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3D-Leiterbahnen mit vielseitigen Einsatzmöglichkeiten - diese Fakten über die elektrisch leitenden Verbindungen sollten Sie kennen!

von Portrait von Christine Pittermann Christine Pittermann
Veröffentlicht am 11. Juni 2018

In der Mikroelektronik werden Leiterbahnen als Bindeglieder zwischen elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten sowie in integrierten Schaltkreisen eingesetzt. Die Kleinteile dienen in vielen Bereichen zur Strom- und Spannungsversorgung.

Geätzte und gedruckte Leiter für Elektronik und Medizintechnik

Leistungsstarke 3D-Leiterbahnen werden in unterschiedlichen Bereichen, wie in der Elektronik und der Medizintechnik, eingesetzt. Dabei wird zwischen geätzten und gedruckten Leitern unterschieden. Zur Herstellung leistungsfähiger 3D-Leiterbahnen wurde von einem Berliner Unternehmen im Jahr 2014 mit der IsoLam®-Technik ein spezielles Fertigungsverfahren entwickelt, das auch den hohen Anforderungen der modernen Medizintechnik gerecht wird. Bei diesem Herstellungsprozess werden mehrere 3D-Leiterbahnen durch eine spezielle Technik mit einem passenden Isolationsmaterial laminiert und dadurch miteinander verbunden. Dabei können die 3D-Leiterbahnen im Unterschied zu den herkömmlichen Verbindungs- oder Leitelementen dreidimensional und platzsparend an den vorhandenen Bauraum angepasst werden. Erreicht wird dies durch den Einsatz geeigneter Materialien, wie Kupfer, Konstantan oder Nickel, die mit isolierendem Folienmaterial kombiniert werden.

Modernste Technik zur Herstellung von 3D-Leiterbahnen: das IsoLam®-Verfahren

Das Design der 3D-Leiterbahnen wie Abstand, Kontur, Leiterbahnbreite, Material sowie Leit- und Isoliereigenschaften und Strombelastbarkeit kann dadurch besser an den individuellen Bedarf angepasst werden. Eine Spezialdruckerei wie die Druckerei Berlin bedruckt mithilfe von Spezialdruckverfahren wie Tampondruck, Textildruck, Siebdruck sowie Digitaldruck/UV-Druck nahezu jedes Material und jede Form. Die Druckerei ist seit 1971 Ansprechpartner für spezielle Vorhaben und bedruckt ebenfalls Stückzahlen von kleinem oder mittlerem Umfang. Außerdem übernimmt das Unternehmen das Bedrucken spezieller Formkörper, die mit herkömmlichen Drucktechniken nur schwer zu bedrucken sind sowie von Materialien, die nicht mithilfe gewöhnlicher Druckverfahren bedruckt werden können und fertigt geätzte und gedruckte Leiterbahnen an. Die Leiterbahnen werden mithilfe des Sprühätzverfahrens durch Werkstoffabtrag aus Dünnblechen herausgeätzt, wobei die Bleche vorher mit Ätzresist laminiert wurden und mit der Auflage des entsprechenden Motivs belichtet wurden. Anschließend wird der unbelichtete Teil ausgewaschen und im weiteren Ätzvorgang weggeätzt. Dabei härtet nur der belichtete Teil aus und bleibt stehen. Mit dem IsoLam®-Verfahren können auch kleinste 3D-Leiterbahnen im Millimeterbereich angefertigt werden. Zu den kleinsten bisher hergestellten 3D-Leiterbahnen gehören Batterie- und Verdrahtungsbänder, die die Größe eines Streichholzkopfes besitzen. Durch ihre Flexibilität und Leistungsfähigkeit sind sie den starren Multilayern deutlich überlegen. 3D-Leiterbahnen, die in der Elektronik und im medizinischen Bereich eingesetzt werden, müssen für den Einsatz in hochsensiblen Geräten höchsten Anforderungen entsprechen.

Geeignet für unterschiedlichste Anwendungsbereiche

3D-Leiterbahnen kommen in unterschiedlichen Anwendungsbereiche zum Einsatz und werden bei Defibrillatoren, Herzschrittmachern, Herzrhythmusmonitoren und Joysticks verwendet. Die Medizintechnik zählt zu den stetig wachsenden Branchen, während sie gleichzeitig starken Regulierungen unterliegt. Diese Fachrichtung verbindet Kenntnisse aus unterschiedlichen Technikbereichen mit dem Ziel der Problemlösung und Weiterentwicklung
medizinischer Sachkenntnis von Ärzten und Pflegepersonal. Medizintechnische Abteilungen beschäftigen sich mit Reparatur und Wartung unterschiedlicher Medizinprodukte. Davon ausgenommen sind Geräte vor Ablauf der Garantiezeit und Apparate, für die ein Wartungsvertrag besteht. Neuerworbene Geräte werden vor dem ersten Einsatz zunächst auf die Erfüllung aller sicherheitsrechtlichen Vorschriften hin untersucht. Dazu zählen Überprüfungen des Ableitstromes sowie der kollisionsfreien Bewegungsabläufe ebenso wie die Quetschungsgefährdung und die Funktionsprüfung von Notaus-Tastern sowie von Strahlungs- und Bildqualitätsmessungen. Nach den Vereinigten Staaten und Japan ist Deutschland weltweit der drittgrößte Produzent von Medizintechnik. Schätzungen zufolge betrug das Handelsvolumen für Medizintechnik im Jahr 2012 circa 331 Milliarden USD, wobei circa 40 Prozent auf die USA und circa 30 Prozent auf Europa entfielen. Bei der Verlegung von 3D-Leiterbahnen müssen unterschiedliche Punkte beachtet werden. Um ein Ansetzen des Belichters zu verhindern, sollten gerade 3D-Leiterbahnen an einem Stück gezogen werden. Zu Fehlern in den Leiterbahnzügen kann es ebenfalls durch Ungenauigkeiten in der Positionierung der Belichter-Mechanik kommen. Bei der Platzierung spielt auch die Leiterbahnlänge eine wichtige Rolle. Demnach bietet der geringste Leiterbahnabstand die höchste Sicherheit und erschwert das Eindringen von außen bei Bankautomaten und Verkaufsterminals.