Steigende mechanische Anforderungen an Leiterplatten
Bei Becker & Müller werden die Prozesse laufend optimiert und weiterentwickelt. Technologie und Qualität stehen seit jeher im Fokus. Beispielsweise durch Investitionen in neue Fräs- und Bohranlagen, Einführung der Direktbelichtung und Entwicklung spezieller Kunden-Werkzeuge wurde über die Zeit das Portfolio erweitert und die Fertigung weiter optimiert. Durch die Integration eines Videomessmikroskops der Firma Garant und entsprechender Messprotokolle für die Kunden werden die Resultate dokumentiert – messbare mechanische Präzision.
Verbesserungen gab es jedoch nicht nur durch neue CNC-Maschinen. Neben speziellen Parametern für die nasschemischen Prozesse wurde auch der Gesamtprozess optimiert. Alle Verbesserungsmaßnahmen haben einen positiven Qualitätseinfluss auf die Leiterplatten. Darüber hinaus werden die Leiterplatten bei präzisen
mechanischen Anforderungen nicht nur manuell vermessen, sondern die Einhaltung der
Spezifikationen auch mit einem Videomessmikroskop sichergestellt.
Gemessen wird mit einem CNC-Videomessmikroskop von Garant. Garant gehört zur Hoffmann Group
und diese ist mit seinen Entwicklungsteams auf Anwendungsgebiete wie Zerspanung,
Spanntechnik, Handwerkzeuge, Betriebseinrichtung und mehr spezialisiert. Das Mikroskop kann
auf der Z-Achse mit Messtaster und auf der X- und Y-Achse mit Optik und Messtaster (z. B. für
Konturen) in einem Messbereich für bis zu X=300 mm und Y und Z=200 mm messen.
Das Videomessmikroskop wird bei Becker & Müller für präzise Messungen im Prozess und in der
Endkontrolle eingesetzt. So werden Toleranzen im μm-Bereich mit einer hochauflösenden
Farbkamera in Verbindung mit einem telezentrischen Objektiv gemessen. Für jede Leiterplatte
wird eigens ein Messprogramm erstellt. Dieses kann anschließend beliebig oft mit hoher
Wiederholgenauigkeit abgespielt werden – ein anwenderfreundliches Verfahren, bei dem
Vermessung, Bewertung und Dokumentation automatisiert abläuft.
Die ausgegebenen Messprotokolle werden standardisiert elektronisch in einen Kundenreport übertragen. Mit einem Ampelsystem wird für die Mitarbeiter und Kunden optisch gleich aufgezeigt, wie das Messergebnis einzuordnen ist. Die einzelnen Leiterplatten können dem jeweiligen Messergebnis mittels Nummerierung exakt zugeordnet werden. Die Datenübertragung kann, je nach Kundenwunsch, elektronisch über die Cloud oder in Papierform erfolgen.
Die Leiterplatten-spezifischen Messprogramme werden vom Becker & Müller-Team selbst anhand
von technischen Zeichnungen entwickelt. Ein Programm wird einmal für eine bestimmte Leiterplatte
erstellt und kann dann beliebig oft, automatisiert, wiederholt werden. Die Referenzpunkte auf der
Leiterplatte werden manuell angefahren. Ganz egal, wie die Leiterplatte dabei auf dem Messtisch
liegt, das Programm wird auf die Position entsprechend angepasst.
Das Basismaterial spielt bei der mechanischen Genauigkeit ebenfalls eine große Rolle. Da die
physikalischen Eigenschaften des Leiterplatten-Trägermaterials keinesfalls mit denen von z. B.
Metall – wo die Einhaltung enger Toleranzen einfacher wäre – gleichzusetzen sind, wurden bei
Becker & Müller spezielle Bohrparameter für die jeweils verwendeten Materialien entwickelt.
Ein Kunde aus dem Bereich Messgeräte für ICs hat beispielsweise sehr hohe Anforderungen an die mechanische Genauigkeit. Es werden Prüfvorrichtungen hergestellt, nicht eingehaltene Toleranzen bei den Leiterplatten würden dann entweder keinen oder schlechten Kontakt in seinem Messsystem bedingen und sind daher nicht akzeptabel. Die hergestellten Leiterplatten werden beim Kunden später mittels Passstifte montiert, daher müssen auch die Bohrungen exakt und genau positioniert sein. In der Kundenanwendung werden Prüfspitzen auf die Kontaktpads gefahren. Das Leiterbild muss also genau zu den Bohrungen passen. NDK-Bohren (nicht durchkontaktierte Bohrungen) ist einer der letzten Schritte vor dem Ausfräsen der Leiterplatte. Durch die hohe mechanische Genauigkeit bzw. durch die Einhaltung vorgegebener Toleranzen, wird einer erhöhten Ausfallrate und damit verbundenen hohen Kosten entgegengewirkt.
Die Anforderungen in diesem Kundenprojekt gehen daher an die Grenzen der mechanischen
Realisierbarkeit. Die Toleranzen wurden im speziellen Kundenprojekt z.B. mit einem
Bohrdurchmesser +-10 μm und einer Positionsgenauigkeit +-20 μm bei Leiterbild zu Bohrungen festgelegt.
Durch die Nutzung des Videomessmikroskops wird der Fertigungsprozess kontrolliert, höchste
Qualität sichergestellt und dies für jede einzelne Leiterplatte lückenlos dokumentiert.
Der Produktbereich mit sehr hohen Anforderungen an die mechanische Genauigkeit wächst bei
Becker & Müller. Mit dem Trend im Markt, dass die Leiterplatte immer öfter als Träger für
mechanische Komponenten verwendet wird, ist die Optimierung und Weiterentwicklung der
Prozesse stetig notwendig. Messbare mechanische Genauigkeit ist die logische Ergänzung zu den elektronischen Anforderungen an die Leiterplatten.
Mechanische Eigenschaften gewinnen auch an Bedeutung, wenn beispielsweise Komponenten im
späteren Endprodukt direkt auf die Leiterplatte geschraubt oder diese mit Passstiften exakt
ausgerichtet werden soll. Der Einfluss der Leiterplattenqualität auf die Produkte der Kunden steigt
auch aus dieser Richtung weiter.
„Wir investieren kontinuierlich in unsere Prototypenfertigung und entwickeln diese permanent
weiter. Unter anderem solche Projektanforderungen sind es, die uns im Sinne der Qualität
vorantreiben.“ Für Janik Becker, einer der Geschäftsführer von Becker & Müller, ist die Auswahl
des hochpräzisen Equipments und die Weiterentwicklung der Prozesse für die eigene Produktion
goldrichtig. Da heißt es, auch für die Zukunft, nicht stehen bleiben.
