Der Laser als Impulsgeber in der Elektronikfertigung
Ob Schneiden, Ritzen, Bohren oder Strukturieren: Um eine hohe Qualität von Elektronikkomponenten zu gewährleisten, wartet die Lasertechnik regelmäßig mit Innovationen auf, beispielsweise beim Keramikritzen oder dem kontaktlosen Nutzentrennen von Leiterplatten.
Bild 1. Laserritzverfahren für Keramiksubstrate: schnell, präzise und verschleißfrei
Ob Schneiden, Ritzen, Bohren oder Strukturieren: Laser sind heutzutage bei ganz unterschiedlichen Verfahren gefragt. Allerdings bringt die Integration eines Lasers in einen Fertigungsprozess mehrere Herausforderungen mit sich: Die Lasermaterialbearbeitung soll schnell und präzise sein, der Produktionsdurchsatz gleichzeitig hoch gehalten werden. Um Fertigungsprozesse weiter zu optimieren und eine hohe Qualität der Bauteile zu gewährleisten, wartet die Laserbranche regelmäßig mit Innovationen auf.
Dabei ist die Technologie selbst noch recht jung: Erst 1960 – vor 60 Jahren – entwickelte der US-amerikanische Physiker Theodore Harold Maiman den ersten Laser. Eine Erfindung, die das 20. Jahrhundert mit prägen sollte. In den 70er-Jahren erfolgte dann der endgültige Einzug der Lasertechnik in die Industrie. Bis heute zeichnet sich die Trennung von Materialien per Laser gegenüber mechanischen Verfahren durch ihre Flexibilität und Steuerbarkeit, vor allem aber durch ihre äußerst hohe Qualität aus. Gerade in der Mikromaterialbearbeitung hat die Gewährleistung von Qualität und Genauigkeit oberste Priorität: Komponenten werden immer kleiner und filigraner, entsprechend fein und präzise muss die Bearbeitung sein. Vor allem hier spielt der Laser seine Vorteile gegenüber klassischen Verfahren wie dem Sägen und Fräsen aus: Konstruktionsmerkmale können rasch angepasst werden, die Nachbearbeitung von Produkten in der Fertigung ist bedeutend geringer und die Verwendung von Zusatzstoffen wie Schmiermitteln, Emulsionen oder Wasser entfällt. Zudem ist die Bearbeitung per Laser mit einer Vielzahl an Materialien kompatibel. Hierzu zählen zum einen Metalle wie Aluminium, Edelstahl, Eisen oder Titan, zum anderen Nichtmetalle wie Kunststoffe, Verbundwerkstoffe oder Keramik.
Einsatzgebiete elektronischer Keramikbauteile
Keramische Hochleistungswerkstoffe sind aus der Mikro- und Feinwerktechnik nicht mehr wegzudenken und finden aufgrund ihrer elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften als Substratmaterial vielseitigen Einsatz. Das gilt beispielsweise für die Herstellung moderner Elektronikkomponenten in der Elektromobilität, Unterhaltungselektronik oder Medizintechnik.
Mehrschichtige Keramikkondensatoren bilden seit vielen Jahren das Rückgrat der Elektronikbranche und gehören zu den meistproduzierten passiven Komponenten. MLCC (Multilayer Ceramic Chip Capacitor) zeichnen sich gegenüber allen anderen Kondensatoren durch eine wesentlich kompaktere Bauweise aus: Ein Basiskondensator besteht aus zwei leitenden Elektroden, die durch ein isolierendes dielektrisches Material getrennt sind. Zur Mehrlagenkeramik zählen ebenfalls Substrate auf Basis von LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) und HTCC (High Temperature Cofired Ceramics). Auch hier dient Keramik als Trägermaterial, wobei einzelne ungebrannte Folien mit aufgedruckten Leiterbahnen übereinander laminiert und in einem einzigen Schritt zusammengebrannt werden. [...]
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