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3D MID TechnologyK.K.LeeShenzhen G-Powerful Laser Technology Co.,Ltd.深深 圳圳 市市 智智 强强 力力 镭镭 射射 科科 技技 有有 限限 公公 司司3D MID – 模塑互连器件模塑互连器件集机械支承、防护、封装与电气互连功能于一体的三维电路载体集机械支承、防护、封装与电气互连功能于一体的三维电路载体 09/09/20241G-Powerful Laser Technology内容提要:1.MID技术的现状2.激光直接成型的优点3.激光直接成型（LDS）技术4.MID制作流程5.小结09/09/20242G-Powerful Laser TechnologyMID技术的现状當前，已經開發出了雙組份注塑成型法與熱沖模法兩種當前，已經開發出了雙組份注塑成型法與熱沖模法兩種製造三維電路載體製造三維電路載體-即所謂模塑互連接器件（即所謂模塑互連接器件（3D-MID）的工藝這兩種工藝）的工藝這兩種工藝與方法都需要根據器件上的導電圖形製造專用的模具，與方法都需要根據器件上的導電圖形製造專用的模具，使得制程的初始成本高、週期長，更改設計、小批量生使得制程的初始成本高、週期長，更改設計、小批量生產不方便，很難實少量樣品或接近批量的樣品製造。

產不方便，很難實少量樣品或接近批量的樣品製造此外，不斷發展小型化，更進一步使與導電圖形有關的此外，不斷發展小型化，更進一步使與導電圖形有關的模具製造難度增加，製造費用過高和時間延誤，可見，模具製造難度增加，製造費用過高和時間延誤，可見，這兩種方法缺乏柔性加工與經濟效益的製造工藝這兩種方法缺乏柔性加工與經濟效益的製造工藝09/09/20243G-Powerful Laser Technology1 1、、MID MID 技术现状技术现状MID技术的优点油位传感器油位传感器设计自由度大设计自由度大•3维电路板维电路板•小型化小型化•功能多功能多制造更经济合理制造更经济合理•减少零部件数目减少零部件数目•制造流程短制造流程短•可靠性更高可靠性更高•简化安装简化安装 注塑法制造注塑法制造机电一体部件机电一体部件生态经济学优势生态经济学优势•循环利用处理容易循环利用处理容易•很少有害物质排放很少有害物质排放09/09/20244G-Powerful Laser TechnologyMIDMID部件应用比例部件应用比例- -按照工业领域分按照工业领域分通信通信普通工业普通工业汽车汽车计算机计算机其它其它1、MID 技术现状来源来源:09/09/20245G-Powerful Laser Technology1、MID 技术现状MIDMID部件应用比例部件应用比例- -按照制作技术分按照制作技术分来源来源:双组分注射成型法热冲模压法成型薄膜后注射法 激光直接成型法掩膜成型法09/09/20246G-Powerful Laser Technology12,311,918,723,52841,512,410,514,027,054,5107,517,120,119,316,122,844,57,35,54,78,38,610,38,65,85,00255075100125150175200199419951996199719981999200020012002Mio US$EuropaUSAJapan18,321,628,337,742,552,066,6105,9193,5年销售额: MID技术产品 (MIDIA)1、MID 技术现状09/09/20247G-Powerful Laser Technology设计更改会影响制作流程的各个工艺步骤设计更改会影响制作流程的各个工艺步骤批量生产批量生产MID 需要专用模具，例如需要专用模具，例如:-双组分注射成型法，需要适用某一设计的专用注双组分注射成型法，需要适用某一设计的专用注射成型模具射成型模具- 热冲模压法，需要适用某一设计的专用冲压头热冲模压法，需要适用某一设计的专用冲压头多数多数MID制造过程缺乏弹性，生产柔性受限制制造过程缺乏弹性，生产柔性受限制 样品制作受限制样品制作受限制小批量生产成本高小批量生产成本高几乎不能更改电连接设计几乎不能更改电连接设计 当前电子工业需要柔性当前电子工业需要柔性MID技术技术技术现状1、MID 技术现状09/09/20248G-Powerful Laser Technology热冲模压法优点:可实现厚铜层制造流程短单组份注塑缺点:元器件几何造型自由度小例如： < 45° 倒角面需要冲压模具制程柔性小小型化有制造极限剥离载体膜困难载体薄膜品种和供货均有限制注塑注塑模压模压剥离载体薄膜剥离载体薄膜09/09/20249G-Powerful Laser Technology热冲模压法应用实例1 – 注塑成型注塑成型2 – 冲压冲压3 – 剥离载体薄膜剥离载体薄膜32109/09/202410G-Powerful Laser Technology组份注射成型法优点:几何造型自由度大生产流程短缺点:原始费用高需要双组份注塑仅当大批量时才会有经济效益制程柔性有限开发时间长开发风险大小型化有制造极限几乎不能进行接近批量的小批量生产1. 一次注射一次注射表面活化表面活化金属化金属化2. 二次注射二次注射09/09/202411G-Powerful Laser Technology组份注塑实例 1 – 一次注塑2 – 二次注塑3 – 金属化32109/09/202412G-Powerful Laser Technology激光直接成型提供多方面柔性激光直接成型提供多方面柔性弹性生产流程:–不需要模具, 不需要掩膜–利用CAD数据直接加工电路图型迅捷的3-D 成型:–高速动态的激光光束偏移、旋转–非接触加工加工分辨率高:– 激光光束直径 < 80 µm激光直接成型技术的优点激光直接成型技术的优点09/09/202413G-Powerful Laser Technology3. 激光直接成型（LDS）技术09/09/202414G-Powerful Laser Technology3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术激光直接成型（激光直接成型（LDSLDS）技术的定义）技术的定义完全加成法:LDS = 通过激光直接成型加工(Laser-Direct-Structuring)，实现在模塑载体上有选择性的金属化仅仅以三个生产步骤完成:注射成型激光成型 / 活化金属化09/09/202415G-Powerful Laser Technology3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术激光直接成型（激光直接成型（LDSLDS）技术的原理）技术的原理激光活化:–激光能量引发一种物理化学反应–打断金属原子与高分子物之间的结合键增加附着力:–生成微观粗糙的表面–在被加工表面生成微沟道，沟道底部局部凹凸不平，便于金属化铜沉积、嵌入并附着09/09/202416G-Powerful Laser Technology原理--激光活化有机金属复合物3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术高聚物分子链节间搀杂的非导电活性物质(添加剂)--有机金属复合物金属原子氮原子氧原子激光光束激光光束 高聚物高聚物 + + 有机金属复合物有机金属复合物 1.有选择的照射工件的表面，有选择的照射工件的表面， 释放出有活性的种子释放出有活性的种子09/09/202417G-Powerful Laser Technology剩下的有机物金属原子金属原子氮原子氧原子2. 活化后的工件表面活化后的工件表面用于金属生长的具有活性的种子高聚物高聚物 + 有机金属复合物有机金属复合物3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术09/09/202418G-Powerful Laser Technology原理原理-- --非导电性活性物质非导电性活性物质——添加剂的性能添加剂的性能性能:绝对不导电不是催化性活性剂可以“溶解”并分散在高聚物中在高聚物-填充物-体系中相溶性、一致性好无逸出 / 无迁移 / 抗提取性好良好的耐热性良好的耐化学品性无毒性3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术09/09/202419G-Powerful Laser Technology原理—生成具有高附着力的微观粗糙的表面原理示意图原理示意图:改性塑料的表面 通过激光光蚀 释放出活性金属种子和添加剂粒子Laser3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术09/09/202420G-Powerful Laser Technology原理—高附着力的金属化效果被激光处理过的工件，电路导线部分嵌入工件内部改性塑料Bild mit strukturierter Oberfläche und unstrukturierter Oberfläche金属化材料沉积并渗入附着激光加工区域未加工过的区域Cu3. 激光直接成型（激光直接成型（LDS）技术）技术09/09/202421G-Powerful Laser Technology4. MID制作流程09/09/202422G-Powerful Laser Technology工件成型批量制作:–注射成型–挤出成型样品制作:–立体成像技术 (SL) + 聚亚胺酯 真空浇注–激光选择性烧结 (SLS)*–* 开发中4. MID制作流程09/09/202423G-Powerful Laser Technology激光成型元件尺寸:45 mm x 55 mm x 10 mm加工时间:9,5 s4. MID制作流程09/09/202424G-Powerful Laser Technology4. MID制作流程工业用微线工业用微线 3D 3D 红外激光设备红外激光设备-- LPKF 3D IR 160 -- LPKF 3D IR 160 IndustrialIndustrial特色高功率红外（IR）激光高功率光学系统3维加工空间匹配工件的装卡系统工件自动识别09/09/202425G-Powerful Laser Technology加成法金属化通用的金属化方法(无外电流的及通电的金属化) 例如:2 µm...3 µm 化学法镀铜 (起始层)18 µm 电镀铜4 – 6 µm 化学镍0,1 µm 闪镀金4. MID制作流程09/09/202426G-Powerful Laser Technology工艺步骤:加成法金属化09/09/202427G-Powerful Laser Technology应用实例: SSPC 模块应用应用在某种智能功率半导体模块(SSPC)中做电气连接转换电路载体原料原料PBT (优秀的机械加工性能，优秀的电气性能)09/09/202428G-Powerful Laser Technology应用实例: SSPC 模块MID 特色减少制作步骤 提高封装密度降低重量 改善热处理能力LDS 特色80° 斜面产品设计自由度大表面可线焊（bonding）即使年产量不大，仍有很好的经济性(6000 件/年)来源来源:09/09/202429G-Powerful Laser Technology5. 小结09/09/202430G-Powerful Laser Technology小结从样品到批量全部是成熟的工艺流程仅仅三个工艺步骤 (注塑、激光成型、金属化)短而且环境友好的制造过程 – 无环境负担，无论表面活化还是清洗过程使用标准的/通用的注塑模具更改电路布线设计极其容易/制造柔性高最细图形结构 150 µm (2003年九月状况)现成的原料供应商 制造过程原理适用于全部高聚物5. 小结09/09/202431G-Powerful Laser TechnologyThank you! 09/09/202432G-Powerful Laser TechnologyThe End09/09/202433G-Powerful Laser Technology09/09/202434G-Powerful Laser Technology09/09/202435G-Powerful Laser Technology09/09/202436G-Powerful Laser Technology09/09/202437G-Powerful Laser Technology09/09/202438G-Powerful Laser Technology。