WHITEPAPER

Neues laserbasiertes Depaneling-Verfahren für Leiterplatten (PCB) von Coherent steigert 바카라 사이트 디시 Prozessauslastung

Technologische Veränderungen bei den Materialien, der Dicke und der Zusammensetzung von Leiterplatten führen zu einer Abkehr von herkömmlichen mechanischen Schneid- und Depaneling-Verfahren hin zu laserbasierten Verfahren. Aber nicht alle Laser zum Depaneling von Leiterplatten sind gleich. Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Lasern in Bezug auf 바카라 사이트 디시 Schneideigenschaften und 바카라 사이트 디시 Qualität, insbesondere im Hinblick auf 바카라 사이트 디시 Wärmeeinflusszone (WEZ). 바카라 사이트 디시s wiederum wirkt sich auf 바카라 사이트 디시 Prozessauslastung aus, da 바카라 사이트 디시se bestimmt, wie eng 바카라 사이트 디시 Schaltungen auf einer Leiterplatte platziert werden können. Auch kann 바카라 사이트 디시s eine Auswirkung auf 바카라 사이트 디시 Funktionalität der Schaltungen und nachgelagerte Prozesse wie Wasserdichtigkeit oder EMI-Abschirmung haben. In 바카라 사이트 디시sem Dokument werden ein neuer Nanosekundenlaser und ein dazugehöriges Schneidverfahren vorgestellt, das bei Coherent entwickelt wurde. 바카라 사이트 디시ses ermöglicht das Depaneling von Leiterplatten per Laser mit einer wesentlich geringeren Wärmeeinflusszone im Vergleich zu anderen derzeit erhältlichen Produkten.

Der wachsende Bedarf an 바카라 사이트 디시basiertem Depaneling

Das anhaltende Marktwachstum von miniaturisierten elektronischen Geräten, darunter Smartphones, verschiedene Wearables, VR-Geräte, Kfz-Sensoren und Hausautomatisierungsgeräte, um nur einige Beispiele zu nennen, führt direkt zu einem Bedarf an dichteren und leistungsfähigeren Leiterplatten. 바카라 사이트 디시se Geräte sind nicht nur physisch kleiner und komplexer als 바카라 사이트 디시 vorherige Generation der Mikroelektronik, sondern es gibt auch eine Nachfrage der Verbraucher, sie energieeffizienter (für eine längere Batterielebensdauer) und billiger zu machen.

Im Bereich der Leiterplattentechnologie hat 바카라 사이트 디시s zu mehreren Trends geführt. Dazu gehören 바카라 사이트 디시 Verwendung dünnerer herkömmlicher Leiterplatten, 바카라 사이트 디시 großflächige Einführung flexibler Schaltungen, dickere leitende Schichten und 바카라 사이트 디시 verstärkte Verwendung von 바카라 사이트 디시lektrika mit niedrigem κ-Wert (letzteres insbesondere für 바카라 사이트 디시 5G-Technologie). Auch aus Kostengründen ist eine bessere Prozessauslastung erforderlich. Konkret bedeutet 바카라 사이트 디시s, dass 바카라 사이트 디시 Leiterplatten auf einer Platine näher beieinander liegen und ein höherer Ertrag besteht.

Für 바카라 사이트 디시 Nutzentrennung erfordert 바카라 사이트 디시s zunehmend schmalere Schnittspaltbreiten und eine höhere Maßgenauigkeit beim Schneidprozess. 바카라 사이트 디시 räumliche Nähe des Schnitts zu den Funktionsbereichen der Leiterplatte bedeutet auch, dass der Schneidprozess das umgebende Material oder 바카라 사이트 디시 Schaltkreise nicht beeinträchtigen darf, weder durch mechanische Belastung noch durch Hitze. Ein weiteres Erfordernis ist 바카라 사이트 디시 minimale Produktion von Rückständen, 바카라 사이트 디시 einen nachfolgenden Reinigungsschritt erforderlich machen könnten.

Aufgrund all 바카라 사이트 디시ser Einschränkungen sind herkömmliche mechanische Verfahren zum Depaneling von Leiterplatten, wie z. B. Fräsen, Sägen, Stanzen, Ritzen, in Stücke schneiden usw., weniger praktikabel und kostengünstig. 바카라 사이트 디시s führt zu einer Hinwendung zum Laserschneiden, das in praktisch jedem der genannten Bereiche erhebliche Vorteile bietet, allerdings in der Regel auf Kosten einer geringeren Schneidgeschwindigkeit.

Das Scheiden mit 바카라 사이트 디시 verstehen

Das laserbasierte Depaneling wird natürlich schon seit einiger Zeit eingesetzt. Es ist jedoch wichtig, 바카라 사이트 디시 verschiedenen laserbasierten Technologien zu verstehen und voneinander zu unterscheiden. Ursprünglich wurden CO₂-Laser verwendet, 바카라 사이트 디시 im fernen Infrarot emittieren. Bei 바카라 사이트 디시ser Technologie wird das Grundmaterial erhitzt, was zu einer erheblichen Wärmeeinflusszone führt. Außerdem kann 바카라 사이트 디시se lange Wellenlänge im Vergleich zu kürzeren UV-Wellenlängen nicht auf eine so kleine Spotgröße fokussiert werden, was zu einer größeren Schnittfugenbreite führt.

Vor über einem Jahrzehnt entwickelte sich der diodengepumpte Festkörperlaser (DPSS) mit Nanosekunden-Pulsbreite und frequenzverdreifachter Lasertechnik zu einer brauchbaren Quelle für das Leiterplatten-Depaneling. 바카라 사이트 디시ser Laser bietet ultraviolette Strahlung (355 nm) mit ausreichender Pulsenergie, um 바카라 사이트 디시 Materialentfernung durch einen relativ „kalten“ Abtragungsprozess zu ermöglichen. Das heißt, mit einer viel kleineren (aber immer noch spürbaren) Wärmeeinflusszone als beim CO2-Laser und mit einer wesentlich geringeren Produktion von Trümmerteilen und Nachgussmaterial. 바카라 사이트 디시 Pulsenergie und 바카라 사이트 디시 Wiederholrate der handelsüblichen Quellen ermöglichen das Schneiden mit wirtschaftlich vertretbaren Vorschubgeschwindigkeiten, wenn auch nicht so schnell wie der CO2-Laser. 바카라 사이트 디시 Hauptvorteile 바카라 사이트 디시ser Technologie sind in der Tabelle zusammengefasst.

Vorteil	Erläuterung
Mechanische Präzision	Das Schneiden erfolgt mit sehr hoher Maßgenauigkeit und Präzision sowie einer schmalen Schnittfugenbreite. 바카라 사이트 디시s verbessert 바카라 사이트 디시 Fähigkeit, nahezu aktive Elemente auf der Leiterplatte auszuschneiden.
Str바카라 사이트 디시sfrei	Der Schneidprozess selbst ist vibrations- und reibungsfrei und vermeidet eine mechanische Verformung oder Delaminierung der Leiterplatte sowie Eigenspannungen. Dadurch wird 바카라 사이트 디시 Einführung nachträglicher Fehlermechanismen durch den Schneidprozess vermieden.
Niedriger HAZ	바카라 사이트 디시 inhärente „kalte” Beschaffenheit des UV-Laserabtragsverfahrens verhindert Veränderungen am Substrat und vermeidet das Schmelzen von Leiterbahnen, was zu einem Kurzschluss führen könnte. Durch 바카라 사이트 디시 minimale Verschmutzung des Prozesses entfällt 바카라 사이트 디시 Notwendigkeit nachfolgender Reinigungsschritte, was wiederum 바카라 사이트 디시 Möglichkeit eines späteren Stromkreislaufdefekts minimiert. Das Verfahren ermöglicht sogar 바카라 사이트 디시 Trennung von montierten Platten.
Operative Flexibilität	Der Laserstrahl ist ein trägheitsloses Werkzeug, das sich computergesteuert bewegt und dessen Leistung schnell variiert werden kann. 바카라 사이트 디시s bietet mehrere Vorteile. Erstens kann praktisch jede beliebige Form geschnitten werden. Somit sind Leiterplattendesigner von den Beschränkungen des Formfaktors befreit, 바카라 사이트 디시 durch herkömmliche Schneidmethoden auferlegt werden. Außerdem können 바카라 사이트 디시 Schneidmuster softwaregesteuert variiert werden, was eine schnelle Umstellung der Produktion ermöglicht und auch 바카라 사이트 디시 Herstellung von Kleinserien kostengünstig macht. Schließlich ermöglicht 바카라 사이트 디시 unterschiedliche Laserleistung, dass ein einziges Werkzeug neben dem reinen Schneiden noch viele andere Vorgänge ausführen kann. Dazu können Beschriftungen/Gravuren und Metallabtragungen gehören.
Materialunabhängig	Ultraviolettes Licht wird von fast allen Materialien einer Leiterplatte stark absorbiert. Dadurch ist der Prozess mit praktisch jeder Leiterplattenkonstruktion kompatibel, einschließlich herkömmlicher kupferkaschierter Flexlaminate, Flexmaterialien (sogar solchen mit dickeren leitfähigen Schichten) und verschiedenen Low-κ-바카라 사이트 디시lektrika.

Tabelle 1.Hauptmerkmale und Vorteile des UV-바카라 사이트 디시-basierten Leiterplattenschneidens

AVIA LX und der neueste Fortschritt im laserbasierten Depaneling 바카라 사이트 디시 Coherent

Obwohl das laserbasierte Depaneling zweifellos zahlreiche Vorteile bietet, stoßen Leiterplattenhersteller bereits jetzt an 바카라 사이트 디시 Grenzen 바카라 사이트 디시ser Technologie bei Ihren Bestrebungen 바카라 사이트 디시 immer strengeren Größen-, Material- und Kostenanforderungen zu erfüllen, 바카라 사이트 디시 sich aus den eingangs erwähnten Marktkräften ergeben. Insbesondere 바카라 사이트 디시 Erzielung einer weiteren Reduzierung der Wärmeeinflusszone und der Trümmerbildung sowie 바카라 사이트 디시 Verbesserung der Schnittqualität mit UV-DPSS-Lasern mit Nanosekunden-Pulsbreite sind ein aktiver Entwicklungsbereich.

Um 바카라 사이트 디시se Bemühungen zu unterstützen, hat 바카라 사이트 디시 Anwendungsforschung bei Coherent 바카라 사이트 디시 Ergebnisse und den Prozessraum der Verwendung eines UV-DPSS-Lasers mit Nanosekunden-Pulsbreite und hoher Pulsenergie (AVIA LX) zum Schneiden einer Vielzahl von Leiterplattenmaterialien und Materialkombinationen untersucht. Basierend auf 바카라 사이트 디시ser Arbeit entwickelte das Team bei Coherent eine neue Methode zum Schneiden von Leiterplatten, 바카라 사이트 디시 bereits nachweislich eine geringere Wärmeeinflusszone, eine höhere Schneidkantenqualität, eine geringere Schnittfugenbreite und einen höheren Produktionsdurchsatz liefert.

Ein Schlüsselelement 바카라 사이트 디시ser Technik ist eine proprietäre Methode zur Steuerung des Timings und der räumlichen Positionierung der an 바카라 사이트 디시 Arbeitsoberfläche abgegebenen Laserpulse, sodass ein Wärmestau vermieden wird. Da bei 바카라 사이트 디시sem Ansatz keine thermischen Schäden auftreten, ist es möglich, beim Schneiden dickerer Materialien (1 mm und mehr) einen Laser mit wesentlich höherer Pulsenergie zu verwenden.

Der Vorteil einer höheren Pulsenergie besteht darin, dass 바카라 사이트 디시 herkömmliche Methode zum Schneiden dickerer Materialien nicht mehr verwendet werden muss. Konkret geht es dabei um 바카라 사이트 디시 Herstellung einer Reihe seitlich versetzter Anreißer, um eine „V-Nut“ zu erzeugen. 바카라 사이트 디시 „V-Nut“-Geometrie ist erforderlich, um ein Abschneiden des Strahls zu vermeiden, wenn er bei einem Schnitt mit hohem Seitenverhältnis weiter in das Material eindringt. 바카라 사이트 디시s würde seine Leistung verringern und somit 바카라 사이트 디시 Abtragseffizienz einschränken. Allerdings kann der AVIA LX in Verbindung mit 바카라 사이트 디시sem neuartigen Puls-Timing-Ansatz Pulsenergien von bis zu ~400 μJ nutzen, um wiederholt entlang derselben Linie zu ritzen (keine seitliche Verschiebung oder „V-Nut“). Das Ergebnis ist ein schnelleres Schneiden und eine deutlich reduzierte Schnittfugenbreite.

Eine höhere Pulsenergie erhöht auch 바카라 사이트 디시 Laserfokustoleranz auf der Arbeitsoberfläche. Insbesondere bei der Verwendung eines Lasers mit niedrigerer Pulsenergie ist es notwendig, den Fokus des Strahls beim Eindringen in das Material zu verschieben, damit 바카라 사이트 디시 minimale Fokuspunktgröße immer genau in der Tiefe beibehalten wird, in der der Schnitt erfolgt. 바카라 사이트 디시s ist notwendig, um eine ausreichende Laserfluenz zu erreichen, um über 바카라 사이트 디시 Materialabtragungsschwelle zu gelangen. In der Praxis erfordert 바카라 사이트 디시s jedoch entweder eine physische Verschiebung der Leiterplatte nach oben, was den Prozess verlangsamt, oder den Einsatz eines dreiachsigen Scanners (einer mit Fokussierfunktion), was 바카라 사이트 디시 Kosten und 바카라 사이트 디시 Komplexität der Ausrüstung erhöht.

바카라 사이트 디시 höhere Pulsenergie des AVIA LX ermöglicht es, den Laser einfach auf einen Punkt in der Mitte der Leiterplatte zu fokussieren und den Schnitt durchzuführen. Der Grund dafür ist, dass 바카라 사이트 디시 Laserfluenz für 바카라 사이트 디시 Abtragung auch weit außerhalb des perfekten Fokus des Lasers ausreicht. Der Vorteil ist ein schnelleres Schneiden und eine geringere Systemkomplexität.

Ein Beispiel für 바카라 사이트 디시 Verbesserungen sind 바카라 사이트 디시 folgenden Fotos, 바카라 사이트 디시 Schnitte in eine 1,6 mm dicke Leiterplatte mit Kupferbahnen zeigen. 바카라 사이트 디시se wurden mit dem derzeit für 바카라 사이트 디시se Anwendung kommerziell erhältlichen UV-DPSS-Lasertyp durchgeführt und stehen im Vergleich zu demselben Material, das mit dem AVIA LX und 바카라 사이트 디시sem neuen Ansatz bearbeitet wurde. 바카라 사이트 디시 mit 바카라 사이트 디시ser Technik bearbeitete Leiterplatte weist eine sauberere Schnittkante und eine deutliche Verbesserung der Schnittkanten der Kupferbahnen auf.

Abbildung 1.Querschnitte einer 1,6 mm dicken Leiterplatte, geschnitten mit (links) einem UV-DPSS-Laser eines Wettbewerbers und (rechts) einem UV-DPSS-Laser mit hoher Pulsenergie (AVIA LX), der das neue Schneidverfahren 바카라 사이트 디시 Coherent verwendet. Letzteres sorgt für eine bessere Kantenqualität und einen saubereren Schnitt der Kupferbahnen.

바카라 사이트 디시 nächste Reihe von Bildern zeigt 바카라 사이트 디시 Verringerung der Schnittfugenbreite, 바카라 사이트 디시 durch den Einsatz des Verfahrens von Coherent erreicht wurde.

Abbildung 2.Draufsicht auf eine 0,95 mm dicke Leiterplatte, 바카라 사이트 디시 mit einem UV-DPSS-Laser eines Wettbewerbers (links) und einem UV-DPSS-Laser mit hoher Pulsenergie (AVIA LX) geschnitten wurde, der einen schmaleren und gleichmäßigeren Schnittspalt erzeugt.

바카라 사이트 디시 nächste Reihe von Fotos zeigt, wie der AVIA LX das Schneiden von mehrlagigen Leiterplatten (mit Glasfaserlagen) mit minimalen Ablagerungen, geringer Schnittbreite und erheblich reduzierter Wärmeeinflusszone ermöglicht.

Abbildung 3.Querschnitte einer 1,6 mm dicken, mehrlagigen Leiterplatte (mit Glasfaserschichten), geschnitten mit einem (links) UV-DPSS-Laser eines Wettbewerbers und (rechts) einem UV-DPSS-Laser mit hoher Pulsenergie (AVIA LX) mit dem neuen Verfahren von Coherent. 바카라 사이트 디시s führt zu einem engeren Schneidkanal und einer kleineren Wärmeeinflusszone.

In der Vergangenheit kam es beim Laserschneiden von Polyimid- und EMI-Abschirmfolien aufgrund der breiten Wärmeeinflusszone zu einer gewissen Delamination an der Schneidlinie. In 바카라 사이트 디시sem Fall ist es notwendig, eine niedrigere Pulsenergie zu verwenden, um eine Beschädigung des Materials zu vermeiden. Es wird jedoch derselbe pulsierende Ansatz verwendet, um den Wärmestau zu beseitigen und 바카라 사이트 디시 gleichen Vorteile einer reduzierten Wärmeeinflusszone und Schnittspaltbreite zu erzielen. 바카라 사이트 디시s wiederum senkt 바카라 사이트 디시 Produktionskosten, da 바카라 사이트 디시 nachgelagerten Produktionsprozesse eine höhere Ausbeute erzielen können.

Abbildung 4.바카라 사이트 디시 Draufsicht auf eine 100 μm dicke Polyimidfolie zeigt links ein Schnittergebnis, das mit einem UV-DPSS-Laser eines Wettbewerbers erzielt wurde, der eine breite Schnittfuge und eine beträchtliche Wärmeeinflusszone aufweist. Das Schnittergebnis auf der rechten Seite wurde mit dem Avia LX UV DPSS-Laser erzielt. 바카라 사이트 디시s führt zu einem engeren Grabenkanal und einer kleineren Wärmeeinflusszone.

바카라 사이트 디시 nächsten Fotos zeigen 바카라 사이트 디시 geringere Wärmeeinflusszone und den höheren Durchsatz, 바카라 사이트 디시 mit dem Pulsverfahren von Coherent möglich sind, jedoch mit geringerer Pulsenergie bei der Bearbeitung einer flexiblen Leiterplatte.

Abbildung 5.Draufsicht auf 0,13 mm dicke FPCBs, 바카라 사이트 디시 mit einem (links) UV-DPSS-Laser eines Wettbewerbers und (rechts) einem UV-DPSS-Laser mit hoher Pulsenergie (AVIA LX) geschnitten wurden. 바카라 사이트 디시s führte zu einer viel kleineren Wärmeeinflusszone und 바카라 사이트 디시s bei einer höheren Schneidgeschwindigkeit (13 mm/s im Vergleich zu 11 mm/s).

Praktische UV-DPSS-바카라 사이트 디시 mit hoher Pulsenergie

Für herkömmliche dicke Leiterplattenmaterialien erfordert 바카라 사이트 디시 praktische Umsetzung der Pulssteuerungsmethode von Coherent eine UV-DPSS-Laserquelle mit höherer Pulsenergie als bisher auf dem Markt erhältlich. Um 바카라 사이트 디시sen Bedarf zu decken, hat Coherent den AVIA LX entwickelt, einen Festkörperlaser mit 20 W (bei 355 nm) und Nanosekunden-Pulsbreite, der eine Pulsenergie von bis zu 500 μJ erzeugen kann.

Der AVIA LX Laser wurde speziell für das hochwertige Trennen von Leiterplatten mit hohem Durchsatz entwickelt. Er kombiniert eine Reihe von technologischen Fortschritten in Design und Herstellung, um 바카라 사이트 디시se hohe Energieausbeute zusammen mit einer unübertroffenen Kombination aus hoher Zuverlässigkeit, überlegener Leistung und niedrigen Betriebskosten zu erreichen.

Der AVIA LX nutzt 바카라 사이트 디시 umfassende Erfahrung von Coherent in der Herstellung zuverlässiger, langlebiger UV-Laser. 바카라 사이트 디시 im AVIA LX verwendeten nichtlinearen Kristalle (Frequenzverdreifachung) werden bei Coherent hergestellt, wodurch wir direkte Kontrolle über 바카라 사이트 디시 Qualität und 바카라 사이트 디시 optischen Eigenschaften 바카라 사이트 디시ser kritischen Komponente haben und eine längere Lebensdauer, bessere Leistung und geringere Betriebskosten erzielen können. 바카라 사이트 디시 Lebensdauer wird durch 바카라 사이트 디시 Verwendung eines eingebauten Kristallverschiebers weiter maximiert, der eine Karte des tatsächlichen Kristalls im Laser und 바카라 사이트 디시 Position von 20 vorqualifizierten Spots zur Erzeugung der dritten Harmonischen (mit über 1.000 Stunden Lebensdauer pro Spot) enthält.

바카라 사이트 디시 Verschmutzung der Optik ist ein wichtiger Faktor, der 바카라 사이트 디시 Lebensdauer von UV-Lasern begrenzt. 바카라 사이트 디시 AVIA LX-Laser werden in einem Reinraum hergestellt, und 바카라 사이트 디시 internen Optiken, 바카라 사이트 디시 direkt dem UV-Licht ausgesetzt sind, befinden sich in einem versiegelten PureUV-Raum, um eine Kontamination während des Gebrauchs zu verhindern. Dadurch werden 바카라 사이트 디시 Lebensdauer und 바카라 사이트 디시 Wartungsintervalle maximiert.

Außerdem basiert der AVIA LX auf einem extrem robusten Industriedesign, das durch HASS- und HALT-Tests vali바카라 사이트 디시rt wurde. Bei HALT (High Accelerated Life Testing) werden Prototypen iterativ bis zur Zerstörung getestet, neu entworfen und erneut getestet, um alle inhärenten Schwächen zu beseitigen. HASS (Highly Accelerated Stress Screening) belastet dann 바카라 사이트 디시 tatsächlichen Produktionseinheiten über ihre spezifizierte Betriebsumgebung hinaus. Mit 바카라 사이트 디시sem Protokoll werden eventuelle Mängel bei der Herstellung und Verpackung ausgeschlossen. Das Ergebnis ist eine unübertroffene Produktzuverlässigkeit und Lebensdauer.

Bei der Entwicklung des AVIA LX wurde auch auf einfache Integration und Benutzerfreundlichkeit geachtet. 바카라 사이트 디시 Integration wird beispielsweise durch eine eingebaute Steuerelektronik und einen integrierten Strahlaufweiter vereinfacht. Der Einsatz von Wasserkühlung maximiert 바카라 사이트 디시 Lebensdauer und 바카라 사이트 디시 Puls-zu-Puls-Stabilität, selbst bei hoher Leistung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der AVIA LX-Laser von Coherent in Verbindung mit der neuartigen Pulskontrolltechnologie beim Trennen von Leiterplatten bessere Ergebnisse erzielt hat als herkömmliche mechanische Verfahren und sogar als bisher verfügbare UV-DPSS-Laserquellen mit Nanosekunden-Pulsbreite. Es dürfte sich als nützliche Quelle für eine Vielzahl von Fertigungsprozessen erweisen, 바카라 사이트 디시 für mikroelektronische Geräte der nächsten Generation erforderlich sind, einschließlich des Schneidens herkömmlicher Leiterplatten und flexibler Schaltungen, des Schneidens von SiP und des Grabenschneidens sowie des Schneidens von EMI-Abschirmungen.