Harting nennt beispielhaft drei Anwendungen, wo der Bauteil-Träger Flex-Leiterplatten ersetzen kann:
- Bauteile im 90°-Grad Winkel zur Leiterplatte: Der Bauteil-Träger ist geeignet, wenn elektrische Komponenten wie Sensoren rechtwinklig zur Leiterplatte positioniert werden sollen. Der automatische Bestückungsprozess ermöglicht eine hohe Genauigkeit in der Platzierung von z. B. Temperatur- und Hallsensoren was zu wiederholgenauen Messresultaten führt. Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind optische Komponenten wie LEDs oder Fotodioden zur Realisierung von Lichtschranken.
- Der Bauteil-Träger ermöglicht auch einen Abstand zwischen der Leiterplatte und einem elektronischen Bauteil. Ein Temperatursensor kann für die Temperaturmessung im Gehäuse eingesetzt werden, ohne, dass das Messresultat durch die Abwärme von weiteren Komponenten auf der Platine beeinflusst wird. Eine LED kann auf diese Weise in einem Abstand zur Leiterkarte platziert und mögliche Schattierungen umliegender Komponenten vermieden werden.
- Der Bauteil-Träger kann mit unterschiedlichen Grundpolymeren hergestellt werden. Dabei können elektrische Eigenschaften, wie Dielektrizitätskonstante und Verlustfaktor der Materialien berücksichtigt werden, die für Antennen geeignet sind. Das anwendungsspezifische Antennenlayout kann für verschiedene Applikationen im MHz und GHz-Frequenzbereich verwendet werden, wie z.B. Bluetooth, WiFi, ZigBee oder 5G.
Durch die 3D-MID-Technologie (Mechatronic Integrated Device) können elektronische Bauteile direkt auf einen dreidimensionalen Grundkörper bestückt werden, ohne Leiterplatten und Verbindungskabel. Der Grundkörper wird im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei der thermoplastische Kunststoff mit einem nicht leitenden, anorganischen Additiv versehen ist. Damit dieses Material elektrische Leiterbahnen aufnehmen kann, werden die Additive im Kunststoff durch eine Laserdirektstrukturierung (LDS) „aktiviert“. Dabei beschreibt der Laserstrahl die für die Leiterbahnen vorgesehenen Flächen und es entsteht eine mikroraue Struktur. Die freigesetzten Metallpartikel bilden die Kerne für die anschließende chemische Metallisierung. Auf diese Weise werden auf dem dreidimensionalen Grundkörper elektrische Leiterbahnen aufgebracht. Der verwendete Kunststoff verfügt über eine hohe Wärmebeständigkeit und lässt sich im Reflow-Ofen löten.
Der mit diesem Verfahren entwickelte Bauteil-Träger ist flexibel für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar. So kann er mit mehreren Sensoren bestückt werden, die z. B. für eine Messung in drei Achsen (X, Y, Z) in drei Richtungen ausgerichtet werden. Die Bauteile können gleichzeitig auf zwei parallele Flächen auf der Vorder- und der Rückseite, sowie auf der Stirnfläche aufgebracht werden.
Elektronische Bauteile, wie LEDs, ICs, Fotodioden und Sensoren werden von Harting auf den Bauteil-Träger automatisch bestückt. Die Gesamtkosten für den Bauteil-Träger sind im Vergleich zu Flex-Leiterplatten-Lösungen nach eigener Angabe um zwei Drittel geringer. Der Kostenvorteil ergibt sich durch den Wegfall des oft komplexen Handlings flexibler Leiterplatten wie bestücken, kleben und montieren. Das Verfahren soll auch bei kleinen Stückzahlen im Vorteil sein, da der Bauteil-Träger unverändert für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden kann und keine Kosten für ein neues Spritzgusswerkzeug entstehen. Im Vergleich zu Flex-Leiterplatten werden laut Harting auch eine präzisere Positionierung der Bauteile und eine größere Wiederholgenauigkeit erreicht.
Harting nennt als weiteren Vorteil des Bauteil-Trägers die geringe Projektlaufzeit bis zur Auslieferung fertiger Komponenten. Da der Kunststoffträger unverändert bleibt, reichen Vorgaben zur Platzierung der Elektronikbauteile. Die Experten für 3D-MID erstellen daraus einen fertigungsoptimierten Layoutvorschlag. Für die Anpassung der elektrischen Leiterbahnen an die jeweilige Anwendung reicht eine Anpassung des Laserprogramms aus. Die Auslieferung der ersten Muster aus der Fertigung ist nach Freigabe durch den Kunden und der Anlieferung der Komponenten innerhalb von zwei bis drei Wochen möglich.
