LASER DEPANELING

Laser-Nutzentrennen von Insulated Metal Substrates (IMS)

Mit eigens entwickelten Laser-Nutzentrenn-Lösungen von LPKF können auch sogenannte Insulated Metal Substrates (IMS), das heißt Leiterplatten mit einem Metallkern aus Aluminium, Kupfer oder Edelstahl geschnitten und aus einem Gesamtnutzen herausgetrennt werden.

Aufbau von IMS

Leiterplatten mit Metallkern setzen sich prinzipiell aus drei verschiedenen Schichten zusammen (vgl. Abbildung):

 

  • Schaltkreis-Schicht: z.B. Kupferfolie
  • Dielektrische Schicht: z.B. aus Polymer oder Keramik
  • Wäremeleitende Schicht: z.B. aus Aluminium, Kupfer oder Edelstahl

 

Diese Schichten unterscheiden sich maßgeblich hinsichtlich ihrer jeweiligen Materialdicken. Die einzelnen wärmeleitenden Materialien charakterisieren sich durch variierende Wärmeleitkoeffizienten, die die Materialien für unterschiedliche Anwendungsgebiete qualifizieren.

Einsatz von IMS

Insulated Metal Substrates sind in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten wiederzufinden, die speziell durch gesteigerte Anforderungen an eine Wärmeabführung gekennzeichnet sind. Hierzu zählen unter anderem:

  • Leistungeselektronik (z.B. Messwandler, Transistor-Arrays, Motoren-Treiber etc.)
  • Automotive/Transport (z.B. Scheinwerfer/Beleuchtung, GPS, Leistungsmodule etc.)
  • Kommunikation (z.B. Leistungsverstärker, Transmitter, Mikrostreifen-Schaltung etc.)
  • Unterhaltungselektronik (z.B. Motor- und Spannungsregler, Verstärker, Equalizer etc.)
  • u.v.m.

Vergleich von IMS mit anderen Leiterplatten-Materialien

 Vorteile von IMS


Insulated Metal Substrates bzw. Metallkern-Leiterplatten bieten für einige spezifische Anwendungen im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten - beispielsweise aus FR4 - eine Bandbreite an Vorteilen:
Hohe Wärmeleitfähigkeit

Im Gegensatz zu herkömmlichen Leiterplatten-Materialien wie beispielsweise aus Kunststoffen bieten die Materialien der Metallkern-Leiterplatten eine wesentlich höhere thermische Leitfähigkeit. Dadurch kann überflüssige Wärme schnell und effizient abgeführt werden.

Materialeinsparungen

Durch die vergleichsweise höhere Wärmeleitfähigkeit der wäremeleitenden Schichten von IMS können Materialeinsparungen unter anderem duch die Reduzierung von notwendigen Materialstärken (zur Abführung der Wärme) sowie der geringeren Notwendigkeit von Wärmesenken realisiert werden.

Reduzierte Betriebstemperatur

Durch die exzellente Wärmeabfuhr der IMS kann die Betriebstemperatur von auf der Leiterplatte aufgesetzten Komponenten und Bauteilen erheblich reduziert werden. Auf diese Weise kann eine mögliche Fehlfunktion bzw. eine Schädigung vermieden werden.

Schneiden von IMS mit dem Laser

Mit dem Laser als Schneidwerkzeug können Insulated Metal Substrates (IMS) bzw. Metallkernleiterplatten höchst wirtschaftlich und als attraktive Alternative zu mechanischen Trennverfahren bearbeitet werden. Dabei bringt das Laser-Nutzentrennen einige Vorzüge mit sich: zum einen wird durch das berührungslose Verfahren kein mechanischer Stress in das Material induziert. Zum anderen wird eine Ablagerung von Metallspähnen, die Kurzschlüsse auslösen könnten, verfahrensbedingt vermieden.

LPKF hat speziell für das Laser-Nutzentrennen und die spezifischen Anforderungen der IMS-Bearbeitung eine eigene Lösung entwickelt, mit welcher die Leiterplatten mit einem leistungsstarken Laser geschnitten werden können.

Mit den Lasersystemen von LPKF können sehr hohe effektive Schneid-geschwindigkeiten erreicht werden. Die Geschwindigkeiten können dabei je nach gewünschter Qualität des Schnitts sowie der Materialstärke und -zusammensetzung der Leiterplatten variieren. Bei dickeren Boards fallen diese tendenziell geringer aus.

Falls Sie Interesse am Laser-Nutzentrennen für Ihre IMS-Anwendungen haben, können Sie sehr gerne Kontakt zu uns aufnehmen und uns Ihre Muster zusenden.

Vorteile der Laserbearbeitung

Das Herausschneiden von Leiterplatten aus dem Nutzen mit Hilfe eines Lasers bietet dem Anwender im Vergleich zu mechanischen Trennverfahren einige bedeutende Vorteile:

 Vergleich mit weiteren Trennverfahren von IMS

Hohe Schneidgeschwindigkeit

Beim Schneiden von Metallkern-Leiterplatten können mit den Lasersystemen von LPKF hohe effektive Schneidgeschwindigkeiten erreicht werden. Diese können je nach Zusammensetzung, Design und Dicke der jeweiligen Leiterplatten bzw. Nutzen variieren.

Rückstandsfreie Bearbeitung

Im Gegensatz zu mechanischen Verfahren, wie beispielsweise dem Fräsen, bilden sich beim Heraustrennen der Leiterplatten mit dem Laser keine Stäube oder Spähne, die sich auf der Schneidkante oder der Leiterplatte selbst ablagern könnten. Gase und Partikel, die bei der Ablation des Materials entstehen, werden durch eine leistungsstarke Absaugung entfernt.

Stressfreie Bearbeitung

Durch das berührungslose Verarbeitungsprinzip des Lasers wird kein mechanischer Stress beim Schneiden der Leiterplatten in das Material induziert. Das Risiko einer Beschädigung sensibler Komponenten kann folglich erheblich reduziert werden.

Materialeinsparungen

Durch einen sehr feinen Durchmesser des Laserstrahls können beim Vollschnitt von Leiterplatten aus dem Nutzen signifikante Materialeinsparungen erzielt werden. Diese resultieren aus dem Wegfall der vorgefrästen Kanäle, die beim Stegschneiden vorzufinden sind.


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