3D-MID-Bauteile Bestückung auf dem Sprung in die 3. Dimension

Ein Neigungssensor als direkt bestückte 3D-MID Baugruppe
Ein Neigungssensor als direkt bestückte 3D-MID Baugruppe

3D-MID-Teile direkt zu bestücken, war bislang nur manuell oder mit isolierten Montageinseln möglich - künftig wird die Bestückung der dreidimensionalen Kunststoffteile auch in der SMT-Linie möglich sein. Dazu arbeiten MID-Tronic und Essemtec an einer Maschine, die 3D-MID-Baugruppen den Weg in die Serienfertigung ebnen soll.

Dass sich damit ganz neue Möglichkeiten zum Einsatz dreidimensionaler Schaltungsträger eröffnen werden, davon ist Karl Görmiller, Managing Director von MID-Tronic, überzeugt. Mit der neu gegründeten MID-Tronic will sich Görmiller ähnlich wie ein klassischer EMS-Anbieter (EMS: Electronics Manufacturing Services) als erster Dienstleister in Deutschland auf die Auftragsfertigung von 3D-MID-Teilen und Baugruppen spezialisieren. Die Entwicklung des für die Bestückung nötigen Equipments sei bereits sehr weit fortgeschritten, erklärt Görmiller, der sein Konzept auf dem 3D-MID-Gemeinschaftsstand der Fertigungsmesse SMT/Hybrid/Packaging in Nürnberg vorgestellt hat. Im September wird die Maschine in einer kompletten SMT-Linie bei MID-Tronic installiert sein, so das Ziel von Görmiller. Detailliert vorstellen wird MID-Tronic sein Geschäftsmodell auf der productronica im November.

Die mittels Laserdirektstrukturierung hergestellten 3D-MID-Bauteile kommen derzeit vor allem für Handy- oder Notebook-Antennen zum Einsatz. Interessante Perspektiven für die bestückten Schaltungsträger sieht Görmüller vor allem in der Sensorik und bei LED-Anwendungen. Dort kommen 3D-MID Bauteile zwar auch jetzt schon zum Einsatz, die Baugruppe sitzt in diesen Fällen aber nicht unmittelbar auf dem MID-Teil, sondern auf einer Leiterplatte. Das MID-Teil fungiert dabei als Träger für die Leiterplatte und dient beispielsweise zur Umverdrahtung von elektrischen Verbindungen des Sensor-Elements zur Leiterplatte.

Dass das Vorhaben, sich auf ein ganz neues Feld zu spezialisieren, gewagt sei, verneint Görmiller ausdrücklich: »Es gibt auf Kundenseite bereits sehr großes Interesse an bestückten 3D-MID-Teilen.« Außerdem, so Görmüller, verfüge MID-Tronic über die Mutterfirma Wiesauplast bereits über sehr gute Kontakte im Automotive-Sektor, einem viel versprechenden Anwendungsbereich für die 3D-MID-Baugruppen. Hinzu komme die finanzielle Stärke der Holding-Gesellschaft Indus, zu der Wiesauplast und MID-Tronic gehören. Auch mit der Auftragsfertigung an sich ist Görmiller bestens vertraut. Er war Gründer und Geschäftsführer der EMS-Firma Görmiller Elektronik, die er 2008 verkauft hat.

Dass es bislang keine Inline-Bestückungsautomaten für 3D-MID gab - immerhin ist 3D-MID nicht ganz neu -, liegt an den außergewöhnlichen Anforderungen, die die 3D Molded Interconnect Devices an einen Bestückungsautomaten stellen: Die Bauteile können nicht plan verarbeitet werden, sondern müssen in verschiedenen Positionen bestückt werden. Der Essemtec-Bestücker löst diese Herausforderung über einen Roboter, auf dem ein Nutzenträger montiert ist. Dieser bringt die Teile über Positionswechsel in die horizontale Ebene, wo sie dann bestückt werden. Verändert die Baugruppe anschließend die Lage, verhindern die Adhäsionskräfte des Lotes, dass die Bauteile »verrutschen«. Etwa 95 Prozent der gängigen Bauteile ließen sich so in Position halten, erklärt Görmüller. Dass es sich bei einer 3D-MID-Baugruppe nicht um eine großflächige Anwendung handeln könne, sei aber auch klar, so Görmiller weiter. »Wenn wir von bestückten 3D-MID-Bauteilen sprechen, dann geht es um Baugruppen mit maximal etwa 60 Komponenten.«

Diese Anforderungen alleine erklären aber noch nicht, warum die meisten Bestückungsautomaten-Hersteller auf diesem Gebiet bislang nicht aktiv sind. Noch fehle es am konkreten Marktpotenzial, so die einhellige Aussage einiger Bestückungsautomaten-Hersteller. Man wolle erst mal abwarten, ob sich daraus wirklich ein Markt entwickle, für den es sich lohne, eine SMT-Linien-fähige Serienmaschine anzubieten. Schließlich kalkuliere man anders als ein Sondermaschinenbauer: Eine Entwicklung muss sich über den Verkauf mehrerer Maschinen amortisieren, nicht nur über eine einzige. Für den Schweizer Maschinenbauer Essemtec hingegen ist der Sondermaschinebau ein Alleinstellungsmerkmal. Bereits ab einem einzigen Stück entwickelt und fertigt Essemtec, wie in diesem Fall auch, in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden Maschinen für besonders knifflige Anwendungsfälle. Die Grundlage für die Sondermaschinen sind fast immer Standardmaschinen, die in einer oder mehreren Funktionen an die Wünsche des Kunden angepasst werden. Insgesamt mehrere Dutzend hat Essemtec bereits konzipiert und gebaut.

Zwar sind zum Beispiel die flexiblen Leiterplatten eine durchaus ernst zu nehmende Konkurrenz für die direkt bestückten 3D-MID-Baugruppen. Aber es wäre im Fall 3D-MID nicht das erst Mal, dass einzelne Innovatoren einer neuen Technologie den Weg hin zum Massenmarkt ebnen. So hat LPKF aller Unkenrufe zum Trotz erfolgreich an seiner Technik zur Laserdirektstrukturierung der MID-Bauteile festgehalten und damit 3D-MID erst zum Durchbruch verholfen.