Berührungsfreie Abstandsmessung mit optischen Sensoren: Nutzentrennung mit Ultrakurzpulslasern
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Laserschneidanlage für Leiterplatten mit InlineMesstechnik: In der Mitte befindet sich das Transportsystem mit Magnetmaske zur Klemmung der Bauteile, darüber das Vision-System mit dem über Lichtleiter angeschlossenen konfokalen Sensor, rechts darüber der Scannerspiegel des Ultrakurzpulslasersystems mit der telezentrischen Optik Bild: IC-Automation Sondermaschine für Ultrakurzpulslaser in der Nutzentrennung Berührungsfreies Messen in der dritten Dimension Eine nach Kundenwunsch hergestellte Sondermaschine, ein Leiterplatten-Nutzentrenner auf Ultrakurzpulslaserbasis, ermöglicht IC-Haus, einem Hersteller von kundenspezifischen ASICs, maximale Flexibilität in der Produktion. Der hohe Automationsgrad schließt die Inline-Messtechnik gleich mit ein. Dabei geht um kleinste Strukturen und höchste Genauigkeit. Der Autor Kay Wessin Marketing & Kommunikation Precitec Optronik www.precitec-optronik.de In der überwiegend in Asien angesiedelten Halbleiterproduktion bestehen Nischen, die nach wie vor von hochspezialisierten Anbietern aus Europa beherrscht werden. Ihre Alleinstellungsmerkmale erlauben und empfehlen auch heute die Assemblierung der Bauteile in Hochlohnländern. Ein Beispiel dafür ist IC-Haus in Bodenheim,. „In vielen Fällen geschieht heute die Serienfertigung elektronischer Bauelemente in Asien, aber in unserem Fall, wo analoge, digitale und optische Sensorik in einem Mikrosystem zusammenkommen, wollten wir die Kontrolle über das Fertigungs-Know-how im Hause behalten“, erklärt Dr. Heiner Flocke, CEO und einer der beiden Unternehmensgründer von IC-Haus. „Als Spezialisten für optische und magnetische Sensoren haben wir darauf geachtet, dass auch unsere Produktionssysteme mit entsprechender Inline-Messtechnik für die Qualitätssicherung ausgestattet sind, da wir in Märkte mit höchsten Qualitätsansprüchen liefern. Und für unseren Reinraum brauchten wir möglichst kompakte Systeme. Dank des hohen Automatisierungsgrads lohnt sich für uns die Produktion in Deutschland.“ Die Stückzahlen in der Produktion optischer und magnetischer Sensormodule liegen teilweise im sieben- stelligen Bereich; mehrere identische Module sind auf fertigungstechnischen Gründen auf einer Leiterplatte angeordnet. Mit dem Fortschreiten im Produktionsprozess müssen diese Module irgendwann vereinzelt werden. Bisher verwendete man in der Nutzentrennung – das heißt in der maschinellen Vereinzelung identischer Bauteile auf einer Leiterplatte – Stanzen, mechanische Sägen beziehungsweise Fräsen, später auch Lasersysteme. Die fortschrittlicheren Lasersysteme ermöglichen das Trennen nach komplexeren Schnittmustern, während sich Sägen auf die Einsätze beschränken, bei denen schnell rechteckige Strukturen herauszutrennen sind. Lasertrennsysteme haben hier den Vorteil, dass sie mechanische Belastungen minimieren können. Aber selbst die fortschrittlicheren UV-Lasersysteme, die in der Lage sind, aufgrund geringer Fokusdurchmesser mit minimalen Schnittbreiten auszukommen, beanspruchen das Leiterplattenmaterial thermisch, wenn auch geringer als die verbreiteten und preisattraktiven CO2-Lasersysteme. Hier lassen sich an den Schnittkanten häufig Schmauchspuren als Zeichen thermischer Belastung erkennen. Diese Karbonisierung ist ein an der Schnittkante niedergeschlagener Kohleüberzug, der die Funktion von optischen Sensor

ernsthaft beeinträchtigen kann, somit ein Qualitätsproblem ist und deshalb unbedingt vermieden werden muss. Schon seit geraumer Zeit forschte man daher an Lasern mit sehr viel kürzeren Pulsdauern, denn auch bei anderen Laseranwendungen ist die unkontrollierte Wärmeausbreitung bei der Bearbeitung höchst unerwünscht. Cool bleiben: Bearbeitung mit Ultrakurzpulslasern Konventionelle Hochleistungslaser haben sich in der Industrie schon seit längerer Zeit zum Schneiden und Schweißen etabliert – beispielweise beim Schweißen von Autotüren oder Schneiden von Blechen. So universell und präzise die...

sekundenbereich ermöglichen. Hier hat sich im Bereich der laserbasierten Nutzentrennung eine Messtechnik bewährt, die auf dem chromatisch-konfokalen Messprinzip beruht. Grundsätzlich ist diese Messtechnik in dieser Einsatzumgebung um einiges zuverlässiger als gängige laserbasierte triangulatorische Verfahren. Gerade konfokale Messsysteme funktionieren im Gegensatz zu anderen optischen Verfahren auf den hier anzutreffenden Oberflächen wie Gold, Leitermaterial und Lötstopplack gleich gut; selbst spiegelnde Oberflächen können ihnen nichts anhaben. Chromatisch-konfokale Sensoren nutzen die...