetallkontakte. Die zeit- und ortsselektive thermische Bearbeitungszone, die Flexibilität bezüglich des herzustellenden Kontaktdesigns sowie die möglichen hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten sind zentrale Vorzüge beim Einsatz von Laserstrahlung im Herstellungsprozess. Die entwickelten Einzelverfahren werden in einer hochautomatisierten Demonstratorfertigungslinie integriert.

Die Entwicklung und Verfügbarmachung der neuen energieeffizienten und ressourcenschonenden Druck- und Laserverfahrens sowie des angepassten Werkstoffs und der Anlagentechnik haben ebenfalls ein hohes Anwendungspotential für die Herstellung individueller Bauteile kleinerer Stückzahlen (≤ 1 Mio p.a.) und hoher Varianz. Durch die Zusammenarbeit der Projektpartner entlang der gesamten Wertschöpfungskette bestehen hervorragende Aussichten, die Projektergebnisse direkt im Anschluss an das Projekt in die Anwendung zu überführen.

Das Projekt ist Anfang Oktober 2014 gestartet und wird vom BMBF im Rahmen der Initiative „Die Basis der Photonik: funktionale Oberflächen und Schichten“ mit rund 2,4 Millionen Euro gefördert. Die Laufzeit des Verbundprojekts beträgt drei Jahre.

Projektpartner

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Projekt InKonMass (PDF)

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