Leiterplattenfertigung: Wenn Praezision noch praeziser wird

Qualitaetssteigerung, -sicherung und Genauigkeit. Posalux entwickelt den Bohr- und Fraesprozess weiter und erschließt neue Maerkte

(IINews) - Der komplexe Prozess der Leiterplattenfertigung unterliegt einem kontinuierlichen Wandel und konstanter Weiterentwicklung. Die Strukturen der Schaltungen werden immer feiner, die Leiterplatten selbst werden, je nach Anwendung, teilweise extrem dünn. Für jeden Schritt auf dem Weg zur fertigen Leiterplatte - von den Herstellern der PCBs über Belichtung, Bohren und Fräsen bis hin zur Bestückung - gibt es ausgewiesene Spezialisten. Einer dieser Spezialisten ist Posalux aus Biel in der Schweiz. Mikrosysteme für die Präzisionsfertigung sind die Domäne der Schweizer. Mit ihrer neuen ULTRASPEED MONO haben sie einen weiteren Fortschritt in der Präzision für die Kleinserien- und Prototypenfertigung erreicht.

Für die Hersteller von Leiterplatten steht vor der Anschaffung einer neuen Anlage die Entscheidung für den Maschinentyp und vor allem der Dimension der neuen Anlage. Es gibt etliche Betriebe, die sich auf die Fertigung von Kleinserien oder auch auf die Herstellung von Prototypen eingestellt haben. Das bedeutet natürlich, dass große Anlagen, die für die Großserienproduktion konzipiert sind, nicht in Betracht kommen. Andererseits stellen diese Betriebe oft Spezialanfertigungen oder Prototypen her, bei denen besonderer Wert auf spezielle Anforderungen, höchste Präzision und Qualität gelegt werden muss. Trotzdem müssen akzeptable Taktraten und eine gute Auslastung in der Fertigung gewährleistet sein.

Aber auch die Hersteller von Großserien brauchen nicht nur Großanlagen. Nicht jede Serie lastet den Maschinenpark richtig aus. Und so macht es durchaus Sinn, auch kleinere Anlagen in die Produktion zu integrieren. Nicht zuletzt ist es natürlich auch ein Kostenfaktor, ob in eine schlecht ausgelastete große Anlage oder in eine voll ausgelastete kleinere investiert wird. Außerdem können kleinere Anlagen als Puffer für Stoßzeiten eingesetzt werden.

Mit der Ultraspeed Mono haben die Ingenieure der Posalux eine Marktnische getroffen, in die bisher kaum eine andere Anlage passt. Sie ist flexibel einsetzbar und integriert sich bestens in bestehende Anlagenparks. Denn die Entwickler spendierten der kleinen Anlage die gleiche Werkzeugausstattung, wie sie in den großen Anlagen zu finden ist. Für die Bohr- und Fräsköpfe sind die gleichen Ausrüstungen nutzbar, die eventuell schon im Bestand vorhanden sind.

In Sachen Präzision wurde allerdings weitergearbeitet. Lagen die Bohrlage-Toleranzen bei der Arbeit der Bohr- und Fräsköpfe bisher bei +-20 m - schon bisher hatte kein Anbieter kleinere Toleranzen zu bieten - konnten sie für die neue Anlagenserie noch einmal um 25% auf +-15 m verringert werden. Wichtig ist dieses Feature beispielsweise für das Freifräsen von Kupferinlays, um diese Inlays mit Anschlüssen oder Wärmeableitern bestücken zu können. Bei Stärken der Kupferschichten in den Innenlagen von nur 30 m ist diese Weiterentwicklung ein großer Fortschritt. Außerdem ist die weiter entwickelte Frästechnik damit nun in der Lage, die Rauigkeit der Oberfläche noch weiter zu reduzieren, um ganz feine von Kleberückständen freie Flächen zu erreichen - die sogenannte Polish Funktion.

Doch Fräsen ist nur eine der Disziplinen, die die Ultraspeed Mono hervorragend beherrscht. An den Bohreinheiten wurde ebenfalls weiter gearbeitet. Neben der noch besseren Präzision konnte in diesem Sektor noch eine deutliche Steigerung der Produktivität erreicht werden. Bisherige Bohreinheiten schafften mit bis zu 1.000 Hüben / Minute schon eine akzeptabel hohe Frequenz. Bei der neuen Bohreinheit konnte die Frequenz noch einmal um 20% auf 1.200 Hübe / Minute gesteigert werden.

Und da in der Ultraspeed Mono zwei Spindelsätze parallel zum Einsatz kommen können, kann im gleichen Lauf gebohrt und gefräst werden um die Toleranzen noch weiter zu verbessern. Jede Kombination ist denkbar - zwei Bohrköpfe, ein Bohrkopf und ein Fräskopf, zwei Fräsköpfe. Die Bestückung wird in der Logistikplanung des einzelnen Kundenprojektes vorgegeben. In der Steuerung mit der hauseigenen Software können beim Kunden dann alle Parameter für die Fertigung einfach festgelegt werden. Die Software der Posalux-Entwickler gilt in der Branche als Standard-Referenz.

Über die Software Steuerung ist es möglich, in Kombination mit automatischen Zuführsystemen, die Anlage selbstständig arbeiten zu lassen. Nach der Einstellung der Anlage ist kein weiteres manuelles Eingreifen mehr nötig. Es sind auch ohne Probleme schnelle, direkte Produktwechsel realisierbar. Selbst eine Unterbrechung der laufenden Produktion, um ein anderes Produkt kurzfristig einzuschieben, ist ohne Weiteres möglich. Für kleinere Betriebe bedeutet das beispielsweise, dass die Anlage abends eingestellt und bestückt werden und ohne Aufsicht über Nacht weiterarbeiten kann. So sind 24h-Auslastungen der Anlagen problemlos möglich - auch in Firmen ohne Schichtbetrieb.

Bohren und Fräsen sind Prozesse, bei denen sich Teile mechanisch bewegen. Die Spindeln in der Ultraspeed Mono rotieren mit Geschwindigkeiten zwischen 5.000 und 300.000 rpm, je nach Anwendung. Solche Bewegungen erzeugen natürlich auch Vibrationen. Deshalb wurde die Ultraspeed Mono auf eine 'Granit Base' gestellt. Ein stabiler Granitblock bildet das Fundament der Anlage. Das hohe Gewicht des Materials und die große Dichte von Granit verhindern einen Großteil der anfallenden Vibrationen.
Für 'normaldicke' Leiterplatten können die bekannten Klemmsysteme eingesetzt werden mit denen die Leiterplatten auf dem Bohrtisch fixiert werden. Für einen höheren Durchsatz sind hier Lagen von 3-5 Leiterplatten üblich. Bei dünneren Leiterplatten sind solche Klemmsysteme aber nicht einsetzbar. Die Leiterplatten können durch die Klemmvorrichtung verformt oder nicht stabil in Position gehalten werden. Ungenauigkeiten und Ausschuss in der Produktion wären die Folge.

Für solche Anwendungen bietet Posalux seinen Kunden eine neue Entwicklung an. Die neue Option, die Ultraspeed Mono mit einem Vakuumtisch umzurüsten. Zwischen Klemmsystem und Vakuumtisch kann, je nach Produktlinie in der Fertigung, jederzeit gewechselt werden. Der Vakuumtisch nimmt die dünnen Leiterplatten vollflächig auf und fixiert sie mit Unterdruck auf der Oberfläche. Ein System aus Kamera und Software misst die genaue Lage der PCBs anhand von im gedruckten Layout integrierten Messpunkten ein und steuert die Spindelköpfe mit höchster Präzision an ihren Einsatzort.

Auf der 'Productronica 2013' im vergangenen November erregte diese neue Option große Aufmerksamkeit. Eine Steigerung der Qualität, bzw. der Wertigkeit, bei einer Anlage, die bereits seit 2 Jahren auf dem Markt ist, und von den Kunden bisher durchweg beste Kritiken erhielt.

Der Schweizer Hersteller erschließt sich mit der Ultraspeed Mono aber auch weitere Zielmärkte. Neben der Leiterplattenfertigung ist die Anlage auch für Industrien interessant, die mit flachen Materialien, z. B. Platten aus Alu, Metall oder Glas arbeiten. Dort kann die Anlage hervorragend eingesetzt werden. Erste Projekte mit neuen Referenzkunden in diesen neuen Branchen sind bereits im Gang. Durch diese Diversifikation verspricht sich das Unternehmen natürlich einen breiteren Markt, aber auch Lerneffekte, die wiederum dem Posalux-Hauptmarkt, der Leiterplattenbranche, zugutekommen können.

Durch die Leistungsfähigkeit der neuen Anlage, speziell auch der möglichen Toleranz mit +-15 m, sind auch Hochpräzisionsprodukte aus der Medizintechnik wie Herzschrittmacher oder Insulinpumpen, eben mikrofeine und kleine flächige Teile eine erreichbare Niche. Auch bei der Produktion von Adapterplatten für elektrische Tester ist der Einsatz der neuen Anlage eine absolut sinnvolle Option in Sachen Präzision. Die Genauigkeit muss bei solchen Testern extrem hoch sein. Elektrische Verbindungen und Kontaktierungen werden mit solchen Geräten durch feinste Nadelsysteme getestet.
Die Entwickler der Posalux gehen den Weg ihrer Technology Roadmap weiter. Und es ist beeindruckend, mit welcher Konsequenz sie ihre eigenen Vorgaben regelmäßig umsetzen.

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Datum: 08.07.2014 - 14:15 Uhr
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