Charakteristika keramischer Leiterplatten
Aufgrund der hervorragenden thermischen Leitfähigkeit sowie des geringen Ausdehnungskoeffizienten werden keramische Leiterplatten vorzugsweise im Hochleistungsbereich eingesetzt. Darüber hinaus zeichnet sich der Werkstoff Keramik durch seine ausgezeichnete chemische Erosionsbeständigkeit und mechanische Härte aus.
Speziell aufgrund der extrem hohen Härte sind die Materialien mit Hilfe mechanischer Trennverfahren, wie beispielsweise dem Fräsen oder Sägen, kaum bearbeitbar.
Einsatz von Keramik-Leiterplatten
Keramische Leiterplatten werden in einer Vielzahl an unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzt, die gesteigerte Anforderungen an die Robustheit und Zuverlässigkeit der Boards haben. Hierzu zählen beispielsweise:
- Automobilindustrie: z.B. Sensor-/Radarmodule, ESC/ABS und EMS
- Medizintechnik: z.B. MEMS (Micro-Electronical-Mechanical Systems)
- Telekommunikation: z.B. RF-Module
- Luft- & Raumfahrt: z.B. stoßfeste Schaltungen
- Weitere: z.B. Kameramodule
Vergleich von Keramik mit anderen Leiterplatten-Materialien
Schneiden keramischer Leiterplatten mit dem Laser
Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Trennverfahren können beim Nutzentrennen mit dem Laser keramische Materialien problemlos und verschleißfrei bearbeitet werden. Die Problematik der extrem hohen Härte kommt bei dem berührlungslosen Ablationsverfahren des Lasers nicht zum Tragen.
Keramiken aus Aluminiumoxid (siehe Bild) können auch in Materialstärken von mehreren Hundert Mikrometern mit einer hohen Geschwindigkeit technisch sauber geschnitten werden. Dabei können sowohl bei niedrigen (LTCC) als auch hohen (HTCC) Temperaturen gebrannte Keramiken verarbeitet werden.
Auch unterschiedliche Aufbauten von keramischen Leiterplatten - wie beispielsweise mit einseitig oder beidseitig aufgetragenen Kupferschichten - schneidet der Laser technisch sauber und höchst effizient.
Die individuellen Anforderungen der unterschiedlichen keramischen Werkstoffe können bei der Parameterauswahl der Laserbearbeitung berücksichtigt werden. So können hochsensible Materialien schonend verarbeitet und ein Zerbrechen der Keramik vermieden werden.
Vorteile der Laserbearbeitung
Vergleich mit mechanischen Trennverfahren
Mit den Lasernutzentrenn-Systemen von LPKF lassen sich keramische Leiterplatten technisch sauber voneinander trennen. Insbesondere die eigens entwickelte CleanCut-Funktion und der optionale additiv gefertigte Absaugkopf gewährleisten eine maximale Reinheit der Schnittkanten.
Durch die berührungslose Bearbeitung des Materials ist der Laser ein verschleißfreies Werkzeug. Dies ist speziell im Hinblick auf die überdurchschnittliche Härte keramischer Werkstoffe ein wesentlicher Vorteil, da Verschleißteile wie Fräsköpfe oder Sägeblätter beim Lasersystem nicht anfallen. Das spart einerseits direkt Kosten der auszuwechselnden Komponenten und andererseits indirekt Kosten durch vermeidbare Stillstandszeiten der Maschine.
Ein weiterer Vorteil des berührungslosen Verarbeitungsprinzips des Lasers ist die stressfreie Bearbeitung der Substrate. Im Gegensatz zu mechanischen Schneidverfahren wie beispielsweise dem Fräsen oder Sägen wird kein mechanischer Stress in das Material induziert. Eine mögliche Schädigung aufgesetzter Bauteile wird auf diese Weise vermieden.
