Laserbohren für Leiterplatten (PCB) und Präzisionsanwendungen
Laserbohren von Leiterplatten und IC-Substraten
Moderne Leiterplatten stehen vor der Herausforderung, immer komplexere und leistungsfähigere elektronische Komponenten zu integrieren. Dies bedingt eine steigende Anzahl an blind vias sowie ein geringers line spacing. Das Laserbohren stellt eine effiziente Methode dar: Es ist ein berührungsloses Verfahren, das präzise blind vias mit einem Durchmesser von 150 µm bis zu 10 µm ermöglicht und somit den fortschreitenden Miniaturisierungsanforderungen entspricht, ohne die Produktionskosten wesentlich zu beeinflussen.
Der Laser ermöglicht das Bearbeiten unterschiedlicher Materialien von klassischem FR4 bis hin zu Hightech Materialien wie ABF.
Wie funktioniert das Laserbohren von PCBs bei der Photonics Systems Group?
Der Laser als hochpräzises Werkzeug zum Bohren von Leiterplatten ist besonders effizient für Microvias mit Durchmessern von 80µm und kleiner. Der Laser wird hierbei mit modernster Galvo Technik bewegt und erlaubt somit verschiedenste Bohrstrategie wie Trepanieren oder Perkusionssbohren flexibel anzuwenden und innerhalb des Werkstücks zu variieren. Dafür sind keine Werkzeugwechsel erforderlich und das Werkzeug Laser arbeitet komplett verschleißbar.
Die Photonics System Group bietet Ihnen verschiedenste Konfigurationen für die Bearbeitung Ihrer PCBs an. Ob Multi-Use Tool für Routing und Bohren für effiziente Bearbeitung von starren und flexiblen Leiterplatten oder als spezialisierte Variante für die das Bohren von Interconnects von Ultra-HDI Boards und IC Interposer Substraten, die Photonics Systems Group steht Ihnen mit einzigartigem Prozess-Knowhow der Photonics Systems Group zur Seite.
Wir ermöglichen 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.
Vorteile des Laser-Bohrens im Vergleich zu konventionellem Bohrverfahren
Kostengünstig, präzise, schnell
Im Vergleich zu konventionellen Methoden des Bohrens bietet die Lasertechnik entscheidende Vorteile:
- Große Prozessfenster: In Verbindung mit einem verschleißfreien Werkzeug bieten sie maximale Preisstabilität bei höchster Qualität.
- Höchste Microvia-Zuverlässigkeit: Durch präzise und konsistente Bohrergebnisse.
- Geringe Wartungs- und Instandhaltungskosten: Da kein mechanischer Verschleiß auftritt.
- Berührungsloses Verfahren: Kein mechanischer Werkzeugverschleiß und keine Krafteinwirkung auf das Material.
- Starke Lokalisierung des Energieeintrags: Reduzierte Karbonisierung durch den Einsatz von Ultrakurzpuls-Laserquellen (UKP).
- Höchste Prozessqualität: Hohe technische Sauberkeit und minimale Delaminationseffekte durch geringen Energieeintrag.
- Frei wählbare Via-Durchmesser: Unterschiedliche Lochgrößen können in einem einzigen Programm ohne Werkzeugwechsel realisiert werden.
- Materialvielfalt: Geeignet für IC-Substrate, FR4, Polyimide, Rogers, CCL, ABF, Coverlay, PTFE, organische Substrate und mehr.
- Anpassbare Taper-Winkel: Optimale Ergebnisse beim Plating durch individuell einstellbare Taper-Winkel.
- Geringe Loch-zu-Loch-Abstände: Realisierbar dank der hohen Präzision der Anlagen.
- Kleinste Landingpads: Möglich durch die hohe Präzision der Bohrungen.
- Variable Lochdurchmesser: Lochgrößen von 10µm bis 150µm können problemlos erreicht werden.
Unsere maßgeschneiderten Lösungen
Haben Sie Fragen oder benötigen Sie Unterstützung bei Ihrem aktuellen Projekt oder wollen Sie in die Welt des Laserbohrens durchstarten? 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-Bohren von Leiterplatten
Was ist Laserbohren?
Beim Laserbohren werden kurze Laserpulse mit großer Leistungsdichte auf ein Werkstück geschossen. Das Material wird durch die eingebrachte Energie der Laserstrahlung – abhängig von der Pulsdauer – auf verschiedene Weise abgetragen (ablatiert): Es wird aufgeschmolzen, verdampft, oder ionisiert. Je größer die Energie eines Pulses ist, desto mehr Material wird ablatiert. Die Dauer der einzelnen Pulse ist entscheidend für die Qualität der Bohrungen. Kürzere Pulsdauern reduzieren die thermische Belastung des Werkstücks erheblich.
Beim Ablatieren vergrößert sich das Materialvolumen im Bohrloch schlagartig, wodurch ein hoher Druck entsteht. Dieser Druck treibt das aufgeschmolzene Material innerhalb kürzester Zeit rückstandsfrei aus dem Bohrloch.
Was versteht man unter Perkussionsbohren?
Bei Perkussionsbohren trifft die Laserstrahlung nicht in einem langen Einzelpuls auf das Material, sondern in mehreren kurzen Impulsen. Dadurch schmilzt und verdampft jedes Mal etwas Material. Der verdampfte Werkstoff reißt dabei den geschmolzenen mit aus dem Bohrloch. Außerdem eignet sich dieses Verfahren auch zum Bearbeiten von extrem harten Werkstoffen.
Was ist Trepanieren?
Beim Trepanieren werden zunächst im Perkussionsverfahren Vias („Löcher“) gebohrt. Diese werden anschließend mittels Trepanation auf den gewünschten Bohrungsdurchmesser aufgeweitet. Dazu wird eine rotierende Bewegung des Laserstrahls im Verhältnis zum Werkstück erzeugt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der geringeren Entstehung von Schmelzschichten an den Wänden der Bohrung. Das qualifiziert das Verfahren besonders zur Herstellung empfindlicher Werkstücke.
Welche Vorteile hat das Laserbohren gegenüber konventionellen Methoden?
Beim mechanischen Bohren wird die Bohrung zerspanend mit Hilfe eines Bohrwerkzeugs mit definierter Schneide erzeugt. Es entstehen Späne, die das Werkstück verschmutzen oder gar beschädigen können. Der Durchmesser und die Qualität der Bohrung ist an den Durchmesser des Bohrwerkzeugs und dessen Verschleiß gebunden, für verschiedene Durchmesser werden also unterschiedliche Bohrwerkzeuge benötigt. Dies erfordert nicht wertschöpfende Werkzeugwechsel und durch die begrenzte Standzeit erhebliche Werkzeugkosten. Dazu kommt noch das Risiko, dass Bohrer während einer Anwendung brechen und das Werkstück zerstört wird,
Das laserbasierte Bohren spart lange Rüstzeiten zum Wechseln des Bohrwerkzeugs, außerdem entfällt der Werkzeugverschleiß der Bohrköpfe. Durch die Ablation des Laserprozesses erhalten Sie ein rückstandsfreies Bohrloch sowie einen span- und staubfreien Verarbeitungsprozess. Die Prozessstabilität ist bei Lasermaschinen einzigartig hoch, weil unsere vollständig kalibrierten Maschinen über Jahre absolut stabile Prozessbedingungen ermöglichen, die auch direkt auf neuen Maschinen reproduziert werden können. Entsprechend kann z.B. ein Prozess in Europa qualifiziert werden und auf Knopfdruck direkt auf Produktionsanlagen an ausgelagerten Standorten überführt werden.
Für welche Anwendungen eignet sich das Laserbohren?
InnoLas Solutions hat Produkte und Lösungen im Portfolio, die folgende Prozessfähigkeiten aufweisen:
Bohren von Durchgangsbohrungen, Bohren von Vias (Sacklöchern), Entfernen von Decklagenmaterialien.
Besonders auch bei Kleinserien kommt die hohe Flexibilität unserer Laserbohranlagen zur Geltung!
Lohnt sich die Investition für eine Laserbohranlage?
Ja, insbesondere da die Folgekosten konventioneller Bohranlagen und Werkzeuge (Verschleiß, Rüstzeiten, Materialausschuss etc.) entfallen. Laserbohranlagen arbeiten verschleißneutral, binden weniger Personalstunden und steigern Ihre Wertschöpfung. Rüstzeiten Ein klarer Vorteil im Wettbewerb und in Ihren internen Abläufen. Die Price/Performance-Ratio einer Laserbohranlage ist heute 10 mal besser als noch vor 10 Jahren. Das macht diese Anlagen auch für kleine und mittelständische Unternehmen wirtschaftlich.
Was sind die Vorteile von UKP-Laser gegenüber CO2-Lasern
UKP-Laser arbeiten mit Pulsen im Pikosekundenbereich, CO2-Laser hingegen arbeiten mit deutlich längeren Laserpulsen. Die Wärmeeinflusszone eines Pikosekunden-Lasers ist viel kleiner als die eines Nanosekunden- bzw. CO2-Lasers. Der Grund: die kürzere Pulsdauern und dadurch eine „kältere“ Ablation. Dadurch fallen keine Partikel erstarrter Schmelze zurück auf das Werkstück oder anders ausgedrückt: Bei UKP-Lasern wird das Material direkt verdampft und nicht zuerst geschmolzen wie bei CO2-Lasern. Auch Energieverluste in Form von Wärme werden durch das direkte Verdampfen drastisch reduziert, was wiederum die Prozesseffizienz erheblich steigert.
Wie klein kann eine Laserbohrung sein?
Laserbohrungen mit einem Ultrakurzpulslaser haben generell typische Durchmesser von 20 – 500 µm. Je nach Anforderung und Laserbohrverfahren können mit unseren Anlagen aber auch Bohr-Durchmesser bis zu 10 µm erreicht werden.