Laseranwendungen in der Leiterplatten- und FPC-Herstellung

Die Einführung der 5G-Technologie führt zu einem großen Wandel bei den Materialien und Herstellungsprozessen von Smartphones. Um die strengen Anforderungen von 5G zu erfüllen, müssen sich elektronische Komponenten schnell weiterentwickeln, was erhebliche Marktchancen entlang der gesamten Lieferkette schafft. Unter diesen erweisen sich die Branchen Leiterplatten (PCB) und flexible gedruckte Schaltkreise (FPC) als Hauptnutznießer. FPCs werden oft als „Schaltkreise des Lebens“ für elektronische Geräte angesehen und erfreuen sich aufgrund ihrer hohen Dichte, ihres leichten Profils, ihrer Flexibilität und ihrer Möglichkeiten zur 3D-Montage einer steigenden Nachfrage. Um mit diesem schnellen Marktwachstum Schritt zu halten, werden die FPC-Verarbeitungstechnologien kontinuierlich weiterentwickelt.

Fortschrittliche Laserbearbeitung ist in der Elektronikfertigung unverzichtbar geworden. Die Lasertechnologie ist bekannt für ihre hohe Effizienz und Mikropräzision und spielt eine zentrale Rolle in der High-End-Fertigung. Heutzutage fortgeschrittene NutzungMikro-Präzisionslaserbearbeitungsgerätefür Prozesse wie Laserbeschriftung, Schweißen, Schneiden und Bohren ist zum Industriestandard geworden und eröffnet Elektronikherstellern einen erheblichen wirtschaftlichen Mehrwert.

Als grundlegende elektronische Verbindungen sind Leiterplatten in praktisch alle elektronischen Systeme integriert, was ihnen den Titel „Mutter elektronischer Komponenten“ einbringt. Leiterplatten haben sich von einseitigen zu doppelseitigen, mehrschichtigen und flexiblen Konfigurationen weiterentwickelt. Der anhaltende Trend zu höherer Präzision, höherer Dichte, größerer Zuverlässigkeit und geringeren Kosten sorgt dafür, dass Leiterplatten in der modernen Elektronik weiterhin unverzichtbar sind.

Im Gegensatz zu starren Leiterplatten werden FPCs durch die Verbindung flexibler Kupferfolien mit einer flexiblen isolierenden Basisschicht mit Klebstoffen hergestellt. Diese einzigartige Struktur verleiht FPCs mehrere Vorteile, die starren Platinen fehlen. Vor allem reduzieren FPCs den Platzbedarf innerhalb elektronischer Produkte erheblich und passen perfekt zum Bestreben der Branche nach hoch{2}dichten, miniaturisierten und äußerst zuverlässigen Designs. Als entscheidende Komponenten und Verbindungsträger in der 3C-Industrie (Computer, Kommunikation und Unterhaltungselektronik) werden Leiterplatten und FPCs immer dünner, kleiner und dichter mit Komponenten bestückt, was eine beispiellose Verarbeitungspräzision erfordert-eine Herausforderung, für deren Lösung die Lasertechnologie bestens gerüstet ist.

Da Leiterplattendesigns immer kleiner und komplexer werden, können herkömmliche mechanische Bearbeitungsmethoden die engen Toleranzen nicht mehr einhalten. Lasersysteme bieten die ultra{1}}feinen Bearbeitungslösungen, die für Designs der nächsten-Generation erforderlich sind.

1) Hochpräzise Lasermarkierung

Die Lasermarkierung zählt zu den am weitesten verbreiteten Anwendungen in der Branche. Dabei wird ein Laserstrahl mit hoher-Energie-Dichte verwendet, um das Substrat lokal zu bestrahlen, das Oberflächenmaterial zu verdampfen oder eine farbverändernde chemische Reaktion auszulösen, die eine dauerhafte Markierung hinterlässt.

PCB-QR-Code-Lasermarkierungsmaschine für SMT-Linie

• Der UV-Vorteil:Da die meisten Schaltkreismaterialien eine hervorragende Absorption von ultraviolettem (UV) Licht aufweisen, können UV-Laser eine äußerst präzise Markierung komplizierter Muster, alphanumerischer Zeichen und Barcodes erzielen.
• Kaltverarbeitung:Bei der Bearbeitung von Polymeren wie Polyimid (PI) bricht der UV-Laserstrahl atomare und molekulare chemische Bindungen durch „photochemische Ablation“ (Kaltbearbeitung). Aufgrund der hochkonzentrierten Energie und der schnellen Verarbeitungsgeschwindigkeit verursacht diese Methode nur minimale thermische Auswirkungen und verhindert so Schäden am umgebenden Substrat.
• Industrielle Vorteile:Da es sich um einen berührungslosen Prozess handelt, erfordert die Lasermarkierung keine Verbrauchsmaterialien, eliminiert Umweltverschmutzung und liefert kontrastreiche, leicht rückverfolgbare Markierungen. Es überwindet effektiv die Einschränkungen des herkömmlichen Siebdrucks und macht PCB-Laserbeschriftungsmaschinen zum Goldstandard für Qualitätskontrolle und Rückverfolgbarkeit in der modernen Elektronik.

Über das Markieren hinaus kann eine einzelne UV-Station mehrere andere PCB-Aufgaben übernehmen - unsere Übersicht darüberUV-Laseranwendungen in PCB-Materialiendeckt Strukturierung, Depanelisierung, Mikrovia-Bohren und tiefengesteuertes Gravieren an einem Ort ab.

2) Fortschrittliches Laserschneiden

Das Laserschneiden bietet deutliche Vorteile gegenüber dem mechanischen Stanzen, darunter hohe Präzision, schmale Schnittfugenbreiten, glatte Querschnitte, hohe Geschwindigkeiten und keine mechanische Belastung. Es macht teure Formen überflüssig, beschleunigt die Prototypenerstellung erheblich und maximiert die Materialausnutzung.

PCB-Laserschneidmaschinen

• Nutzentrennung starrer Leiterplatten:UV-Laser werden zunehmend zum Schneiden und Trennen starrer Platten aus glasfaserverstärkten Polymeren wie FR4 eingesetzt. Beispielsweise kann ein 15-W-Laser ein Quadrat von 10 mm² präzise aus einer 0,445 mm dicken starren Leiterplatte schneiden. Durch die Optimierung der Impulsbreite und Wiederholungsfrequenz können Bediener thermische Effekte streng kontrollieren, Karbonisierung/Verkohlung minimieren und ein optimales Gleichgewicht zwischen Durchsatz und Kantenqualität bei einer durchschnittlichen Schnittgeschwindigkeit von 7,5 mm/s erreichen.
• Schneiden von FPC-Coverlays:Coverlays werden zum Schutz empfindlicher Kupferleiter und zur Umwelt- und elektrischen Isolierung zwischen den Schichten aufgetragen. Die Deckschicht besteht normalerweise aus einer 12,5 bis 25 Mikron dicken Polyimidfolie, die mit einer Trennfolie verbunden ist. Sie muss präzise profiliert sein, ohne das Trägerpapier zu beschädigen, damit sie sich leicht abziehen lässt. Ein 12-W-Laser kann einen 25-Mikron-PI-Film mit einer Geschwindigkeit von 400 mm/s und außergewöhnlicher Kantenqualität profilieren, während ein 15-W-Laser diesen Durchsatz auf über 500 mm/s steigern kann.

Die erfolgreiche Implementierung dieser präzisen Fertigungstechniken hängt in hohem Maße von der Verwendung der richtigen Hardware, beispielsweise fortschrittlicher, ab Lasergravur-Schneidemaschinen für Leiterplatten.

Im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Bearbeitungs- und CO2-Lasern bieten Green- und UV-PCB-Laserschneidmaschinen eine überlegene Leistung:

• Breite Materialkompatibilität:Mit kürzeren Wellenlängen und schmalen Pulsbreiten weisen UV- und grüne Laser eine vernachlässigbare Wärmeeinflusszone (HAZ) auf, wodurch ein Verkohlen oder Verbrennen verhindert wird. Damit können sie nahezu alle Leiterplattenmaterialien (mit Ausnahme bestimmter Aluminiumsubstrate) verarbeiten.
• Stress-Kostenlos, keine-Kontaktverarbeitung:Bei der berührungslosen Bearbeitung wird keine mechanische Belastung auf die Platine ausgeübt, wodurch Verformungen, Mikrorisse oder Delamination verhindert werden. Es bewältigt komplexe Geometrien und enge Kurven einwandfrei und ohne Werkzeugverschleiß.
• Außergewöhnliche Präzision:Durch die Integration fortschrittlicher Vision-Alignment-Systeme erreichen diese Maschinen Schnittspalte von unter 50 Mikrometern und liefern eine Positionierungsgenauigkeit im Mikrometerbereich.
• Automatisierte und kostengünstige -Effektive Arbeitsabläufe:Vollständig softwaregesteuerte Abläufe lassen sich problemlos in automatische Lade-/Entlademechanismen integrieren, wodurch die Arbeitskosten erheblich gesenkt und die Produktionseffizienz gesteigert werden.