摘要

現在的生產廠商所面臨的挑戰是復雜部件通過功能一體化逐漸變得更小，以及更短的生產周期，特別是電子產品中的高價值功能部件，這種情況也越來越多的出現在汽車、醫學以及通信領域中。此外，大部分產品面臨的競爭壓力越來越多，更高的性能、更高的可靠性，以及更低的價格。

以適當的連接和集合技術聯合起來的模塑互連器件（MID）能很好的縮減零部件的數量和集合支出。模塑互連器件利用塑料成型空間可能性將機械或電子結構做成模具，從而實現一體化。

典型的機械功能，例如按鍵、插頭及其他的連接部件，同時被集成一個電路運載體的服務功能性部件。

根據不同的目標，簡單的電路線條可以代替電纜以及精細電路作為一個傳感器模塊或芯片載體用于很小的空間。

借助由LPKF公司研發的激光直接成型(LDS)工藝，可以實現高性能復雜的三維電路布局，并實現了上述功能的統一的機體座和電路板。

此工藝的基礎是塑料的熱塑性，首先借助激光設計出電路結構，進而進行無電的化學沉銅。

激光直接成型(LDS)工藝

在很長一段時間里，三維MID結構被制成兩部分模塑（雙注塑技術），通過表面化學活化和選擇性電鍍- 一種只有對大批量零件有經濟意義的高原始成本的工藝。

相比之下，激光成型的引入，使得MID制造商有可能淘汰雙注模技術而采用單一組件成型。

正向的LPKF-LDS與負向的激光成型工藝相比，其特點是流程更為簡單，僅僅以下三個生產步驟:
·塑料注射成型
·激光成型/ 活化
·金屬化（化學鍍Ni/Au)

激光直接成形相較于傳統的工藝，在形成極精細的電路結構方面提供更廣泛的范圍。

此外，它也使電路設計具有較大的靈活性，通過數據變化可以很容易的對其修正，而且無需對設備內部結構進行修改。

這種靈活性使采用激光直接成型工藝于生產開發過程，能夠避免在確定生產工藝可行性的前期階段存在的復雜轉換。

激光塑模的選擇和可行性在電子工業中的需求，為激光直接成形程序的生產利用提供了重要的條件。這是受到材料發展和各自生產廠商和相應經營許可協議保護的。

工藝原理

本工藝避開先前MID工藝被熟知的缺點，修正了熱塑性致使有機金屬絡合物被溶解或分散在基體中。改進的方法是，這種特殊的化學混合物，經激光束輻射，催化沉積在輻射領域的選擇性金屬，從而進行無電電鍍過程。

首選的化合物是pd²⁺或Cu²⁺重金屬的螯合物。

該金屬螯合物要滿足多種要求。熱穩定性必須是熱塑性基體達到足夠的工作溫度，金屬被分散成原子并且有機配體在一定能量波段的激光下。其他標準如下：
·與聚合物基體很好的相容性
·電性能穩定性；
·充分可溶性，特別是分布在基質中
·對基體無催化活性
·塑化穩定性
·無毒性

電子結構的重要條件是電路的結合力，為了確保電路在熱循環下對基材有足夠的結合力，需要有很高的初始粘結力。

根據DINIEC326對印制電路技術的規定，附著力值是0.6-1.1 N/mm。

與此相比，激光束的另一重要特性是它不僅選擇性的分離金屬螯合物并且可以引起聚合物表面融化。

因此，聚合物分子吸收激光束能量后可以引起化學鍵激發和震動。

當能量達到一個極小值時，高分子鏈就會斷裂。

實際上，激光束的作用近似于光化學切割于松弛的結構，使原材料受熱升華。

長波長激光在此升華過程中是至關重要的，比如由ND:YAG產生的λ=1064nm的激光。

通過對難以融化的無機填料的聚合物進行改良，用激光在聚合物表面形成微小洞穴及凸起結構，沒有進一步可能使塑料和化學鍍銅沉積很好地粘附。