Additive Fertigung in der Mikroelektronik

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Additive Fertigung von Mikro-Bauteilen: Die von Boston Micro Fabrication (BMF) als Pionier im Bereich Mikro-3D-Drucksysteme entwickelte Projektionsmikro-Stereolithografie (PµSL) erweitert die Möglichkeiten in Branchen wie der Mikroelektronik. Das 3D-Druckerdesign kann Polymerteile mit einer Auflösung von bis zu zwei µm drucken. So erzeugt das amerikanische Forschungslabor HRL Laboratories damit gekrümmte Kanäle (Vias) für elektrische Verbindungen in integrierten, mikroelektronischen 3D-Subsystemen.

Der Bedarf an hochpräzisen Teilen und höherer Auflösung treibt die Entwicklung der additiven Fertigung voran. Das neueste 3D-Druckerdesign von Boston Micro Fabrication (BMF) kann mit der Projektionsmikro-Stereolithografie (PµSL) Polymerteile mit einer Auflösung von bis zu zwei µm drucken. Die PµSL-Technologie ermöglicht einen ultrahochauflösenden, schnellen 3D-Druck in der Qualität von Serienteilen. Mit dem Modell microArch S130 von BMF haben die amerikanischen HRL Laboratories, ein 1948 gegründetes Forschungslabor für Physik und Ingenieurwissenschaften in Malibu, Kalifornien, nun Keramik-Zwischenschichten mit schrägen und gekrümmten Vias erzeugt, die sich bisher nicht herstellen ließen. Vias sind kleine, offene Kanäle in isolierenden Materialen, die leitende Verbindungen zwischen Halbleiterschichten in integrierten Schaltungen ermöglichen. In einem von HRL entwickelten, niedrigviskosen Keramikharz wurden verschiedene Anordnungen gerader, schräger und gekrümmter Vias mit weniger als zehn µm Durchmesser gedruckt. Dabei zeigte sich, dass die additive Fertigung mit PµSL nahezu grenzenlose Möglichkeiten für das Routing bietet. Die in Keramik gedruckten Vias werden anschließend metallisiert, um verschiedene Komponenten und integrierte Schaltkreise elektrisch zu verbinden.

Auf diese Weise werden integrierte mikroelektronische 3D-Subsysteme wie Infrarotkameras und Radarempfänger verbessert. Ohne Einschränkungen bei elektrischen Verbindungen und dem Schichten lassen sich kleinere, leichtere und energieeffizientere Systemdesigns realisieren. Dazu trägt die neue additive Fertigungstechnologie bei.

Mikro-Elektromechanische Systeme

Eine weitere, bereits erprobte Anwendung sind Mikro-Elektromechanische Systeme (MEMS). Zu dieser Vielzahl von Komponenten gehören Mikroschalter, Steckverbinder und Sicherheitsteile, die in vielen branchenspezifischen Anwendungen eingesetzt werden – von Mobiltelefonen bis hin zu SmallSat-Satelliten. Doch auch Getriebe und Motoren, Ventile und Aktuatoren sowie eine große Vielfalt von Sensoren können als MEMS additiv gefertigt werden. In der Automobilindustrie finden sie sich in Beschleunigungssensoren für die Airbag-Auslösung und elektronische Stabilitätskontrolle verwendet.

Präzisions-Mikro-Stereolithografie

Die 3D-Drucker der Serie microArch wurden auf Basis der 3D-Drucktechnologie PμSL Projection Micro Stereolithography entwickelt, die eine schnelle Photopolymerisation einer Schicht flüssigen Polymers mittels eines UV-Lichtblitzes in mikroskaliger Auflösung ermöglicht. Anpassbare Optiken, eine qualitativ hochwertige Bewegungsplattform und kontrollierte Verarbeitungstechniken eignen sich für zahlreiche Anwendungen in der Mikrofertigung von Prototypen und Kleinserien.

Neuzugang: MicroArch s240

Das neueste Produkt, der microArch S240, ermöglicht ein größeres Bauvolumen von 100 x 100 x 75 Millimetern oder 750 Kubikzentimeter. Eine zusätzliche Walze, die das Harz über der Bauplatte verteilt, bringt eine bis zu zehnmal höhere Druckgeschwindigkeit als andere Modelle. Dies lässt sich zur Produktion größerer Teile ebenso nutzen, wie für hohen Durchsatz vieler kleiner Teile. Die Auflösung beträgt 10 µm bei +/- 25 µm Toleranz. Das offene Materialsystem des Druckers ist in der Lage, höhere Viskositäten zu verarbeiten, was zur Produktion von stabileren Teilen führt.

BMF – Boston Micro Fabrication

Boston Micro Fabrication (BMF) hat sich auf 3D-Druck mit Mikropräzision spezialisiert. Das microArch-System des Unternehmens beruht auf einer 3D-Drucktchnologie namens PμSL (Projection Micro Stereolithography). Diese Technologie, ermöglicht eine schnelle Photopolymerisation einer Schicht flüssigen Polymers mittels eines UV-Lichtblitzes mit Auflösungen im Mikrobereich. Durch anpassbare Optiken, eine hochwertige Mechanik und eine validierfähige Fertigungstechnologie, entstehen genaue, hochauflösende Komponenten für die Produktentwicklung, Forschung und industrielle Kleinserienproduktion. Dieser Durchbruch der Branche verschafft Herstellern die Vorteile des 3D-Drucks ohne Abstriche an Qualität oder Skalierbarkeit.

BMF wurde 2016 gegründet und unterhält Niederlassungen in Singapur, Boston, Shenzhen und Tokio. Für weitere Informationen über BMF besuchen Sie bitte www.bmf3d.de.

Boston Micro Fabrication

2 Mill and Main, Suite 430
MA 01754 Maynard, USA
E-Mail: info@bmf3d.com
www.bmf3d.com

Bild oben: Der neue Mikro-3D-Drucker verzehnfacht die Druckgeschwindigkeit. Bildquelle: BMF – Boston Micro Fabrication