Heißprägen von spritzgegossenen Schaltungsträgern

Stefan Stampfer

Im Heißprägeverfahren werden auf thermoplastischen Kunststoffsubstraten haftfeste Leiterstrukturen erzeugt, indem die Leiterbahnen mittels eines Prägestempels unter Druck- und Temperatureinwirkung aus einer Kupferprägefolie ausgeschert und mit dem Substrat verbunden werden. Für neuartige klebstofffreie Kupferprägefolien, die durch eine Rauheitsstruktur auf der substratseitigen Oberfläche eine mechanische Verankerung im Kunststoffsubstrat ermöglichen, werden die wesentlichen haftungsbestimmenden Einflußgrößen bei teilkristallinen (PBT, PA66-GF, PP-GF) und amorphen (ABS) Kunststoffen aufgezeigt.
Die wichtigste Voraussetzung zur Erzielung hoher Haftfestigkeiten ist die Benetzung der rauhen Folienoberfläche durch den oberflächennah anschmelzenden bzw. erweichenden Substratkunststoff. Die Prägetemperatur stellt hierfür die entscheidende Prozeßgröße dar, während eine Steigerung von Prägedruck und Prägezeit nur in untergeordnetem Maße benetzungsfördernd wirkt. Eine obere Grenze für die Prägetemperatur resultiert aus einer übermäßigen Prägewulstbildung, die insbesondere die Erzeugung feiner Leiterstrukturen einschränkt. Für die untersuchten Kunststoffe werden Prägeprozeßfenster angegeben, innerhalb derer ein fehlerfreies Ausscheren der gewählten Leiterstrukturen bei gleichzeitiger Berücksichtigung anwendungstechnischer Anforderungen an die Leiterbahnhaftung und Prägewulstbildung möglich ist. Nach simulierten thermischen und klimatischen Beanspruchungen, wie sie bei Lötprozessen oder im Gebrauch auftreten, werden kunststoff- und belastungsspezifische Veränderungen der Leiterbahnhaftung beobachtet. Bei unverstärkten Kunststoffen mit hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist bei Temperaturwechselbelastung die Möglichkeit des Reißens der Leiterbahnen zu berücksichtigen.