Die strukturgebende Belichtungstechnik spielt bei der Herstellung von Leiterplatten eine zentrale Rolle. Fehler, die hier passieren, können in den nachfolgenden Prozessen nicht mehr kompensiert werden. Die Maskentechnik ist hier zwar weit verbreitet. Insbesondere bei geringen Losgrößen ist sie jedoch unflexibel und dadurch nicht wirtschaftlich. Hinzu kommen bei diesem Verfahren Dehn- und Schrumpfungseffekte, die eine Leiterplattenfertigung als Eildienst kaum möglich machen.
Die Alternative ist eine Direktbelichtung mittels LED oder Laser. Das 2010 von drei Studenten gegründete Unternehmen Limata entwickelte Maschinen für die maskenlose Direktbelichtung von Leiterplatten, die eine Umstellung auch wirtschaftlich interessant machte. Entscheidend sind die präzisen Linearbewegungen in diesen Systemen. Sowohl bei der Eigenfertigung als auch in der industriellen Herstellung ermöglichen die Direktbelichter Anwendern deutliche Material- und Zeitersparnisse.
Weiterentwicklung
Die Laser-Direct-Imaging-Systeme (LDI) von Limata belichten nach einem UV-Laser-Scan-basierten Verfahren das Leiterbild. Zum Einsatz kommen dabei UV-Dioden-Laser mit Standzeiten von über 10 000 h / 3 Jahren. Die UV-LDI-Systeme UV-P100/200/300 ersetzen für mittelständische Leiterplattenhersteller die komplette Fotolithografietechnik einschließlich Fotoplotter und Durchgangsbelichter.
Ein intelligentes Backup-System der Laserquellen sorgt bei den UV-P200/300-Systemen für optimale Betriebssicherheit. Zudem sind die Systeme modular erweiterbar, sodass die Einstiegsmodelle der 100er-Serie bei steigenden Anforderungen kostengünstig bis zur 300er-Serie erweitert werden können.
Ein nachrüstbares Doppelschubladensystem verkürzt durch paralleles Arbeiten die Rüstzeiten – noch während des Belichtens kann der Bediener die zweite Schublade bestücken und mittels eines Ready-Knopfs freischalten. Die Maschine wechselt automatisch die Schublade, sodass der Bediener umgehend auf die fertige Charge zugreifen kann. Die P300-Serie erreicht bei einer Belichtungszeit von rund 60 Sekunden eine Auflösung von ±1 µm.
Maßgeschneiderte Verfahrwege
In den Leiterplattenbelichtern kommen Miniatur-Gantry-Systeme von Hiwin zum Einsatz. Sie gestatten als Paketlösung Anwendern eine vereinfachte Projektierung, Montage und Inbetriebnahme, da die einzelnen Komponenten bereits aufeinander abgestimmt sind. Die Verfahrwege werden jeweils passend für spezifische Anwendungen ausgelegt – bei Limata betragen sie zirka 700 mm / 600 mm. „Wir sind sicherlich keine Standard-Anwender für Lineartechnik und daher auf genaue Abstimmung seitens des Herstellers angewiesen“, erklärt Limata-Geschäftsführer Attila Heim. „Anders als zum Beispiel bei Werkzeugmaschinen brauchen wir in unseren Direktbelichtern nämlich keine schnellen Bewegungen, sondern kontinuierliche, mit hoher Laufgenauigkeit und Präzision. Große Kräfte sind ebenfalls nicht erforderlich. Die Mitarbeiter von Hiwin haben uns stets dabei unterstützt, unsere Maschinen zu konstruieren und neue Ideen umzusetzen.“
Drei-Achs-Systeme
Das Wegmesssystem der Hiwin-Positioniersysteme kann applikationsspezifisch gewählt werden – zur Auswahl stehen magnetische oder optische, absolute oder inkrementelle Varianten. Modellabhängig wird eine Positioniergenauigkeit von 0,1 bis 0,002 mm erreicht. Darüber hinaus sind die Systeme durch die eingesetzten Direktantriebe in der X- und Y-Achse spielfrei und ermöglichen zudem dynamische Bahnfahrten. In der Z-Achse können Hiwin-Linearachsen mit Kugelgewindetrieb eingesetzt werden. Das kompakte XYZ-Positioniersystem mit einem Verfahrweg von 200 x 200 x 50 mm ist beispielsweise für eine Nutzlast bis zu 10 Kilogramm ausgelegt.
