UV-Laser zum Schneiden flexibler Schaltungen

Flexible gedruckte Schaltungen (FPC) ermöglichen eine Vielzahl von Designs, die mit herkömmlichen starren Leiterplatten nicht erreicht werden können. Beispielsweise ermöglicht die Herstellung von Schaltkreisen auf flexiblen Materialien neue und herausfordernde Anwendungen, darunter eine Vielzahl von Mehrschichtfunktionen und Lösungen für die Raumfahrt-, Telekommunikations- und Medizinindustrie.

Der aktuelle Trend in der FPC-Industrie dreht sich alles um Miniaturisierung, da Designer nach Möglichkeiten suchen, die Schaltungsgröße zu reduzieren und gleichzeitig Faktoren zu eliminieren, die die Montagedichte oder den Abstand zwischen Schaltungen auf einer Leiterplatte begrenzen. Das Erfüllen dieser Anforderungen erfordert häufig eine willkürliche Formgebung, aber die quadratische Grundschaltung ist zu elastisch, um die Anforderungen vieler moderner Anwendungen zu erfüllen.

Diese Designanforderungen sind Herausforderungen, einschließlich Fragen der Partitionierung oder des Prozesses zum Entfernen von Schaltkreisen von der Platine. Wie können kleinere beliebige Schaltungen mit hoher Bestückungsdichte präzise geschnitten werden, ohne die Bauteile oder die Schaltung selbst zu beschädigen? Flexible Schaltungsmaterialien sind insofern einzigartig, als selbst die kleinste Belastung der Schaltung während des Schneidens Schäden verursachen kann.

Verwendung eines UV-Lasersystems zum Schneiden flexibler Leiterplatten

Um diesen Schaden zu vermeiden, schränkt es die Gestaltungsvielfalt ein. Der Pufferraum um jeden Ausschnitt muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden, was bedeutet, dass die Ausschnittsbreite breiter als nötig ist, die Komponenten nicht nahe an der Kante der Platine oder nahe beieinander platziert werden können und das Formen nicht so komplex sein kann wie erforderlich. Ohne praktikable Lösungen für diese Art von Problemen können diese Beschränkungen Innovationen übertönen, da eine unbefriedigende Aufteilung zu einem wichtigen Designaspekt wird.

Automatisches Schneiden von Leiterplatten (Routing) und herkömmliche mechanische Trennverfahren (wie Stanzen) können bei komplexen flexiblen Schaltungen zu großen Schnittbreiten und übermäßiger Belastung führen. Auch das CO2-Laserschneidverfahren ist in dieser Hinsicht unbefriedigend, da es eine größere Wärmeeinflussfläche erzeugt.

Wenn es jedoch um das Schneiden von FPC-Subboards geht, hat sich eine Technologie herausgebildet, die der Herausforderung gewachsen ist: UV-Laserschneiden. Diese Technik eliminiert die physische Belastung des mechanischen Prozesses und reduziert die thermische Belastung des CO2-UV-Lasers erheblich, wodurch die oben beschriebenen Designtrends erfüllt werden. Die Untersuchung verschiedener Faktoren wird zeigen, warum sich das UV-Laserschneiden als Option für das Schneiden flexibler Schaltungen herauskristallisiert hat.

Schaltungsspannung und Schnittbreite

Alle Flex-Schneidemethoden erzeugen eine gewisse Spannung auf der Leiterplatte, aber es gibt Unterschiede in der Art der eingebrachten Spannung und dem Grad, in dem die Spannung die Schaltung beeinflusst. Betrachtet man das oben erwähnte Splitting-Verfahren, kann es auf der flexiblen Leiterplatte zu zwei Arten von Stress kommen: mechanischer Stress oder thermischer Stress.

Mechanische Belastungen treten beim Einsatz mechanischer Trennverfahren wie Stanzen oder Fräsen auf. Zu den Auswirkungen mechanischer Beanspruchung flexibler Schaltungen gehören: Grate, Verformung und Beschädigung von Schaltungskomponenten. Diese Effekte sind für flexible Materialien sehr schwerwiegend. Beispielsweise ist das Stanzen ein Prozess mit hoher Schlagkraft, der Schaltkreise vibrieren lässt und Komponenten beschädigt und einen beträchtlichen Pufferraum beim Schneiden erfordert. Beim Stanzen und Fräsen beträgt die typische FPC-Schnittbreite 1 mm, aber diese Breite ist zu groß für viele komplexe, zufällige Flex-Schaltungen. Solche breiten Ausschnitte können zu einer reduzierten Montagedichte oder einer reduzierten Schaltungsmontage pro Platine führen. In einer Zeit, in der flexible gedruckte Schaltungen immer kleiner und kompakter werden, stellt sich die Frage nach Technologie und Kosten.