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Title:
MULTIPLE USE PRINTED CIRCUIT BOARD COMPRISING GROOVES ON BOTH SIDES WHICH ARE PRODUCED BY MEANS OF LASER BEAMS, AND DEVICE FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/095680
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for making grooves in multiple use printed circuit boards and a multiple-use printed circuit board comprising said grooves (10). The invention is characterised in that the grooves (9) on both sides are produced by means of laser beams, and laser beam elements (11,12) are provided which lie opposite each other and are approximately aligned. The multiple-use printed circuit board (10) to be grooved can be moved between said laser beam elements.

Inventors:
KARAMATSU HAMATARO (JP)
Application Number:
PCT/EP2001/006178
Publication Date:
December 13, 2001
Filing Date:
May 31, 2001
Export Citation:
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Assignee:
KEM TEC SERVICE GMBH (DE)
KARAMATSU HAMATARO (JP)
International Classes:
B23K26/06; H05K3/00; (IPC1-7): H05K3/00; B23K26/00
Foreign References:
DE19807956A11998-08-27
US5593606A1997-01-14
US5831218A1998-11-03
US5883356A1999-03-16
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 113 (M - 683) 9 April 1988 (1988-04-09)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 346 (E - 0956) 26 July 1990 (1990-07-26)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 238 (E - 1363) 13 May 1993 (1993-05-13)
NEDBAL R A: "CAE/CAD UND CAM IN DER LEITERPLATTENENTWICKLUNG", ELEKTRONIK, FRANZIS VERLAG GMBH. MUNCHEN, DE, vol. 39, no. 21, 12 October 1990 (1990-10-12), pages 104 - 105,108-10, XP000165733, ISSN: 0013-5658
Attorney, Agent or Firm:
Riebling, Peter (Lindau/B, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Mehrfachnutzenleiterplatte mit Ritzlinien, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitige Ritzlinien (9) mittels Laserstrahlen hergestellt sind, und dass annähernd fluchtend einandergegenüberliegende Laserstrahlelemente (11,12) vorgesehen sind, zwischen denen die zu ritzende Mehrfachnutzenleiterplatte (10) bewegbar ist.
2. Mehrfachnutzenleiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen mittels CO2Laser, Nd : Yag Laser inklusive frequenzvervielfachter, insbesondere frequenzverdreifachter und frequenzvervierfachter Nd : YAG Laser, ExcimerLaser und Laser im sichtbaren Wellenlängebereich, insbesondere von KupferBromideLaser, erzeugt werden und demgemäss entsprechend programmierbare feine und breite und tiefe Ritzlinien (9) aufweisen.
3. Mehrfachnutzenleiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquellen (15) gepulst im Bereich 1 bis 30 kHz betrieben werden und damit auf die Eigenschaften der jeweils verwendeten Leiterplattenmaterialien eingestellt und optimiert werden können.
4. Mehrfachnutzenleiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen beziehungsweise LaserImpulse oben und unten unterschiedlich stark sind und unterschiedlich tiefe Ritzlinien (9) erzeugt werden.
5. Mehrfachnutzenleiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Ritzlinien (9) örtlich beziehungsweise geometrisch vorgegeben und begrenzt derart stark ausgeführt sind und dass ein komplette Trennung der Leiterplatte erreicht wird.
6. Mehrfachnutzenleiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und Form der oberen und unteren Ritzlinien (9) computergestützt definiert ist und damit geometrisch unterschiedliche Anforderungen und beliebige Kurvenformen und beliebige Unterbrechungen realisiert werden können.
7. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte mit beidseitigen Ritzlinien nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen mittels CO2Laser, Nd : Yag Laser, inklusive frequenzvervielfachter, insbesondere frequenzverdreifachter und frequenzvervierfachter Nd : YAG Laser, ExcimerLaser und Laser im sichtbaren Wellenlängebereich, insbesondere von KupferBromideLaser, erzeugt werden.
8. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquellen gepulst im Bereich 1 bis 30 kHz betrieben werden und damit auf die Eigenschaften der jeweils verwendeten Leiterplattenmaterialien eingestellt und optimiert werden können.
9. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Laserstrahlen beziehungsweise LaserImpulse unterschiedlich stark sind und demgemäss unterschiedlich tiefe Ritzlinien erzeugt werden.
10. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Laserstrahlen nicht exakt fluchtend zueinander angeordnet sind, sondern mit einem kleinen Abweichungswinkel derart zueinander angeordnet sind, dass bei direkter gegenseitiger Bestrahlung keine Schädigung der gegenseitigen Strahlenführung stattfindet.
11. Anlage zur Herstellung einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrfachnutzenleiterplatte (10) mittels optoelektronischer Hilfsmittel erfasst wird und dessen Koordinatensystem zum jeweiligen aktuellen Programm koordiniert und optimiert wird und dass die LaserstrahlEinheiten (11,12) fest zueinander montiert sind und die jeweiligen Mehrfachnutzenleiterplatten (10) entsprechend einem vorgegeben Programm zwischen den Laserstrahlen mit einem Greifersystems computergesteuert in x, y und optional in 0Richtung bewegt werden.
12. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrfachnutzenleiterplatte mittels eines computergesteuerten Greifersystems (18) auf einem Tisch unter Verwendung von optoelektronischen Hilfsmitteln erfasst wird, und dass das obere und untere Lasersystem (11,12) kleine Bewegungen des jeweiligen Laserstrahis mittels Galvano Strahlablenkungseinheiten bewirken. und/oder größere Entfernungen durch das Greifersystem bewirkt werden.
13. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte mit beidseitigen Ritzlinien nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und untere Laserstrahleinheit eine automatische Fokussiervorrichtung aufweist und im Bereich des Laserstrahles eine kreisförmige Gaseinbringung und Absaugung aufweist und damit eine Kühlung der, Bearbeitungsstelle erreicht und einen Abtransport von abgedampftem beziehungsweise abgetragenem Material erreicht.
14. Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte mit beidseitigen Ritzlinien nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Tischplatte eine Mehrzahl von Luftdüsen aufweist und/oder eine Mehrzahl von KugellagerElementen aufweist und derart die Reibung und die Möglichkeit der Beschädigung der Mehrfachnutzenleiterplatte durch die computergesteuerte Bewegung in x, y und A auf dem Tisch auf ein Minimum reduziert.
Description:
Mehrfachnutzenleiterplatte mit beidseitigen Ritzlinien mittels Laserstrahlen und Anlage zur Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft Leiterplatten mit feinsten beidseitigen Ritz- und/oder Trennlinien und ein Verfahren zur Herstellung derselben mittels beidseitigem Laserstrahl.

Für das Trennen von Mehrfachnutzenleiterplatten werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt, wobei entsprechend der immer feiner werdenden Strukturen und der hohen Flächenkosten und weiter der zunehmend höheren Integrationsdichte beim Bestücken der Leiterplatten an die Konturen der Einzelnutzen immer höhere Anforderungen gestellt werden.

Üblicherweise können bei einem beidseitigen mechanischen Ritzen (V-grooving, Scoring) mittels spezieller Fräser Ritzlinien in x-und in y-Richtung gefertigt werden. Unterbrochene Ritzungen sind ebenfalls häufig sinnvoll und notwendig.

Ohne beidseitige Ritzung kann im allgemeinen keine qualitativ hochwertige Bruch- bzw. Kontur-Kante der Einzelnutzen erreicht werden und mit perforationsartigen Loch-und Schlitzkombinationen können ebenfalls keine qualitativ hochwertigen Konturkanten erreicht werden, beziehungsweise können beim Brechen in Einzelnutzen Delaminations-Erscheinungen die Funktion von nahe an den Ritzlinien liegenden Leiterbahnstrukturen beeinflussen und/oder zerstören. Auch können bereits beim Bestücken der Mehrfachnutzen unerwünschte Brüche und Delaminationen im Bereich der Ritzlinien entstehen.

In der Leiterplattenindustrie wird im allgemeinen zwischen einseitigen-, doppelseitigen-, Multilayer-und flexiblen-Leiterplatten unterschieden. Bei allen diesen Verdrahtungsplatinen werden üblicherweise sogenannte Mehrfachnutzen hergestellt beziehungsweise verwendet. Unter Mehrfachnutzen werden Produktionsnutzen von typisch 510 x 610 mm oder 510 x 510 mm und dergleichen Formate verstanden, die in den üblichen Leiterplattenfertigungen prozessmögliche und prozessoptimale Nutzenformate sind und werden entsprechend der einzelnen

Leiterplatte für beispielsweise ein Mobiltelefon, einen Videorekorder, ein PCMCIA- Element und dergleichen in mehrfachen Anordnungen gewählt. Derartige unbestückte Mehrfachnutzen-Leiterplatten müssen dann noch in kleinere Mehrfachnutzen-Leiterplatten geteilt werden, die auf üblichen Bauteilbestückungsautomaten verwendbar sind. Durch die immer höher werdende Integrationsdichte von elektronischen Bauteilen, insbesondere der sogenannten oberflächenmontierten Bauteile (SMD : Surface mounted Devices ; SMT : Surface mounted Technology) und BGA : Ball-grid-array und Flip-Chip Montagen bis zu COB : Chip-on-Board Technologien, wird versucht, möglichst viel Flache aktiv zu nutzen. Aus diesem Grund werden Trennlinien der einzelnen Leiterplattennutzen voneinander möglichst eng zueinander angeordnet.

Neben diesen Forderungen stellt die hohe Packungsdichte immer stärkere Anforderungen an die Verdrahtungselemente und vielfach können keine rechteckigen Leiterplatten diese Ziele erfüllen, sondern es müssen beliebige geometrische Konturen herstellbar sein.

Die mechanische Bearbeitung erfolgt üblicherweise im Konsumer-Elektronik- Bereich bei meist einseitigen und/oder zweiseitigen und/oder durchkontaktierten doppelseitigen Leiterplatten mittels Stanzwerkzeugen und/oder mittels Bohr-und Fräsmaschinen und/oder mittels sogenannter Ritzmaschinen. Bei flexiblen Leiterplatten werden ähnliche Verfahren eingesetzt und bei Multilayer- Leiterplatten werden im allgemeinen keine Stanzwerkzeuge verwendet, sondern überwiegend Bohr-und Fräsmaschinen.

Bohr-und Fräsmaschinen, aber auch Laserzentren auf Basis von CO2-und Nd : YAG-basierten Lasern und Excimer-Lasern beruhen auf einer einseitigen Bearbeitung, während übliche Ritzmaschinen entsprechende Ritzwerkzeuge beidseitig anwenden.

Aus der US 4,856,400 (Robert A. Keizer, Filed : 17.02.88 ;"Scoring Cutter") sind bereits spezielle Ritzwerkzeuge beziehungsweise eine Vorrichtung zum

beidseitigen Ritzen beziehungsweise Fräsen von Ritzlinien in Leiterplatten beschrieben, durch die insbesondere eine gleichmäßige Ritztiefe und damit ein gleichmäßiger Abstand der beiden Ritzlinien voneinander erreicht wird, was für eine saubere Bruch-beziehungsweise Trennkante sehr wesentlich ist.

In der JP 2119198 (Tanaka Kikinzoku Kogyo KK ; Filed : 28.10.88 ;"Outside forming method of printed board") wird eine spezielle Methode zur Herstellung von V-Rillen mit unterschiedlicher Ritztiefe beschrieben, womit es möglich sein soll, Leiterbahnen sehr nahe an die Ritzlinien beziehungsweise Trennkante legen zu können und nach der Bestückung kann die Trennung der einzelnen Leiterplatte ohne Beschädigung der nahe liegenden Leiterbahnen erfolgen. Zusätzlich können durch diese V-Rillen Ausführung auch Beschädigungen beim Transport vermieden werden.

Aus der US 5,831,218 (Motorola ; Filed : 28.06.96 ;"Method and circuit board panel for circuit board manufacturing that prevents assembly-line delamination and sagging") ist bereits eine Methode und eine Leiterplatte bekannt, mit der Delaminationen und das Durchhängen von Leiterplatten während der Bestückung vermieden werden können. Insbesondere werden Konturstanzungen in Kombination mit einem beidseitigen Ritzprozess beschrieben und es wird eine Formel zur Berechung der optimalen geometrischen Form der oberen und unteren V-Rille (V-groove) genannt.

In der US 5,883,356 (Tip Engineering Group ; Filed : 13.05.96 ;"Laser scoring process and apparatus") wurde ein Prozess und eine Anlage zum präzisen Ritzen von vorgegebenen Ritzgeometrien und Ritztiefen von räumlich geformten Werkstücken genannt. Dabei werden Materialschwächungen, wie sie beispielsweise bei Airbag Abdeckungen im Automobilbereich erforderlich sind, erzeugt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die aufgezeigten Anforderungen zu erreichen, beziehungsweise die beschriebenen Mängel zu vermeiden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Art der Erzeugung von beidseitigen Ritzlinien nahezu beliebiger geometrischer Ausbildung und höchster Prozessgenauigkeit und Prozessflexibilität auf Leiterplatten zu ermöglichen und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Ritzlinien anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung von beidseitig auf die Leiterplatte einwirkenden Laserstrahlen gelöst.

Mittels neuartiger Laserbearbeitungszentren auf Basis von C02 Lasern und/beziehungsweise Nd : YAG-basierenden-UV-Lasern (GSI Lumonics Inc., Ontario, Canada ; GS-600 ; bzw. HITACHI Laser PCB) und/oder Festkörperlaser auf Basis frequenzverdreifachter 355 nm oder frequenzvervierfachter 266 nm Nd : YAG Laser, also sogenannter UV-Festkörperlaser (ESI-Electro Scientific Industries, Inc. ; Portland, OR 97229, USA ; Model 5200 laser via drilling system) und/oder einem Kupfer-Bromid-Laser mit 511 bzw. 578 nm Wellenlänge (Klingelnberg Söhne GmbH) und/oder auf Basis eines Excimer-Lasers mit 248 nm (LPKF Laser & Electronics GmbH ; LPKF MicrolineLaser) und weiterer derartiger Systeme können heute bereits die verschiedenen Arten von Leiterplattenmaterial bearbeitet werden.

Dabei bieten Laser im sichtbaren beziehungsweise im UV-Vllellenlangenbereich den großen Vorteil, dass damit auch metallische Oberflächen bearbeitet werden können. C02-Laser im IR-Wellenlängenbereich weisen wiederum den Vorteil der hohen Energiedichte auf, was bei üblichen Leiterplattenmaterialien ohne metallische Schichten zu sehr hohen Geschwindigkeiten beim sogenannten Bohren von Löchern führt und speziell bei kleinen Bohrlochdurchmessern gegenüber bisher üblichen Leiterplattenbohrmaschinen große Vorteile aufweist.

Die konventionellere Art der CO2-Laser arbeitet bei Wellenlängen im Bereich 9 bis 11 Mikrometern. Der Vorteil dieser CO2-Lasertechnologie liegt in der Ausgereiftheit der Laserquellen und damit in der Verfügbarkeit hoher Leistung und geringer Wartung beziehungsweise geringer Wartungskosten. Der Nachteil derartiger Laser Anlagen liegt in der langen Wellenlänge des Laserlichtes und damit der geringeren Fokussiermöglichkeit und insbesondere in der geringen Absorption von beispielsweise metallischen Oberflächen, wie Kupfer und/oder Gold und dergleichen. Im vorliegenden Fall von Ritzlinien sind diese Einschränkungen nicht störend, da ja funktionell kein Grund besteht, im Bereich von Nutzenkonturen derartige metallische Strukturen vorzusehen. Dabei spielt die Geschwindigkeit der Ritzlinienherstellung, der integralen Kosten und der Präzision der Ritzlinien-Form und-Tiefe eine meist wichtigere Rolle.

Die frequenzverdreifachten 355 nm Nd : YAG Festkörperlasern und der frequenzvervierfachten 266 nm Nd : YAG Festkörperlaser haben sich für derartige Anwendungen bewährt.

Als sehr wesentliche Parameter haben sich dabei die Pulsdauer von typisch 40 bis 50 ns, die Pulsfrequenz beziehungsweise Wiederholrate von typisch 1 bis 20 kHz und die Pulsform, also der Betrieb bei unterschiedlichen Laser-Moden und/oder der Verwendung von Blenden, herausgestellt.

Im Falle von feinen Ritzlinien wird eine Gauß-Verteilung des Laserimpulses bevorzugt, da eine gewollte, örtlich sehr genau festgelegte Schwächung der Leiterplatte erreicht werden soll und eine feine Ritzung eine besser definierte Bruchkante ermöglicht.

Die Verwendung von Excimer-Laserlicht von beispielsweise 248 nm bietet nochmals höhere Feinheit durch die entsprechend der geringen Wellenlänge besseren Fokussierbarkeit, verursacht jedoch längere Prozesszeiten und höhere Kosten bei vergleichbaren zu bearbeitenden Geometrien.

Sehr wesentlich bei all diesen Laserbearbeitungszentren ist die Tatsache, dass die zu bearbeitenden Leiterplatten auf Bearbeitungstische aufgebracht, beziehungsweise vorpositioniert werden, und anschließend mittels optoelektronischer Hilfsmittel die Leiterplattenstruktur erfasst wird und dann durch beispielsweise Verfahren des Tisches in Y-Richtung und Verfahren des Laserstrahles mittels sogenannter Galvano-Optik in X-und Y-Richtung einer sehr genauen Bearbeitung zugeführt wird. Der Vorteil der Galvano-Optik liegt in der geringen zu bewegenden Masse und damit der hohen möglichen Dynamik und resultiert daraus eine sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit. Meist wird der Auslenkungsbereich der Galvano-Optik auf einige 40 x 40 mm2 begrenzt.

Durch die erfindungsgemäss beidseitige Anordnung von Laserstrahl-Elementen werden keine üblichen Positioniertische verwendet, sondern es werden feststehende Tische verwendet. Dabei muss darauf geachtet werden, dass nunmehr die Mehrfachnutzenleiterplatte ohne Beschädigung der Oberfläche auf der Tischoberfläche hin und her bewegt werden kann. Vorteilhaft werden dabei Rollen-Kugellager-Elemente, aber auch Luftdüsen, durch die ein entsprechendes Luftkissen zwischen Tischoberfläche und Mehrfachnutzenleiterplatte entsteht, verwendet. Die Kombination aus Rollen-Kugellager-Elementen und Luftkissen zusammen mit Gleitkunststoffstücken ist ebenfalls vorteilhaft anzuwenden.

In einer kostengünstigen Ausführungsform können nunmehr das obere und untere Laserstrahl-Element fest und damit unbeweglich eingebaut werden. Ein Greifersystem kann nunmehr die Mehrfachnutzenleiterplatte entsprechend einem vorgegeben Programm zwischen den Laserstrahl-Elementen bewegen. Dieses Greifersystem kann sehr kostengünstig und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, da praktisch keine Kraftmomente durch die Laserbearbeitung ausgeübt werden und lediglich die träge Masse der Leiterplatte entsprechend der Verfahrensbeschieunigungen berücksichtigt werden muss.

Vorteilhaft werden dabei die Laserstrahl-Elemente koaxial beziehungsweise kreisförmig von gefederten Elementen umgeben. Darin sind eine Gas-Zufuhr und

Absaugung angeordnet. Mit einer entsprechenden Gaszufuhr kann einerseits die Bearbeitungsstelle gekühit werden, was eine höhere Laserstrahl-Leistung beziehungsweise Abtragungsleistung ermöglicht und eine thermisch bedingte Delamination reduziert beziehungsweise vollständig verhindert. Andererseits kann der Materialabtrag beziehungsweise die Abdampfung entfernt werden, was zur Sicherheit der Umgebung beiträgt, da bei der Abtragung der unterschiedlichsten Materialien Dämpfe entstehen können und diese nicht in die Raumluft beziehungsweise an die Umgebung abgegeben werden sollen. Zusätzlich kann es störend sein, wenn Abdampfungen sich in der nahen Umgebung der Ritzlinien auf der Mehrfachnutzenleiterplatten-Oberfläche ablagern.

Eine vollautomatische Ausführung einer Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte mit beidseitigen Ritzlinien wird demgemäss durch eine automatische Zuführeinrichtung von einem Mehrfachnutzenleiterplatten-Stapel und/oder von entsprechenden Magazinen bestehen und wird jeweils vollautomatisch eine entsprechende Mehrfachnutzenleiterplatte auf einem Manipulationstisch einem Greifersystem übergeben. Dieses Greifersystem wird die Mehrfachnutzenleiterplatte einem oberen und/oder unteren optoelektronischen Registriersystem zuführen und erfasst somit die Mehrfachnutzenleiterplatte entsprechend der definierten optischen und/oder mechanischen Positioniermerkmale. Derartige optoelektronische Registriersysteme können Photodiodensysteme und/oder CCD-Kamera Systeme sein und können ähnlich wie die Laserstrahl-Elemente in einer festen Position angeordnet sein.

Je nach erforderlicher Genauigkeit können nunmehr vorgegebene Positionen erfasst und gegebenenfalls auch eine Temperaturkompensation und/oder eine Fehler-beziehungsweise Abweichungsmittelung durchgeführt werden.

Das Greifersystem kann die Mehrfachnutzenleiterplatte entsprechend dem jeweiligen Computerprogramm zwischen den Laserstrahl-Elementen bewegen, anschließend auf einem Ablagetisch für fertig prozessierte

Mehrfachnutzenleiterplatten abgelegen und in Warteposition verfahren, um eine weitere Mehrfachnutzenleiterplatte zu übernehmen.

In einer weiteren Ausführungsform können die beiden oben und unten angeordneten Laserstrahlelemente mittels Galvano-X-Y-System ausgerüstet sein.

Üblicherweise werden derartig hochdynamischen Galvano-Koordinatentische auf relativ kleine Flächen von einigen 30 x 30 bis 50 x 50 mm beschränkt. Der Vorteil einer derartigen Ausführung liegt in der hohen Geschwindigkeit, komplexeste geometrische Gebilde in sehr kurzer Zeit auszuführen, was das Greifersystem mit der Mehrfachnutzenleiterplatte bereits aufgrund der trägen zu bewegenden Masse ohne zusätzlichen hohen Aufwand nicht effizient erfüllen kann.

Durch eine derartige Kombination werden also hohe Geschwindigkeiten und feinste Auflösungen erreicht. Allerdings steigen die Kosten für ein derartiges Laser-Galvano-X-Y-Koordinaten Element und zusätzlich wird eine wesentlich aufwendigere Steuerung und Software benötigt, was letztendlich zu beträchtlich höheren Anlagenkosten führt.

In einer weiteren typischen Ausführungsform kann das obere und untere Laserstrahl-Element durch nur eine Laserquelle versorgt werden, was ebenfalls zu Kosteneinsparungen für die Gesamtanlage führt, beim Betrieb die Kosten zusätzlich reduzieren kann und derart eine modulare Anlagenkonfiguration ermöglicht.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei ergeben sich aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.

Es zeigen : Fig. 1 : Schnitt durch eine Mehrfachnutzenleiterplatte ;

Fig. 2 : Seitenanlage einer Anlage nach der Erfindung ; Fig. 3 : Draufsicht auf die Anlage ; Fig. 4 : Draufsicht auf eine Mehrfachnutzen-Leiterplatte.

In Fig. 1 wird eine Mehrfachnutzenleiterplatte 10 mit Ritzlinien 9 gezeigt. Dabei wird eine Darstellung verwendet, die heute in der Leiterplattenindustrie üblich und gebräuchlich ist und die auf der Verwendung mechanischer Fräser beruht. Die oberen und unteren Ritztiefen 1,8 (typisch 0,4 mm (+0,15 mm/-0,00 mm)) können nunmehr bei Verwendung von Laserstrahlen nahezu beliebig und über ein Computerprogramm steuerbar, realisiert werden. Der Ritz-Winkel 2 (typisch 30 bis 45 Grad) wurde bisher durch die Verfügbarkeit von Ritzwerkzeugen bestimmt und kann nunmehr bei Verwendung von Laserstrahlen auf nahezu 0° reduziert werden. Er kann jedoch ebenso schräg ausgeführt werden und dies kann mittels der Impulsform und der Impulsleitung und der Impulsfrequenz gesteuert und definiert werden.

Der bei mechanischen Ritzsystemen übliche minimale Abstand 3 von Ritzlinie zur Leiterplattenkante von zumeist größer 2 mm kann bei Verwendung von Laserstrahlen reduziert werden, unterliegt jedoch einer gewissen Einschränkung, da ja der Reststeg beim Brechvorgang mechanisch festgehalten werden muss.

Bei relativ geringen Reststegen kann jedoch die obere Ritztiefe 1 im Vergleich zur unteren Ritztiefe 2 tiefer ausgeführt werden. Damit kann die Brechkraft reduziert werden.

Der Abstand 4 von Ritzlinie zu Ritzlinie unterliegt ebenso wie der Abstand 5 von Ritzlinie zu Kupferlayout bei Verwendung der neuartigen Bearbeitung mittels Laserstrahlen keinen anlagenbedingten Einschränkungen.

Die Restmaterialstärke 6 ist nun erstmals beliebig und computergesteuert einstellbar und wird überdies durch keine Abnützung der Fräswerkzeuge beeinflusst.

Der Versatz 7 von Ritzlinie oben zu unten entsteht bei der Verwendung mechanischer Fräswerkzeuge und kann bei korrekt justierten oberen und unteren Laserstrahl-Elementen 11,12 vernachlässigt werden.

In Fig. 2 wird die Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte mit beidseitigen Ritzlinien 9 mittels Laserstrahlen dargestellt.

Die Mehrfachnutzenleiterplatte 10 wird von einem Stapel und/oder Magazin auf den Tisch 13 gelegt und derart vorpositioniert dem x-y-0 Verfahrenssystem 14 und damit dem computergesteuerten Greifersystem 18 übergeben.

Damit die Unterseite der Mehrfachnutzenleiterplatte 10 durch die Bewegungen am Tisch 13 keine Beschädigungen erleiden kann, sind im Tisch 13 die Leiterplatte tragende Luftdüsen 17 vorhanden. In einfachen Ausführungsvarianten können derartige Luftdüsen 17 auch durch Kugellager und/oder Kunststoff-Gleitstücke ersetzt sein. Die Luftdüsen sollen eine weitgehend berührungslose Bewegung der Mehrfachnutzenleiterplatte 10 auf dem Tisch 13 ermöglichen. Zusätzlich wird dabei die Reibung reduziert und die notwendige Verfahrkraft für ein exaktes Positionieren reduziert.

Das x-y-0-Verfahrenssystem 14 bewegt nunmehr die Mehrfachnutzenleiterplatte computergesteuert zwischen den optoelektronischen oberen und unteren Elementen 19,20 und es werden derart die exakten Struktur-Daten der Mehrfachnutzenleiterplatte erfasst und der Koordinatenursprung festgelegt. Dabei können Temperatureffekte messtechnisch und rechnerisch berücksichtigt werden.

Ebenso können dabei nur beispielsweise 2 Referenzmarken optisch gelesen werden und/oder mehrere optische Merkmale auf der Ober-und Unterseite der

Mehrfachnutzenleiterplatte und kann derart Ritzlinienprogramm optimal auf die zu bearbeitende Mehrfachnutzenleiterplatte 10 abgestimmt werden.

Nach der optischen Registrierung, die überdies zur Erhöhung der Fertigungskapazität auch in einer eigenen Station in unmittelbarer Nachbarschaft des Tisches 13 durchgeführt werden kann, bewegt das x-y-0-\/erfahrenssystem 14 die Mehrfachnutzenleiterplafte entsprechend dem Ritzlinienprogramm zwischen den oberen und unteren Laserstrahl-Elementen 11,12.

Dabei werden bevorzugt die oberen und unteren Laserstrahl-Gas- Zufuhr/Absaugung/Kühlung 21, 22 verwendet und es werden derart die Bearbeitungsbereiche oben und unten gekühlt und die dabei abgetragenen beziehungsweise abgedampften Materialen entfernt beziehungsweise abgesaugt und gefiltert.

Das obere und untere Laserstrahl-Element 11,12 kann je nach Ausführungsform durch nur eine oder zwei Laserquellen 15 versorgt werden.

Ein Computer 16 steuert den gesamten Ablauf und es kann damit ein vollautomatischer Betrieb erreicht werden.

Das obere und untere Laserstrahl-Element 11,12 kann in einer weiteren Ausführungsform eine x-y-Galvano-Ablenkeinheit aufweisen und es können derart kleine und feinste und sehr schnelle Laserstrahlbewegungen zusätzlich zu den Bewegungen des x-y-0-Verfahrenssystem 14 ausgeführt werden.

Nach der Fertigstellung der oberen und unteren Ritzlinie 9 bewegt das x-y-9- Verfahrenssystem 14 die Mehrfachnutzenleiterplatte 10 in eine Ausgabeposition.

Je nach Automatisierungsgrad kann nun dieses x-y-0-Verfahrenssystem 14 die Mehrfachnutzenleiterplatte 10 auf einer Ablagestation ablegen oder einem weiteren Greifersystem übergeben.

In Fig. 3 wird die Draufsicht einer möglichen Anlage zur Herstellung einer Mehrfachnutzenleiterplatte 10 mit beidseitigen Ritzlinien 9 mittels eines oberen und unteren Laserstrahl-Elementes 11,12 dargestellt.

In Fig. 4 wir schematisch eine Mehrfachnutzenleiterplatte 10 mit Ritzlinien 9 dargestellt. Speziell bei komplexen und meist kleineren elektronischen Geräten, wie beispielsweise mobilen Telefongeräten und Diktiergeräten und Rasiergeräten und dergleichen mehr, spielt die ästhetische und ergonomische Formgebung eine große Rolle und müssen demgemäss die Leiterplatten an diese Randbedingungen angepasst werden.

Da zusätzlich immer komplexere elektronische Funktionen realisiert werden müssen, spielt die nutzbare Verdrahtungs-und Bestückungsfläche eine sehr wesentliche Rolle und es können nunmehr entsprechend der neuartigen beidseitigen Laserbearbeitung sehr kosteneffizient nahezu beliebige geometrische Ritzlinien realisiert werden und zusätzlich kann die Brechkraft durch die programmierbare Ritztiefe festgelegt werden. Damit können auch Beschädigungen der Mehrfachnutzenleiterplatten 10 bei der Bestückung mit elektronischen Bauteilen vermieden werden.

Zeichnungslegende 1 Ritztiefe oben 2 Ritz-Winkel 3 Abstand Ritzlinie zu Leiterplattenkante 4 Abstand Ritzlinie zu Ritzlinie 5 Abstand Ritzlinie zu Kupferlayout 6 Restmaterialstärke 7 Versatz Ritzlinie oben zu unten 8 Ritztiefe unten 9 Ritzlinie 10 Mehrfachnutzenleiterplatte 11 Laserstrahl-Element oben 12 Laserstrahl-Element unten 13 Tisch 14 x-y-0 Verfahrenssystem 15 Laserquelle 16 Computer-NC-Steuerung 17 Luftdüsen (Kugellager) 18 Computergesteuertes Greifersystem 19 Optoelektronisches Element oben (CCD-Kamera oder Photodiode) 20 Optoelektronisches Element unten (CCD Kamera oder Photodiode) 21 Laserstrahl-Gas-Zufuhr/Absaugung/Kühiung oben 22 Laserstrahl-Gas-Zufuhr/Absaugung/Kühlung unten