Neue PVD-Verfahren zur strukturierten Metallisierung von Kunststoffen

PDV-Verfahren spielen eine immer größere Rolle bei der vollflächigen Metallisierung von Kunststoffen z. B. für ESD- oder EMV-Schutz. Dagegen dominieren im Bereich der Sensorik und räumlichen Schaltungsträger (MID) die galvanischen Varfahren bei der strukturierten Metallisierung. Besonders additive Varfahren wie z. B. das LPKF-LDS-Verfahren oder 2-Komponenten-Spritzgießen sind von hohem Interssse, da sie sich durch eine deutliche Verkürzung der Prozesskette auszeichnen. In beiden Fällen ist der Einsatz von speziellen Kunststoffen notwendig. In diesem Vortrag werden zwei neue Verfahren vorgestellt, die sich zurzeit am Fraunhofer IST im Entwicklungsstadium befinden. Mit dem additiven Hochrate-PVD-Verfahren Aktive Maske ist es möglich, eine hohe Anzahl von Kunststoffen zu metallisieren. Durch sehr hohe Raten (> 20 num/s) unter Grobvakuumbedingungen (o,2 - 2 mbar) werden sehr kurze Taktzeiten erreicht, was eine Integration in bestehende Prozessketten ermöglicht und die Investitionskosten reduziert. Zudem ist ein kostengünstiges und effizientes Sputttern von Edelmetallen wie z. B. Platin, Palladium oder Gold möglich, so dass neben der Elektronik auch Anwendungen in der Biotechnologie möglich sind. Die grundlegenden Untersuchungen auf 2D- und 3D-Kunststoffsubstraten für die Technologiebereiche Biosensorik, (flexible) Leiterplatten und MID zeigen, dass insbesondere die Edelmetallsysteme die Anforderungsprofile der Industrie gut erfüllen. Die Anwendungsmöglichkeiten des Plasma-Printing-Verfahrens liegen in erster Linie in den Bereichen Biomedizin, Bioanalytik, Mikrofluidik und Mikroelektronik. Bei diesem unter Atmosphärendruck arbeitenden Pflasmaverfahren erfolgt eine lokale Aminierung der Oberfläche, z. B. durch Formiergas-Behandlung von Polymeren oder Schichtabscheidung aus einem aminhaltigen Prekursor. Diese lokale, durch Plasma-Printing erzeugte Aminierung erlaubt eine strukturierte stromlose Metallisierung. Im Moment werden Strukturbreiten von ca. 300 µm erreicht. Ziel ist es eine Reduzierung auf unter 50 µm. Die Vorteile liegen in den geringen Taktzeiten und der damit verbundenen einfachen Integration in bestehende Prozessketten, insbesondere bei Rolle-zu-Rolle-Prozessen. Darüber hinaus ist die Atmosphärendrucktechnologie deutlich preiswerter als vergleichbare vakuumbasierende Verfahren.