Einfluss der 3D-Druckstrategie auf die Hochfrequenzeigenschaften von Elektronik

Übliche Leiterplatinen bestehen aus mehreren Ebenen, deren Kontaktierungen zueinander einen erheblichen Widerstand in der Datenübertragung darstellen. Bauteile werden in der Regel nur auf Platinen in einer Ebene angeordnet. Durch additive Fertigungsverfahren sind nun freie Bahnführungen im Raum möglich. Zudem können Kondensatoren, Spulen, Wärmesenken und Schirmungen direkt eingedruckt und andere Bauelemente eingesetzt werden.

Mit Multijet-Modeling Druckverfahren (MJM) können schon heute Platinen und einfache Bauteile mit Photopolymeren und Suspensionen mit leitfähigen Nanopartikeln gedruckt werden. Der Druck elektrischer Bauteile erlaubt durch die Beseitigung von Störstellen und die Realisierung kürzerer Übertragungswege schon heute eine höhere Leistungsdichte. Fügt man aufgrund der Designfreiheit dem elektronischen, gedruckten Bauteil weitere mechanische Aufgaben hinzu, ergeben sich weitere Vorteile.

Im Stand der Technik erfolgt dieser 3D-Druckprozess layerweise, das heißt es wird eine Schicht nach der nächsten Schicht verarbeitet. Dies führt aufgrund des Benetzungsprozesses zu einer rauen Oberfläche an der Grenze von leitfähigem zu isolierendem Material, was nachteilig für die Hochfrequenzeigenschaften ist. Mittels der CFD-Simulation wird untersucht, welchen Einfluss die Druckstrategie, beispielsweise das Drucken in Blöcken statt einzelnen Schichten, auf die Rauheit der Grenzfläche und damit die Hochfrequenzeigenschaften hat. Erste Ergebnisse versprechen deutlich niedrigere Verluste in den elektrischen Leitungen.