21. - 23.06.2022 Internationale Fachmesse für Laser-Materialbearbeitung
01.06.2021 - 09:57

PCB-Nutzentrennen: Lasertechnik steigert Qualität und Effizienz für Automotive-Anwendungen

Der Laser als berührungslos arbeitendes Werkzeug hat enormes Potenzial für verschiedenste Anwendungen der Automobil-Industrie. Beim Leiterplatten-Nutzentrennen für die Branche verspricht der Einsatz von Lasertechnik hohe Qualität, Flexibilität und Kosten-Effizienz.

Leiterplatten kommen in Fahrzeugen fast überall zum Einsatz: In der Bordelektronik und Sensorik, bei der Beleuchtung, in früher rein mechanischen Systemen wie Sitz- oder Spiegeleinstellungen und bei vielen weiteren Anwendungen im Auto. Gerade bei sicherheitsrelevanten Einsatzbereichen muss eine Leiterplatte sehr hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Es ist hier unerlässlich, dass die Leiterplatte im Einsatz jederzeit zuverlässig arbeitet. Damit dies gewährleistet ist, kommt es in der PCB-Produktion auf jedes Detail an. Aufgrund langjähriger Expertise in der Lasertechnik und Erfahrung in der Automotive-Branche hat LPKF diese Anforderungen beim Nutzentrennen im Blick und lässt das Know-how kontinuierlich in die Produktentwicklung einfließen.

Beim Nutzentrennen als letztem Schritt in der Leiterplattenherstellung werden die Boards aus einem Nutzen vereinzelt. Im Gegensatz zu mechanischen Trennverfahren wie dem Fräsen oder Stanzen lagert sich beim Laser-Prozess auf den bestückten Leiterplatten kein Staub ab, der bei der späteren Nutzung zu Fehlfunktionen führen könnte. Der Trennprozess erfolgt schonend; die mechanische oder thermische Bauteilbelastung durch das Lasern ist vernachlässigbar.

Mit Lasertechnologie können Standards hinsichtlich technischer Sauberkeit – etwa gemäß VDA 19 / ISO 16232 – umgesetzt werden. Die CleanCut-Technologie von LPKF ermöglicht eine karbonisierungs- und verfärbungsfreie Verarbeitung des Substrates. Das Resultat: Hochwertige Leiterplatten mit maximaler technischer Sauberkeit. Das Verfahren sorgt damit potenziellen Ausfällen von Bauteilen im Einsatz präventiv vor. Speziell bei sensiblen Bauteilen wie beispielsweise Sensoren ist somit die Ausbeute für den Anwender besonders groß.

Die Diversität bearbeitbarer Materialien für den Laser reicht von Standard-Anwendungen wie FR4, Flex oder Keramik bis hin zu Insulated Metal Substrates (IMS) sowie System-in-Packages (SiPs). Durch die Anpassung der Parameter können verschiedenste Materialien und Materialzusammensetzungen flexibel mit demselben Werkzeug bearbeitet werden.

Die Materialvielfalt der technisch sauber und präzise lasergetrennten PCBs ermöglicht deren Einsatz in unterschiedlichen Anwendungsumgebungen: Von Hitze und Kälte wie sie im Motorraum oder etwa bei Sensorik im Chassis vorliegen bis zu druckbelasteten Umgebungen wie den Reifen.

Das Design der Leiterplatte unterliegt kaum Restriktionen: Konturen müssen nicht gerade sein, es gibt keine Mindestradien, zu berücksichtigende Stege oder ähnliche Limitierungen. Durch den gezielt steuerbaren Laser-strahl ist die Präzision der Schnitte nicht zu überbieten, wobei die jeweiligen Schneidkanäle ausgesprochen schmal sind. Mit einem Vollschnitt lassen sich die einzelnen Leiterplatten ohne größere Trennkanäle platzsparend optimal auf dem Panel ausrichten. Gegenüber mechanischen Trennverfahren können so signifikante Materialeinsparungen von mehr als 30% erreicht werden. Das macht den Weg frei für die Wirtschaftlichkeit anwendungsspezifisch angefertigter Leiterplatten – und hat nebenbei einen positiven Effekt auf den ökologischen Fußabdruck.

Lasersysteme wie der LPKF CuttingMaster, lassen sich einfach in bestehende Manufacturing Execution Systeme (MES) integrieren. Dank ausgereifter Software erzielen sie eine hohe Prozessstabilität. Die weitestgehende Automatisierung der Lasersysteme erleichtert das Handling. Durch erhöhte Leistung der integrierten Laserquellen ist die Schneidgeschwindkeit heutiger Lasermaschinen voll konkurrenzfähig zu den mechanischen Systemen.

Die Folgekosten einer Laseranlage sind gering. Sie hat keine nennenswerten Verschleißteile wie etwa Fräsköpfe. Somit fallen hier weder laufende Teilekosten noch Produktionsstopps für den Austausch an. Abgesehen vom Schneiden der Substrate kann der Laser übrigens auch zum Markieren, Bohren oder zur Ablation einzelner Materialschichten eingesetzt werden.

https://www.lpkf.com

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