EndgerÀte werden immer kleiner, der Platz auf den Leiterplatten immer kostbarer.

Erzeugung von KavitÀten

Auf dem Stand der Technologie von morgen

Elektronische EndgerĂ€te werden immer kleiner, der Platz auf den Leiterplatten wird entsprechend immer kostbarer. Es reicht schon lange nicht mehr aus, die Außenlagen konventionell zu bestĂŒcken, vielmehr weicht man heute zusĂ€tzlich auf die innenliegenden Lagen aus. Dies geschieht indem bei der Herstellung der Leiterplatten KavitĂ€ten erzeugt werden. Doch was sind KavitĂ€ten?

KavitĂ€ten sind kleine HohlrĂ€ume, die die Unterbringung von Bauteilen in den Innenlagen einer Leiterplatte ermöglichen und somit erlauben, auf kleinerem Raum immer komplexere BestĂŒckungen unterzubringen. Durch die Erzeugung mehrerer Lagen, so genannter Multilayer, kann der Platz auf gleicher FlĂ€che maximal ausgenutzt werden.

KavitÀten Keramik

Um auf den Leiterplatten Micro-Chips, KĂŒhlkörper, WiderstĂ€nde und andere Bauelemente zu platzieren, werden Vertiefungen, sogenannte KavitĂ€ten, mittels Laser in die Leiterplatte eingebracht, wobei das ĂŒberflĂŒssige Material abgetragen wird. Dazu öffnet der Laser zunĂ€chst die KupferoberflĂ€che und entfernt anschließend das Dielektrikum. Ein weiterer Lasergang reinigt die freigelegte Struktur der InnenkupferflĂ€che von Harzresten. Was in der Theorie einfach klingt, erfordert in der Praxis höchste PrĂ€zision und zuverlĂ€ssige Wiederholbarkeit.

Vorteile des Lasereinsatzes fĂŒr KavitĂ€ten in Leiterplatten

Werden KavitĂ€ten in Leiterplatten mit einer Laseranlage erzeugt, ergeben sich daraus zahlreiche Vorteile gegenĂŒber anderen Verfahren:

  • PrĂ€zise Steuerung von Abtragstiefe und Geometrieder KavitĂ€t im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren.
  • Hohe OberflĂ€chenqualitĂ€t bei minimaler thermischer Belastung des Materials garantiert (mit geeigneten Laserquellen im Hochfrequenzbereich mit PulslĂ€ngen im Pikosekundenbereich)
  • CAD-Daten und Laserparameter werden individuell und hochgenau auf die unterschiedlichen Anforderungen angepasst
  • Das FreiĂ€tzen von Kupfermasken ist ĂŒberflĂŒssig
  • Das Verfahren ermöglicht auf einer einzigen Leiterplatte multiple KavitĂ€ten mit unterschiedlichen Tiefen auf wechselnden Designstrukturen

KavitÀten mit Lasermaschinen von InnoLas Solutions

Die InnoLas Solutions ist MarktfĂŒhrer im Bereich Laserbearbeitung von Leiterplatten jeglichen Materials bei einer PrĂ€zisionsklasse von bis zu +- 5 ”m.

Wir liefern fĂŒr jeden Verarbeitungs- und Herstellungsprozess die richtige Maschine. Eine Auswahl an Laseroptionen und unterschiedliche Systemeigenschaften je nach Einsatzgebiet, ermöglicht es Ihnen, das richtige Gleichgewicht zwischen Kosten und QualitĂ€t fĂŒr Ihre Applikationen zu finden.

Sowohl fĂŒr Spezialanwendungen als auch fĂŒr Großserien ist die InnoLas Solutions der richtige Ansprechpartner. Wir unterstĂŒtzen Sie gerne, die perfekte Lösung fĂŒr Sie auszuwĂ€hlen:

  • Laserquellen:ultraviolette, grĂŒne und Infrarotlaser mit Pulsdauern im Nano- und Pikosekundenbereich
  • SubstratgrĂ¶ĂŸe:kleine und große Arbeitsbereiche mit denen alle Standardformate bis zu 30 x 30 Zoll abgedeckt werden
  • Automatisierungsgrad:Stand-Alone oder als Teil einer voll integrierten Produktionslinie (Industrie 4.0-fĂ€hig)

ULTAGO

Drehtisch-Lasermaschine

LINEXO

High Speed Lineartischmaschine

EXPEGO

HochprĂ€zisions Lasermaschine fĂŒr große Substrate

Wirtschaftliches Arbeiten mit Laseranlagen

Die Erzeugung von KavitĂ€ten mittels einer Laseranlage ist nicht nur prĂ€ziser als mit einer konventionellen Anlage, sondern auch wirtschaftlicher. Dank des unkomplizierten Set-ups der Anlage und der einfachen Bedienbarkeit der Software entfallen lange RĂŒstzeiten. WĂ€hrend der Produktion sorgen die kalibrierten Prozesse nicht nur fĂŒr deutlich geringere QualitĂ€tskosten durch eine wesentlich höhere Genauigkeit, sondern reduzieren auch die Zahl der Anlaufteile und die Ausschussrate. Außerdem nutzt sich ein Laser im Gegensatz zu einem mechanischen Werkzeug nicht ab, wodurch Standzeiten fĂŒr die aufwĂ€ndige Nachjustierung der Werkzeuge komplett entfallen.

 

DarĂŒber hinaus zeichnen sich die Laseranlagen der InnoLas Solutions durch ihre Vielseitigkeit aus. Mit unseren Anlagen sind verschiedenste Prozesse möglich. Neben dem Erzeugen von KavitĂ€ten sind zum Beispiel das Nutzentrennen, Laserbohren oder Strukturieren von Leiterplatten möglich – und das teilweise sogar gleichzeitig!

Technical Cleanliness

Mit Laseranlagen lassen sich KavitĂ€ten in Leiterplatten nicht nur ausgesprochen wirtschaftlich, sondern auch sehr sauber erzeugen. Im Gegensatz zu mechanischen Verfahren fĂ€llt bei der Laserbearbeitung kein Staub an, der das WerkstĂŒck verschmutzen könnte. Durch den Einsatz von Ultrakurzpuls-Lasern wird auch eine Entstehung von Schmelzresten zuverlĂ€ssig vermieden, da das abgetragene Material rĂŒckstandslos verdampft. Die DĂ€mpfe können einfach abgesaugt werden.

 

Durch den Einsatz von Ultrakurzpuls-Lasern entfĂ€llt zudem der zusĂ€tzliche Arbeitsschritt des FreiĂ€tzens einer Kupfermaske in die OberflĂ€che der Leiterplatte, wie er bei Verfahren mit CO2-Lasern notwendig ist. Das spart wiederum Zeit und außerdem fallen keine umweltbelastenden Chemikalien als AbfĂ€lle an.

Keine Carbonisation dank UKP-Lasern

Die Laser der InnoLas Solutions arbeiten im Femto- und Pikosekundenbereich. Derartige Laser bezeichnet man als Ultrakurzpuls-Laser (oder kurz UKP-Laser). UKP-Laser zeichnen sich nicht nur dadurch aus, dass sie mit einer unvergleichlichen PrĂ€zision arbeiten, sondern dabei auch noch besonders schonend zum WerkstĂŒck sind. Bei dieser Technik wird der Eintrag thermischer Energie in das WerkstĂŒck so weit reduziert, dass dieser keine relevanten Auswirkungen auf die Materialbeschaffenheit hat. Mit gerade einmal 30 bis 50 °C liegt der WĂ€rmeeintrag weit unter dem der anschließenden Lötprozesse. Durch diese schonende, schichtweise Ablation des Materials ist dieser Prozess zu 100 Prozent karbonisierungsfrei.

Das hĂ€ngt natĂŒrlich immer vom Einzelfall ab, aber Laseranlagen sind heute deutlich gĂŒnstiger als noch vor einigen Jahren. Außerdem ist das Lasern mechanischen Prozessen heute nicht mehr „nur“ in Bezug auf QualitĂ€t und QuantitĂ€t der Produktion ĂŒberlegen, sondern auch kostenseitig. Durch den Entfall mechanischer Bearbeitungsprozesse werden nicht nur Verunreinigungen vermieden, sondern auch Verschleißprozesse an Werkzeugen. Dadurch entfallen alle zeitaufwĂ€ndigen Prozesse, die der Reinigung der WerkstĂŒcke und der Nachjustierung der Anlage zu tun haben. Ferner sind die Laseranlagen der InnoLas Solutions in der Lage mehrere Prozesse zeitgleich auszufĂŒhren.

Eine Laseranlage lohnt sich also praktisch immer. Wenn Sie trotzdem noch Zweifel haben, kontaktieren Sie uns einfach – wir beraten Sie gerne individuell.

Ganz einfach: mit der, die Sie wĂŒnschen. Unsere Anlagen sind vollstĂ€ndig Manufacturing Execution System (MES)-kompatibel. Darum kann die Einbindung unserer Industrie 4.0-fĂ€higen Anlagen in Ihre voll integrierte Produktionslinie ohne weiteres ĂŒber alle gĂ€ngigen Schnittstellen (SMEMA, Hermes usw.) erfolgen. Sollten Sie hingegen eine spezielle Lösung benötigen, ist auch das kein Problem, da wir in der Lage sind, eine Verbindung ĂŒber alle von Ihnen gewĂŒnschten Schnittstellen umzusetzen. Gerne beraten wir Sie hierzu ausfĂŒhrlich.

Ein Ultrakurzpuls-Laser (UKP-Laser) arbeitet mit Laserpulsen die, im Vergleich zu anderen Techniken wie etwa dem weit verbreiteten CO2-Laser, besonders kurz sind. Namentlich handelt es sich dabei um Pulse im Piko- und Femtosekundenbereich. Eine Pikosekunde bezeichnet den Zeitraum einer Billionstel Sekunde, bei einer Femtosekunde handelt es sich sogar um eine Billiardstel Sekunde. Zur Veranschaulichung: WĂ€hrend Licht in einer Sekunde eine Strecke von 300.000 km zurĂŒcklegt, sind es in einer Pikosekunde gerade einmal 0,3 mm und in einer Femtosekunde sogar nur 0,3 nm.

 

Diese extrem kurzen Impulse stellen sicher, dass die vom WerkstĂŒck abgetragenen Materialschichten rĂŒckstandslos verdampfen und außerdem am WerkstĂŒck keine Karbonisierung auftritt.

SelbstverstĂ€ndlich. Seit unserer GrĂŒndung bieten wir nicht nur Anlagen fĂŒr die Großserienproduktion, sondern auch fĂŒr spezielle Anwendungen. Unsere Anlagen lassen sich problemlos entsprechend den BedĂŒrfnissen unserer Kunden anpassen. Das gilt sowohl fĂŒr die Anpassung an die SubstratgrĂ¶ĂŸe und den Automatisierungsgrad als auch hinsichtlich der Auswahl des Lasers. Wir liefern Ihnen die Anlage, die fĂŒr Ihre Einsatzzwecke am besten geeignet ist.

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InnoLas Solutions GmbH
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