Laser-Depaneling für präzise Materialbearbeitung
Nutzentrennen von bestückten Leiterplatten mit dem Laser
Moderne Elektronikkomponenten werden immer kleiner, was die Leiterplatten ebenfalls verkleinert, während ihr Funktionsumfang steigt. Das ist vorteilhaft für die Anwender, stellt jedoch eine Herausforderung in der Produktion dar. Um die Fertigung zu vereinfachen, werden mehrere Leiterplatten zu einem sogenannten Nutzen zusammengefasst. Der Prozess, bei dem die einzelnen typischerweise bestückten Leiterplatten mit dem Laser aus dem Nutzen herausgetrennt werden, nennt man Laser-Nutzentrennen oder Laser-Depaneling.
Wie funktioniert das Laser Nutzentrennen bei der Photonics Systems Group?
Beim Laser Nutzentrennen wird der Laserstrahl mit Hilfe eines Galvanometerscanners schnell und präzise über das Substrat geführt, um dieses schichtweise abzutragen. Durch die präzise Einstellung der Laserleistung und der Anzahl der Überfahrten kann ein optimaler Kompromiss zwischen Qualität und Geschwindigkeit erreicht werden. Eine leistungsstarke auf Ihre Bedürfnisse angepasste Prozessabsaugung garantiert hierbei einen nahezu rückstandsfreien Prozess.
Das einzigartige Prozess-Knowhow der Photonics Systems Group ermöglicht es Ihnen, das optimale Ergebnis für Ihre spezifischen Anforderungen zu erzielen. Unsere Maschinenlösungen sind benutzerfreundlich, für den industriellen 24/7-Betrieb ausgelegt und können auf Wunsch vollständig automatisiert werden.
Die Photonics Systems Group steht Ihnen als starker Partner zur Seite – von der Machbarkeitsstudie über die Auswahl der optimalen Prozessmaschine bis hin zum passenden Automatisierungsgrad – alles aus einer Hand.
Was sind die Vorteile der Lösungen zum Laser Nutzentrennen der Photonics Systems Group?
- Effiziente Materialnutzung: Durch den Verzicht auf Pre-Routing wird der Materialeinsatz erheblich reduziert. Dies ermöglicht es, mehr Leiterplatten auf derselben Nutzengröße unterzubringen.
- Präzise Schnitte: Mit einer Genauigkeit von bis zu 5µm können sehr geringe Toleranzen auf der Leiterplatte eingehalten werden.
- Vollständiger Verzicht auf Tabs: Die Nutzung von Full-Cut-Technologien macht den Einsatz von Tabs überflüssig.
- Berührungsloses Verfahren: Der Laser arbeitet ohne mechanische Belastung oder Beschädigung der Bauteile und erlaubt somit Schnittkanten nahe an empfindlichen Leiterbahnstrukturen oder Bauteilen.
- Kein Werkzeugverschleiß: Da der Laser verschleißfrei arbeitet, entfallen die Kosten für Werkzeugwechsel und -wartung.
- Rückstandsfrei: Die Schneidekante ist technisch sauber, da der Laser direkt Material verdampft und absaugt, was eine staubfreie Bearbeitung gewährleistet.
- Minimierter thermischer Energieeintrag: Die kalte Ablation reduziert die thermische Beeinflussung und die Hitzeeinflusszone in der Schneidezone.
- Karbonisierungsfreie Bearbeitung: Es erfolgt kein Materialverbrennen, was zu einer karbonisierungsfreien Bearbeitung führt.
- Vielseitige Materialauswahl: Der passende Laser kann für nahezu jedes Material verwendet werden.
- Komplexe Schnittkonturen: Es können komplexe Schnittkonturen und kleine Radien ohne zusätzliche Rüstzeiten realisiert werden.
- Reduzierte Ausfallraten: Stabile Prozessbedingungen ohne Werkzeugwechsel sowie ein reduzierter Reinigungsaufwand erhöhen die Zuverlässigkeit der Schaltkreise.
- Reproduzierbare Prozessqualität: Durch kalibrierte Parameter wird eine gleichbleibend hohe Qualität maschinenübergreifend gewährleistet.
- Flexible Integration: Von Stand-Alone-Systemen bis zu voll integrierten Produktionslinien, Industrie 4.0-fähig – alles aus einer Hand.
Photonics Systems Group ist ein weltweit führender Anbieter von Lasermaschinen für das Nutzentrennen von Leiterplatten.
Mit präzisen Maschinen und über 2.000 Anlagen weltweit bieten wir flexible Lösungen für verschiedene Produktionsprozesse. Von Stand-alone-Geräten bis zu vollautomatisierten Fertigungslinien, inklusive Inspektion und Sortierung, erhalten Sie bei uns alles aus einer Hand.
Unsere breite Palette von Laseroptionen und Systemeigenschaften ermöglicht es Ihnen, das richtige Gleichgewicht zwischen Kosten und Qualität zu finden.
Die saubere Schneidekante mit minimaler Karbonisierung bietet höchste Präzision. Dank der Doppelkopfoption erreichen wir unübertroffene Geschwindigkeiten. Überlegene Genauigkeit ist gewährleistet. Die voll integrierte Automatisierung sorgt für die maximale Auslastung des Lasers.
Unsere Lösungen
Haben Sie Fragen oder benötigen Sie Unterstützung bei Ihrem aktuellen Nutzentrennen-Projekt? Unsere Experten stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite. Kontaktieren Sie uns noch heute und profitieren Sie von unserer langjährigen Erfahrung und unserem umfassenden Know-how!.
Häufige Fragen zum Laser-Nutzentrennen / Depaneling
Im Vergleich zu mechanischen Trennverfahren (Fräsen, Stanzen) bietet Ihnen das InnoLas Lasernutzentrennen viele wirtschaftliche Vorteile:
- Schnelle Produktionsprozesse, mehr Durchsatz
- Kein Wechsel bzw. Abnutzen von Werkzeugen
- Längere Lebensdauer der Maschine (Verschleißfreiheit)
- Weniger Materialverlust durch filigranere Konturenführungen und engere Positionierung – Abstände zwischen den PCBs <0,5mm möglich
- Weniger Ausschuss durch kontaktloses, vibrationsfreies Trennen und stabilere Prozesse
- Höhere Produktqualität und weniger Ausschuss, auch im Aftersales der Endprodukte
Nein, denn bei den InnoLas Solutions Laser-Nutzentrennen-Lösungen ist der Wärmeeintrag nicht signifikant (HAZ/heat affection zone). Wir setzen Ultra-Kurzpulslaser ein, die das Material nicht erhitzen. Statt zu verbrennen und Ruß zu bilden, verdampft das Material beim Nutzen Trennen direkt in einem quasi kalten Prozess.
Die Schnittkanten sind deshalb absolut sauber und zu 100 % karbonisierungsfrei. Der Temperatureinfluss liegt im Schneidbereich nur bei 30°-50°, also niedriger als im vorgelagerten Lötprozess.
Im Gegenteil. Durch die Vollautomatisierung mit bis zu acht Laserköpfen (Mehrkopfsystem mit Multi Beam Technology) ist bereits eine vielfache Geschwindigkeit einer herkömmlichen Fräsanlage erreichbar. Durch das „Marking on-the-fly (MOF)“ wird die Bewegung des Panels mit der Bewegung des Laserstrahls perfekt synchronisiert.
Das spart zusätzlich ca. 40% Bearbeitungszeit.
Durch die Integration eines optimierten Scanners werden die Genauigkeit in der Bearbeitung und der Durchsatz in der Produktion erhöht und damit ein Mehrwert für den Kunden erzeugt. Die modularen Systeme der InnoLas Solutions schaffen +/- 5 µm Genauigkeit. Durch die Gesamtbearbeitung des Musters werden dabei Stitching-Fehler vermieden. Durch Pulse on Demand (POD) wird außerdem eine höchst präzise Bearbeitung garantiert. Unsere Maschinen kontrollieren und regeln somit unabhängig von der Komplexität des Layouts die eingetragenen Energiemenge an jedem Ort der Bauteile. Gleichzeitig wird der Durchsatz gesteigert, da Verfahrwege und anschließendes Einmessen sowie Stillstandzeiten entfallen.
Klassische Verfahren zum Nutzentrennen sind das Schneiden bzw. Ritzen mit keilförmigen Messern und das Trennen mit der Nutzentrennfräse oder einer Säge. Das Nutzentrennen mit dem Laser ist bereits ein etabliertes Verfahren. Seine Vorteile liegen vor allem in der hohen Fertigungsqualität, der sehr präzisen und dabei schonenden Materialbearbeitung ohne Karbonisierung o. ä und der schnellen Bearbeitungszeiten in der Fertigung.
Moderne Elektrogeräte werden immer kleiner. Dadurch schrumpft auch die Größe der Leiterplatten. Gleichzeitig steigt der Funktionsumfang dieser Geräte. Was gut für die Anwender ist, erschwert die Produktion hingegen enorm. Um die Herstellung zu vereinfachen, werden darum mehrere Leiterplatten zu einem sogenannten Nutzen zusammengefasst. Mehrere Leiterplatten werden in großen Panels (auch Nutzen genannt) gefertigt und bestückt. Am Ende des Herstellprozesses müssen die einzelnen Leiterplatten aus dem Nutzen herausgetrennt werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Nutzentrennen oder Depaneling.
Beim Trennen von Leiterplattennutzen mit dem Laser werden die fertig bestückten Leiterplatten aus einem Nutzen geschnitten, indem ein fokussierter Laserstrahl das Material Schicht für Schicht sehr schnell direkt verdampft. Dabei können mit Lasern sehr einfach beliebige feinste Strukturen erzeugt werden. Die beim Trennvorgang entstehenden Dämpfe werden abgesaugt, womit gleichzeitig sichergestellt wird, dass keine Ablagerungen oder Rückstände auf der fertigen zurückbleiben.
Der Preis hängt natürlich sehr von Größe und Eigenschaften der jeweiligen Maschine ab. Allerdings sind die Lasermaschinen heute nicht mehr viel teurer als eine Fräsmaschine. Außerdem amortisieren sich die Mehrkosten meist schnell durch den Wegfall von Verschleißteilen und die höhere Produktionskapazität. Durch die kalibrierten Prozesse werden außerdem deutlich weniger Anlaufteile und Ausschuss produziert. Das Price/Performance-Ratio von Laserschneidanlagen hat sich in den vergangenen 10 Jahren um den Faktor 10 verbessert.