ULTRAKURZPULSLASER IN DER NUTZENTRENNUNG

Laserschneidanlage für Leiterplatten mit Inline-Messtechnik

Bisher verwendete man in der Nutzentrennung (d. h. in der maschinellen Vereinzelung identischer Bauteile auf einer Leiterplatte) Stanzen, mechanische Sägen bzw. Fräsen, später auch Lasersysteme. Die fortschrittlicheren Lasersysteme ermöglichen das Trennen nach komplexeren Schnitt-mustern, während sich Sägen auf die Einsätze beschränken, bei denen schnell rechteckige Strukturen herauszutrennen sind. Lasertrennsysteme haben hier den Vorteil, dass sie mechanische Belastungen minimieren können. Aber selbst die fortschrittlicheren UV-Laser-Systeme, die in der Lage sind, aufgrund geringer Fokusdurchmesser mit minimalen Schnittbreiten auszukommen, beanspruchen das Leiterplattenmaterial thermisch. Hier lassen sich an den Schnittkanten häufig Schmauchspuren als Zeichen thermischer Belastung erkennen.

Hier sind Ultrakurzpulslasersysteme die bessere Alternative. Diese Lasersysteme erlauben durch ihre ultrakurzen Lichtblitze eine „kalte“ Bearbeitung von Werkstoffen, sei es das Bohren von mikrofeinen Spritzlöchern in Einspritzdüsen für Motoren oder das Schneiden biokompatibler Materialien für medizinische Implantate. Der von ic-automation GmbH in Mainz gebaute Ultrakurzpulslaser-Nutzentrenner ist äußerst kompakt und mit einer Grundfläche von lediglich 2 Quadratmetern nur unwesentlich größer als der Ultrakurzpulslaser selbst, der dabei zum Einsatz kommt. Ein luftgelagertes Granitbett mit Direktantrieben auf Granitbasis garantiert höchste Präzision mit einer absoluten Positioniergenauigkeit kleiner 10 μm. Die in der Anlage verbauten Messsysteme decken alle drei Dimensionen ab; neben einer hochauflösenden XY-Vermessung über ein Vision-System mit Dome-Beleuchtung liefert ein nach dem chromatisch-konfokalen Messprinzip arbeitender Messkopf von Precitec Optronik in Neu-Isenburg die Höheninformation des Bauteils für die Höhenfokussierung des Lasers. Höhenschwankungen und Verdrehung der Bauteile werden gemessen und gegebenenfalls in 4 Freiheitsgraden ausgeglichen.

Zu erfüllende Vorgaben waren eine absolute Systemgenauigkeit unter 10 Mikrometer und eine Wiederhol-genauigkeit, die um den Faktor 2 genauer war. Ic-automation fand mit dem TruMicro 5000 von Trumpf in Ditzingen im Wellenlängenbereich „Grünes Licht“ ein geeignetes Ultrakurzpulslasersystem im Piko-sekundenbereich. Mit einer telezentrischen Scanneroptik erreicht das Lasersystem ebenfalls absolute Genauigkeiten unter 30 Mikrometer.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass ic-automation einen der kompaktesten Nutzentrenner mit ultrakurzen Laserpulsen in Betrieb genommen hat, den es auf dem Markt gibt. Das Handling mit Vakuum-ansaugung, wahlweise manuelle oder automatische Bestückung sowie der interne Transport über Shuttleboote mit Magnetmasken zur Klemmung der geschnittenen Bauteile stehen für einen hohen Automationsgrad, welcher die Inline-Messtechnik gleich mit einschließt. Produziert wird nicht zuletzt dank kompakter Nutzen auf höchstmöglichem Qualitätsniveau – wie es für elektronische Bauteile im Automotivebereich und in hochwertigen Industrieprodukten vorausgesetzt wird