In der Leiterplattenfertigung setzt sich der Trend zu einer immer größer werdenden funktionellen Integrationsdichte von Baugruppen fort. Steigende Signalgeschwindigkeiten erfordern ein sauberes Leiterplattendesign und eine hohe Fertigungsqualität. Vor allem beim Tiefenbohren und -fräsen ist eine immer höhere Prozessgenauigkeit gefragt, wobei die Anzahl der qualitätsbestimmenden Parameter zunimmt. Zur Analyse und Qualitätskontrolle müssen zudem relevante Fertigungsdaten erfasst und gesichert werden. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, hat die Sieb & Meyer AG, Lüneburg, für die Steuerungsgeneration CNC 84.00 das optionale Software-Paket SLM entwickelt. Zielsetzung war es zum einen, die steigenden Ansprüche des Marktes an die Tiefenbearbeitung zu erfüllen. Das betrifft zum Beispiel Prozesse wie das Backdrilling oder das Reststegfräsen. Zum anderen stand eine innovative Umsetzung im Fokus, die den Anwender auch in den nächsten Jahren noch begeistern soll. Ein dritter, immer wichtigerer Aspekt ist die Usability: „Trotz der umfangreichen Funktionalität soll der Bediener die nötigen Prozessparameter leicht und für ihn nachvollziehbar einrichten können,“ erklärt Holger Dornau, Leiter Vertrieb/Marketing CNC bei den Lüneburgern.
Software-Paket eröffnet neue Möglichkeiten
Die Ernst Lenz Maschinenbau GmbH hat sich bereits für den Einsatz des Software-Pakets entschieden. „Wir bauen seit 1968 Bohr- und Fräsmaschinen für die Leiterplattenindustrie,“ so Geschäftsführer Uwe Lenz. „Unser Fokus liegt auf Sonderanwendungen und Nischenlösungen.“ Die Tiefenbearbeitung der Leiterplatte gehört zwar schon lange zum Standard, doch die Anforderungen an die Genauigkeit werden immer höher. Der Maschinenbauer hat deshalb mit der Bohr- und Fräsmaschine DRB 610-1+1 eine Serie entwickelt, bei der die Leiterplatte mittels CCD-Kamera in der X-Y-Lage ausgerichtet wird und mit unterschiedlichen Tiefenmesssensoren in Z-Richtung vermessen werden kann. „Die hier eingesetzte Maschinensteuerung CNC 84.00 des Steuerungsspezialisten gewährleistet generell schon ein hohes Maß an Genauigkeit, Produktivität sowie Verfügbarkeit“, so Lenz. „Das Software-Paket SLM ermöglicht es uns zudem, die gemessenen Toleranzen der Leiterplatte zu erfassen, zu berechnen und im Arbeitsprozess in Echtzeit zu berücksichtigen.“ Das Tool SLM ermöglicht eine hochgenaue Bearbeitung der Leiterplatte mittels verschiedener leistungsfähiger Verfahren – dabei können die Ober- beziehungsweise die Unterseite der Leiterplatte oder auch die Oberseite der Unterlage als Bezugsebene berücksichtigt werden. Der Percentage-Modus erlaubt die zusätzliche Berücksichtigung von Dickenschwankungen innerhalb der Leiterplatte. „Typische Anwendungen aus der Tiefenbearbeitung von Leiterplatten sind beispielsweise das Backdrilling“, so Holger Dornau. „Dabei entstehen unter anderem sehr teure Leiterplatten für die IT-Industrie. Auch das Tiefenfräsen sehr genauer Embedded-Strukturen auf Leiterplatten für Automobilanwendungen lässt sich mit dieser Technik abdecken.“
Dickentoleranzen ausgleichen
„Mit unserer Bohr- und Fräsmaschine DRB 610-1+1 werden dicke Leiterplatten mit 20 und mehr Lagen bearbeitet, die speziell für den IT-Bereich benötigt werden“, bestätigt Lenz. „Sie werden zum Beispiel als Backpanels für schnelle Internetswitches eingesetzt.“ Beim Backdrilling werden Durchkontaktierungen in Löchern bis zu einer bestimmten Lage wieder herausgebohrt, damit diese im Hochfrequenzbereich nicht als störende Antennen wirken. Da es sich hierbei um sehr dicke, mehrfach verpresste Leiterplatten handelt, ist die Dickentoleranz sehr hoch und muss gemessen und kompensiert werden. Dabei hilft das Tool der Norddeutschen. Geeignet ist das Software-Paket auch für das Fräsen von Kavitäten. Der Hintergrund: Eingelassene Bauteile – sogenannte „Embedded Components“ – halten immer mehr Einzug in der Elektronikindustrie. Dabei müssen die Hersteller eine sehr präzise und ebene Fläche mit sehr kleinen Toleranzen in die Leiterplatte einbringen. „Auch hier handelt es sich um mehrfach verpresste Multilayer, bei denen die Dickentoleranzen ausgeglichen werden müssen“, so Lenz. „Die geforderten Toleranzen liegen dabei im Mikrometerbereich. Das ist durchaus eine Herausforderung, die sich mit der Software von Sieb & Meyer aber gut bewältigen lässt.“
Intuitiv einzurichten und zu bedienen
Gut bewältigen lässt sich auch die Prozesseinrichtung: „Sie findet ausschließlich auf inhaltlich abgestimmten und leicht verständlichen Eingabeseiten der CNC-Software statt“, erläutert Dornau. Parameter wie etwa die Stärke des Einlaufmaterials oder ein fester Tiefenversatz gewährleisten die Prozessgenauigkeit der CNC-Maschine. Der Bediener kann einmal eingerichtete Parameter in einer Konfigurationsdatei sichern und später wieder nutzen. Auch ermittelte Oberflächendaten lassen sich speichern und zur Wiederverwendung später neu laden. „Das Paket SLM gibt uns die Möglichkeit, in der Tiefenbearbeitung auf die unterschiedlichen Bedürfnisse unserer Kunden einzugehen und individuelle Anpassungen auch vorab im Programm zu verankern“, betont Lenz. „Der Maschinenbediener kann einzelne produktrelevante Bearbeitungsschritte einfach im Vorfeld definieren und muss dann nur noch das für ihn maßgeschneiderte Programm einlesen.“ Im Betrieb führt die CNC-Software den Anwender sicher durch den Fertigungsablauf, was mögliche Bedienfehler erheblich reduziert. Die ermittelten Ebenen werden von der Software tabellarisch angezeigt. Eine Ausgabe in eine Datei findet automatisch nach Abschluss des Mess- beziehungsweise Bearbeitungsvorgangs statt. Diese Daten erlauben durch eine nachfolgende Analyse einen direkten Schluss auf die erreichte Fertigungsqualität. Außerdem kann sich der Bediener die Oberflächen innerhalb der Programmgrafik anzeigen lassen. Farbton und Sättigung geben ihm einen optischen Eindruck, wie eben die ermittelte Fläche ist.
Potenziale ausschöpfen
„Unsere ursprüngliche Zielsetzung haben wir erreicht“, so Dornau abschließend. „Wir haben ein Steuerungs-Paket geschaffen, dessen Möglichkeiten weit über die derzeitigen Anforderungen hinausgehen.“ Es ist also noch Luft nach oben – wichtig gerade für Kunden wie Lenz, die es tagtäglich mit unterschiedlichen und schwierigen Anwendungsfällen zu tun haben, die aber ausnahmslos mit dem Software-Paket bedient werden können. Zwar wird es selten einen Kunden geben, der wirklich alle Funktionen benötigt – umgekehrt kann der Maschinenbauer aber aus der Bandbreite des Software-Pakets jeden Kunden und vor allem auch ausgefallene Anwendungsbereiche bedienen. „Das SLM-Tool ist für uns ein Weg, um uns vom Wettbewerb abzuheben“, so Lenz abschließend. „Es ist die perfekte Ergänzung zur CNC-Steuerung von Sieb & Meyer. Alles baut logisch aufeinander auf.“ jg
Details zur CNC-Steuerungstechnik von Sieb & Meyer
hier.pro/9Zt2f
Kontakt:
Sieb & Meyer AG
Auf dem Schmaarkamp 21
21339 Lüneburg
Tel. +49 4131 203–0
info@sieb-meyer.de
www.sieb-meyer.de
PLUS
CNC-Steuerungen aus Lüneburg
CNC-Steuerungen sind das Hauptstandbein von Sieb & Meyer. Diese Lösungen werden seit Beginn der CNC-Fertigung vor gut 40 Jahren stetig weiterentwickelt und schreiben ihre Erfolgsgeschichte fort. Das Unternehmen versteht sich als Systemlieferant, der seinen Kunden ein perfekt auf die Applikationen „Leiterplattenbohren und -fräsen“ abgestimmtes Produkt liefert – inklusive Software-Oberfläche, CNC-Achs-Controller, Frequenzumrichter, Servoverstärker und nicht zuletzt der passenden E/A-Klemme.
