EPP 10.2020

Elektronikfertigung ohne

Elektronikfertigung ohne Kompromisse Potentiale nutzen dank innovativer Lasertechnik Für das qualitativ hochwertige Trennen von flexiblen und starren Leiterplatten bietet die Lasertechnik viele Vorteile. Besonders bei PCBs mit unregel - mäßigen Konturen und/oder hoher Packungsdichte ist der Laser die prädestinierte Lösung: Schnitte können bis direkt an Leiterbahnen oder Bauteile vor genommen und auch komplexe Geometrien problemlos umgesetzt werden – alles ohne das Bauteil unnötig zu belasten. Dank der innovativen LPKF CleanCut-Technologie lassen sich die Schnittkanten nun erstmals unmittelbar mit technischer Sauberkeit realisieren. Zudem ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit der LPKF Maschinen dem schnellen Fräsprozess gegenüber konkurrenz fähig. Flexibilität des Laser-Nutzentrennens Weiterentwicklungen im PCB-Bereich haben zu einer großen Materialvielfalt geführt, um unterschiedlichen Anforderungen wie beispielsweise denen der Hochfrequenztechnik gerecht zu werden. Durch Variation der Prozessparameter lassen sich Lasersysteme optimal für verschiedene Basismaterialien einrichten. Im Gegensatz zu mechanischen Verfahren zum Nutzentrennen sind der Gestaltungsfreiheit von PCBs beim Laser Depaneling nahezu keine Grenzen gesetzt. Durch die flexible Linienführung des Lasers können selbst sehr feine und komplexe Konturen problemlos umgesetzt werden. Dabei müssen keine Mindestradien oder -stegbreiten im Rahmen des Designprozesses berücksichtigt werden. Durch den mikrofeinen Laserstrahl ist eine flexible Be - stückung der Leiterplatten möglich, da sich die Abstände der Schnittkanten zu den aufgesetzten Bauteilen minimieren und die maximal zulässige Höhe der Bestückung steigern lassen. Weitergehend bietet der Laser neben dem Schneiden von Materialien eine Bandbreite an weiteren Anwendungen. So können ebenfalls Bohrungen und Strukturierungen mit Hilfe des Lasers vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Bearbeitung von zunehmend eingesetzten Coverlayern mit dem Lasersystem erfolgen. Es zeigt sich, Abb. 2: LPKF CuttingMaster 3000: Perfekt für den Einsatz in der Linie Abb. 1: Mit CleanCut-Technologie geschnittene Kante eines FR4-Boards dass sich individuelle Nutzen- und PCB- Designs sowie Bearbeitungsfolgen problemlos mit einem Lasersystem realisieren lassen. Die Schnittkantenqualität ist bei der Bearbeitung mit dem Laser qualitativ hochwertiger als bei mechanischen Verfahren wie beispielsweise dem Fräsen (vgl. Ab - bildung 1). Zum einen wird durch das Verschmelzen der Materialen am Schnittkantenrand ein Ausfransen vermieden und eine geschlossene Kante gewähr - leistet. Zum anderen entstehen durch die Bearbeitung keine Stäube, die infolge ihrer Ablagerung eine Fehlfunktion der bestückten Leiterplatten verursachen könnten. Bedingt durch das berührungslose Verfahren des Lasersystems wird das geschnittene Material absolut vibrationsund stressfrei bearbeitet. Auf diese Weise ist eine Schädigung sensibler Bauteile aufgrund induzierter Spannungen oder Schwingungen ausgeschlossen. Die innovative CleanCut-Technologie von LPKF verhindert darüber hinaus eine Ruß - bildung an den Kanten, die in der Ver - gangenheit beim Laser-Depaneling aufgetreten ist; die CleanCut-Schnittkanten sind 100% karbonisierungsfrei. Zusammenfassend wird durch die hohe Qualität und technische Reinheit der Laserbearbeitung das Risiko potentieller Fehlfunktionen der PCBs bzw. der auf - gesetzten Komponenten auch bei kom - plexen Leiterplatten-Designs erheblich reduziert; das gilt sowohl für Kleinserien als auch die Produktion hoher Stück - zahlen. Steigenden Anforderungen der Miniaturisierung und des zunehmenden Funktionsumfangs wird somit Rechnung getragen. Automatisierte Laser-Systeme für die Linie LPKF bietet mit seinen Ci Serien (vgl. Abbildung 2: LPKF CuttingMaster 3000) die Möglichkeit zur Integration von Laser Foto: LPKF Foto: LPKF 24 EPP Oktober 2020

Advertorial Depaneling Maschinen in die voll auto - mati sierten Fertigungslinien von EMS- Dienstleistern. Die Systeme können dabei in jegliche Fertigungsumgebung im - plementiert und an bestehende MES- Systeme angebunden werden. Anforderungen von Industrie 4.0 werden durch die Maschinen ganzheitlich erfüllt. Das Handling der Nutzen und der herausgetrennten PCBs erfolgt dabei vollautomatisch. Mittels eines Scanners können via Code auf dem Nutzen individuelle Jobs erkannt und spezifische Informationen an die Maschine weitergegeben werden. Hinterlegte Daten werden automatisch abgerufen und umgesetzt. Auf diese Weise lassen sich auch kleine und individualisierte Los - größen flexibel fertigen. Insgesamt wird durch die Automatisierung der Maschinen eine Optimierung der Benutzerfreundlichkeit und eine Minimierung von notwendigen Bedienereingriffen realisiert. Abb. 3: Potentielle Materialeinsparungen durch einen Vollschnitt mittels Lasertechnik Foto: LPKF Nutzen für die individuelle Leiterplattenproduktion Dank der Flexibilität und Präzision von LPKF-Laseranwendungen können Materialeinsparungen von mehr als 30% realisiert werden (vgl. Abbildung 3). Denn der Vollschnitt per Laser macht die Notwendigkeit eines Fräsprozesses vor der Be - stückung überflüssig. Dadurch ermöglicht die Lasertechnik den Wegfall der 2–3 mm breiten Fräskanäle. Die Effizienzsteigerung nimmt mit Reduzierung der Leiterplattengröße zu. Prozessketten der Verarbeitung können durch den Wegfall zusätzlicher Arbeits schritte wie dem Vorfräsen oder einer aufwendigen Fixierung verkürzt werden. Zusätzlich sind durch die Flexi - bilität und Anpassbarkeit des Lasers an unterschiedliche Materialien keine zusätzlichen Werkzeuge oder spezielle eigene Systeme für die Bearbeitung notwendig. Die nahezu grenzenlose Geometriefreiheit kombiniert mit den softwaredefinierten Schneidwegen sorgt für eine insgesamt schnelle sowie flexible Entwicklung und Umsetzung von neuen Leiterplatten- Designs. ANSPRECHPARTNER Patrick Stockbrügger (Jahrgang 1994), Master of Science, studierte Wirtschafts ingenieur - wesen Maschinenbau mit Schwerpunkt Fertigungstechnik und Technischer Vertrieb. Seine Master thesis war im Themengebiet Digitalisierung angesiedelt und entwickelte eine Methode zur Port folio erstellung für Smart Services. Er ist seit 2019 bei der LPKF Laser & Electronics AG als Produktmanager tätig und verantwortet die Ausrichtung der Stencil- und Depaneling- Portfolios an die Erfordernisse der PCB- und SMT-Märkte. PROFIL Die LPKF Laser & Electronics AG ist ein führender Anbieter von laserbasierten Lösungen für die Technologieindustrie. Lasersysteme von LPKF sind für die Herstellung von Leiterplatten, Mikrochips, Automobilteilen, Solarmodulen und vielen anderen Komponenten von entscheidender Bedeutung. Anwender der LPKF-Maschinen fertigen immer kleinere und präzisere Bauteile. Gleichzeitig erhöhen sie durch den Einsatz von Lasertechnik die Funktionalität dieser Bauteile und profitieren von neuen Designmöglichkeiten. Daraus entstehen leistungsstärkere, kleinere und energieeffizientere Produkte an der Spitze des technologisch Machbaren. Diese führen zu Verbesserungen in der Mobilität, Vernetzung, Stromerzeugung und digitalen Unterhaltung. Das 1976 gegründete Unternehmen LPKF hat seinen Hauptsitz in Garbsen bei Hannover und ist über Tochtergesellschaften und Vertretungen weltweit aktiv. Rund 20 Prozent der Mitarbeiter sind im Bereich Forschung und Entwicklung beschäftigt. LPKF Laser & Electronics AG Osteriede 7 D-30827 Garbsen www.lpkf.com EPP Oktober 2020 25