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Höchste Schnittqualität beim Nutzentrennen für jedes Material

Stefanie Marszalkowski • 2. März 2021

ESCATEC investiert in ein Lasernutzentrennsystem von LPKF

Die ESCATEC Gruppe, ein international tätiger EMS-Dienstleister, betreut für ihre Kunden die Produkte von Entwicklung bis zu Serienproduktion und fertigt so ein breites Portfolio an Produkten mit verschiedensten Leiterplatten-Materialien. Um materialunabhängig beste Qualität zu liefern, investiert ESCATEC in ein Lasernutzentrennsystem von LPKF.

Mit dem Lasernutzentrennsystem von LPKF, das zunächst bei der ESCATEC Switzerland AG, die das Technologie- und Entwicklungszentrum als auch eine moderne Produktionsstätte der ESCATEC Gruppe ist, zum Einsatz kommt, werden vor allem Flex- und StarrFlex-Leiterplatten für die Sensorik und die Medizintechnik getrennt. „Beide Branchen haben hohe Anforderungen an Qualität und Lebensdauer der Produkte“, erklärt Martin Mündlein, Engineering Manager bei ESCATEC Switzerland, „daher haben wir bei der Auswahl des Systems neben den schneidbaren Materialien vor allem auf die Schnittqualität geachtet.“


Ein Benchmark zwischen LPKF und zwei weiteren Anbietern brachte die Entscheidung. Mit der CleanCut-Technologie von LPKF werden zu 100% technisch saubere Schnittkanten frei von Karbonisierung erzielt. Die Trennung selbst erfolgt berührungslos, also ohne die Entstehung von mechanischem Stress. „Die technischen Aspekte der LPKF-Systeme haben uns überzeugt“, sagt Mündlein, „nun können wir unsere Leiterplatten vollautomatisch und sehr präzise trennen und so eine konstant hohe Qualität gewährleisten.“ Bisher erfolgte die Trennung der Leiterplatten per Hand.


Neben einer Steigerung der Produktqualität erwartet sich Mündlein von der Investition vor allem eine Senkung der Prozesskosten. Da der Laser praktisch verschleißfrei jedes Material trennt, werden Umrüst- und Wartungskosten reduziert. Das größte Einsparpotenzial sieht Mündlein jedoch beim Leiterplattendesign: Beim Lasernutzentrennen müssen weder Stege noch Wärmeschutzzonen berücksichtigt werden, es können mehr Leiterplatten auf einem Gesamtnutzen platziert werden.


Nicht nur die Leistung des Systems, auch der technische Support war ein wichtiges Kriterium bei der Entscheidung. Hier fühlt sich Martin Mündlein bei der SmartRep GmbH gut aufgehoben. Die SmartRep GmbH unterstützt als Vertriebs- und Servicepartner für LPKF-Systeme im D-A-CH Raum ihre Kunden mit Installation, Wartung und Schulung. „Mit dem Support durch SmartRep haben wir schon gute Erfahrungen gemacht, auch unsere 3D SPI und AOI Systeme von Koh Young werden technisch durch die Firma SmartRep betreut“, erzählt Mündlein. „Wir freuen uns, auch in diesem Projekt Partner von ESCATEC sein zu dürfen“, sagt Andreas Keller, Geschäftsführer der SmartRep GmbH, „mit der Investition in das Lasernutzentrennen erzielt ESCATEC eine deutliche Verbesserung der Schnitt- und Produktqualität, somit ist die ESCATEC Gruppe nun allen Qualitätsanforderungen gewachsen.“


Über ESCATEC
ESCATEC ist ein EMS-Dienstleister mit Hauptsitz und Produktionsstätten in Malaysia sowie einem Technologie- und Entwicklungszentrum und einer modernen Produktionsstätte in der Schweiz. Für seine internationalen Kunden bietet die ESCATEC Gruppe Komplettlösungen für die Elektronikfertigung – von der Produktentwicklung bis zur Produktion. Um höchsten Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, hat ESCATEC jetzt in ein Lasernutzentrennsystem von LPKF investiert.


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Die wichtigsten Verfahren sind DPM und Klebeetiketten Eine der bekanntesten Möglichkeiten der Kennzeichnung von Leiterplatten ist die Verwendung von Klebeetiketten (Aufkleber oder auch Labels genannt). Verwendet wird dabei meist ein weißes Trägermaterial, welches vorab mit einer Information in Form eines 1D oder 2D Codes bedruckt wurde. Der nachweisliche Trend der Kennzeichnung geht hin zum DPM-Verfahren. DPM steht hierbei für „Direct Part Marking“. Beim DPM wird die Kennzeichnung dauerhaft auf dem jeweiligen Produkt (Leiterplatte, Baugruppe) aufgebracht. Als DPM-Verfahren hat sich dabei die Laserbeschriftung durchgesetzt. In der Regel kommt dabei ein CO2-Lasersystem zum Einsatz, welches beim Beschriftungsprozess einen Farbumschlag im Lötstoplack erzeugt. Wie wir alle wissen ist nichts wirklich perfekt, so auch hier. Beide Verfahren bringen in ihrer Anwendung und im Hinblick auf den gesamten Produktlebenszyklus entsprechende Vor- und Nachteile mit sich. Wo Licht da auch Schatten: Die Vor- und Nachteile liegen auf der Hand Schauen wir uns mal das Aufbringen von Etiketten näher an. Im ersten Moment und gerade bei kleiner Stückzahl sehen wir oft den Einsatz von Etiketten als eine kostengünstige Lösung. Werden diese von Hand aufgeklebt, müssen wir uns über die Kosten und die Fehlermöglichkeiten sicher Gedanken machen. Daher bringt man heutzutage die Etiketten überwiegend direkt mit dem Bestücker auf. Dies hat zur Folge, dass eine mögliche Datenerfassung erst ab der Mitte des Fertigungsprozesses erfolgt. Alle unsere vorgeschalteten Prozesse werden somit für die spätere wichtige gesamtheitliche Prozessvalidierung nicht erfasst. Wir setzen typisch sog. Labelfeeder ein, die der Bestückungsanlage die Aufkleber wie ein Bauteil zur Verfügung stellen. Dadurch reduzieren wir natürlich den so dringend benötigten Stellplatz auf der Bestückungsanlage um teilweise bis zu sieben Spuren. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Rüstungen und könnte im Einzelfall sogar dazu führen, dass wir ein Produkt nicht komplett mit einer Rüstung produzieren können. Zudem erhöhen sich durch das Setzen eines oder mehrerer Etiketten mittels Bestückungsmaschine auch die Taktzeiten, da Etiketten langsamer bestückt werden müssen. Final hat dies Auswirkungen auf unseren gesamten Fertigungsprozess. Die meist vorgedruckten Etiketten müssen bei einem Produktwechsel auch oft umgerüstet werden, da es produktabhängig verschiedene Anforderungen und Einschränkungen gibt. Oftmals ist der Platz auf der jeweiligen Leiterplatte nicht ausreichend vorhanden und so wird lediglich nur ein Barcode auf den Nutzenrand aufgebracht und nicht jeweils auf alle Einzelschaltungen, was nach dem Vereinzelungsprozess zu einer unvollständigen und nicht mehr nachvollziehbaren Prozesskette führt. Eine solche vereinfachte Kennzeichnung deckt zwar manchmal den reinen internen Prozess zur Datenerfassung ab, am Ende müssen wir uns aber alle überlegen, ob dies unserem Anspruch an Qualität und Liefertransparenz gerecht wird. Immer die Konsequenz aus dem Gesamten dabei beachten. Gewisse technische Einschränkungen sind zudem zu überprüfen. Wir wissen, dass Etiketten kleiner 5x5mm nicht mehr prozesssicher platziert und gelesen werden können. Auf kleinen Etiketten ist natürlich auch weniger Inhalt möglich. Um einen Code muss mindestens ein umlaufender Rand von gut 1mm freigehalten werden um ihn später sauber lesen zu können. Besteht der Wunsch oder die Idee die Etiketten bereits vor der SMT Linie auf die Leiterplatte aufzubringen, müssen wir ein paar weitere Faktoren beachten. Einer davon ist der Druckprozess. Man stelle sich vor, dass ein ca. 100µm dickes Etikett auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Eine klassische Druckschablone ist i.d.R. ca. 100-130µm dick. Nun trifft die Schablone auf das 100µm dicke Etikett und verursacht so an und um diese Stelle einen erhöhten Absprung. Dieser führt zu einer ungewollt höheren Aufbringung von Lotpaste, was gerade bei FinePitch zu Fehlern führt. Am Ende ist es auch eine Kostenfrage. Die Kosten für Etiketten steigen mit zunehmender Menge und Varianten. Zudem bedarf es hitzebeständiger und teurer Etiketten (sog. Kapton-Material) für einen prozesssicheren Einsatz im Lötprozess. Nur diese halten einen teilweise zweimaligen Durchlauf durch den Lötofen aus. Eine langfristige Berechnung über die Stückzahlen sollte hier immer vorgenommen werden, um so andere Verfahren wie die Laserbeschriftung auch in Betracht zu ziehen. Ein klarer Vorteil von Aufklebern ist dabei das sehr gute Kontrastverhältnis. Auf ein weißes Etikett wird ein schwarzer Inhalt gedruckt. Auch bei einem späteren Beschichtungsverfahren (Bsp. Schutzlackierung) der Baugruppe kann meist der Inhalt noch sehr gut gelesen werden. Der wichtigste Faktor aber ist, Etiketten können abfallen und somit verlieren Sie alle Informationen. Kommen wir zum DPM-Verfahren und schauen uns dabei die Laserbeschriftung genauer an. Die Laserbeschriftung kommt am Anfang einer SMT Fertigung zum Einsatz. Meist als inlinefähige Anlage direkt in der SMT Linie vor dem Drucker oder als autarke automatisierte „Beschriftungsinsel“ vor der Linie oder bereits im Wareneingang. Die Taktzeiten pro Beschriftung sind sehr kurz. Die Qualität der Beschriftung wird im System gleich nach dem Aufbringen überprüft. Neben dem hohen Durchsatz steht auch die Flexibilität der Kennzeichnung im Fokus einer modernen Laserbeschriftungsanlage. Der Inhalt kann frei definiert und zur Kennzeichnung entsprechend produktspezifisch ausgeführt werden. In der Größe der Kennzeichnung und dem Inhalt sind Sie praktisch frei und so ist eine individuelle Kennzeichnung je nach verfügbarem Platz auf der Leiterplatte umsetzbar. Definitiv verbleibt die Kennzeichnung dauerhaft auf der Leiterplatte und kann nur mechanisch zerstört werden. So sind Sie für alle Fälle auf der sicheren Seite.
von Stefanie Marszalkowski 13. Januar 2021
Die LPKF Laser & Electronics AG blickt zurück auf ein Jahr erfolgreicher Zusammenarbeit mit der SmartRep GmbH: Seit 2019 ist SmartRep exklusiver Partner für die LPKF-Lasernutzentrennsysteme in der D-A-CH Region. SmartRep konnte bereits zahlreiche Anfragen generieren und mehrere Projekte erfolgreich abschließen. Vor allem der Schweizer EMS-Markt zeigte großes Interesse an der Lasernutzentrenntechnologie. „SmartRep hat sich mit seiner langjährigen Erfahrung und guter Branchenkenntnis als die richtige Wahl für einen Vertriebspartner erwiesen“, sagt Thorne Lietz, Senior Sales Manager bei LPKF.
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