Stufen-Schablonen-Fräsen: Überlegen gegenüber Laserschneiden & Chemischem Ätzen für PCB-Fertigung

Es steht außer Frage, dass Elektronik immer kleiner wird. Daher müssen elektromechanische Bauteile wie Leiterplatten (PCB) in kleineren Größen gefertigt werden. Folglich steigt die Nachfrage nach Stufen-Schablonen (für Schablonendruck) sowie die Anforderung an Präzision und Genauigkeit, um sie mit komplexen Details herzustellen. Dieser Artikel behandelt Stufen-Schablonen-Fräsen und die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber Laserschneiden und Chemischem Ätzen.

Falls Sie mit Stufen-Schablonen nicht vertraut sind: Es sind Metallbleche, die das Volumen der Lötpaste steuern, die auf bestimmte Bauteile oder Features einer Leiterplatine während des Lötpastendruckprozesses aufgetragen wird. Da PCBs immer kleiner werden, müssen die Bestückungskomponenten enger zusammenrücken. Die Herausforderung ist klar – kleinere Komponenten und engere Räume verlangen Präzision.

Fräsen vs. Laser bei Stufen-Schablonen-Produktion

Hier kommt das Fräsen ins Spiel – genauer die Nachfrage nach hochpräzisen Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen. Stufen-Schablonen-Material wie Edelstahlbleche kann mit Nuten und anderen Features gefräst werden, um die Dicke an gewünschten Stellen zu reduzieren. Die Tiefe dieser Nuten (als „Stufen“ bekannt) muss sehr präzise sein, ebenso ihre Position. Hier hat Hochgeschwindigkeitsfräsen einen signifikanten Vorteil gegenüber Laserschneiden – weil Laser weniger präzise ist und in der Tiefe hinsichtlich Genauigkeit Einschränkungen hat. Beim Laserschneiden neigt der Laser (ein intensiver monochromatischer Lichtstrahl) dazu, sich zu biegen oder zu „wandern“, je tiefer er in das Material eindringt. Mit einer Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschine können sehr präzise und gleichmäßige Tiefen gehalten werden. Als Beispiel: Die DATRON M10 Pro erreicht <3 µm Rundlauf bei HSK-E25 Werkzeughaltern. Wenn Sie einen sehr großen Arbeitsbereich für große Stufen-Schablonen oder viele Schablonen aus einem Blech benötigen, liefert die DATRON MLCube LS (mit Linearmesssystemen) dieselbe Genauigkeit bei 60″ x 40″ Arbeitsraum.

Fräsen vs. Chemisches Ätzen bei Stufen-Schablonen-Produktion

Das andere Verfahren zur Herstellung von Stufen-Schablonen ist Chemisches Ätzen. Dabei wird Schablonenmaterial wie Edelstahl in ausgewählten Bereichen durch chemisches Ätzen dünner gemacht. Alle Bereiche, die nicht dünner gemacht werden sollen, werden mit einem Schutzfilm abgedeckt. Chemisches Ätzen ist ein weniger präzises Verfahren, aber sehr schnell. Das Problem sind die Kosten und ganz ehrlich der Dreck. Naturgemäß (und gesetzlich) müssen Chemikalien sorgfältig verwaltet und ordnungsgemäß entsorgt werden, was für den Hersteller sehr kostspielig sein kann.

Vorteile von Hochgeschwindigkeitsfräsen bei Stufen-Schablonen-Produktion

Zurück zum Hochgeschwindigkeitsfräsen: Der Fokus sollte auf bester Produktionsqualität bei Zeitersparnis und einem schaden- und rückstandsfreien Schablonenunterseiten liegen. Unsere Kunden haben festgestellt, dass die Kombination aus integrierter Tastsonde und Vakuumtisch-Spannung eine perfekt reproduzierbare Qualität liefert, trotz Materialtoleranzen … und eine rückstandsfreie Schablonenunterseite ergibt.

Der integrierte Vakuumtisch ist ideal zum Spannen flacher Substrate wie Edelstahlbleche während des Fräsprozesses. Zudem ist die Job-Einrichtung extrem schnell. Die integrierte Tastsonde beschleunigt die Einrichtung, da sie für automatisierte Teileortung genutzt wird. Zusätzlich wird die Sonde für Flächenabtastung verwendet, die Dickenschwankungen des Materials aufzeichnet, sodass diese im Fräsprogramm automatisch kompensiert werden. Das bedeutet: Die Tiefe der gefrästen Features (oder Stufen) auf der Schablone wird tödlich präzise!

• Zeitersparnis: schneller als Laser
• Keine thermische Beeinträchtigung der Materialstruktur
• Absolute und konstante Genauigkeit bei schneller Materialabtragung
• Keine teuren Chemikalien oder Chemikalienentsorgung