Der LED-Direktbelichter Apollon-DI-A11 von Printprocess ist beim Platinenhersteller Becker & Müller Schaltungsdruck im Einsatz.

Der LED-Direktbelichter Apollon-DI-A11 von Printprocess ist beim Platinenhersteller Becker & Müller Schaltungsdruck im Einsatz.Printprocess

Die Leiterplattenfertigung ist ein aufwändiger Prozess. Gerade in den letzten Jahren haben sich die Anforderungen an die Produzenten von Leiterplatten enorm entwickelt. An Präzision und Reaktionszeiten – speziell im Prototyping – werden immer höhere Ansprüche gestellt. Um dem gerecht zu werden, müssen die Prozesse stimmen und dafür braucht es das richtige Equipment. Einer der ersten Schritte in der Leiterplattenfertigung ist die Übertragung der Schaltungslayouts auf die Leiterplatten-Rohlinge. Das einstige lithografische Verfahren, bei dem zunächst ein Arbeitsfilm belichtet und entwickelt werden musste, um das Layout zu übertragen, wurde von Direktbelichtungsverfahren abgelöst. Die Entwicklung der Digitaltechnik machte es möglich, auf den Zwischenschritt der Filmentwicklung zu verzichten.

Schnell und präzise mit Direktbelichter

LDI-Maschinen (Laser Direct Imaging) sind seit den späten 1980er Jahren im Einsatz. Anfangs waren sie noch deutlich langsamer als das herkömmliche lithografische Verfahren. Aber die Entwicklung der Technik brachte die Vorteile der neuartigen Methode immer mehr zum Vorschein – kürzere Rüstzeiten, höhere Flexibilität durch schnellere Produktwechsel, weniger mechanische Einflüsse im Produktionsprozess durch den Wegfall der Filme. Durch die feinen Laserpunkte konnten nun auch feinere Layouts realisiert werden. Auch die Ausrichtung der Rohlinge, d.h. die präzise Platzierung der Layouts auf den Rohlingen, wurde durch die moderne Digitaltechnik wesentlich verbessert.

Das bedeutete im Endeffekt die Reduzierung von Fehlern und damit auch vom Ausschuss, letztendlich auch der Kosten. Ein Nachteil der LDI-Technik aber blieb. Die Laserlichtquellen brauchen sehr viel Strom und durch die hohe Abwärme wird auch eine erhebliche Kühlleistung benötigt. Die Erkenntnis, dass für die Direktbelichtung nicht immer Laserlicht gebraucht wird, erlaubte es, LEDs als Lichtquelle einzusetzen. LEDs gehen wesentlich sparsamer mit Energie um, sind haltbarer und bieten ein hohes Potenzial an Kosteneinsparungen.

UV-LEDs als Belichtungsquelle

Die Entwickler des Schweizer Unternehmens Printprocess (PP) haben von Anfang an bei ihren Belichtern auf die LED-Technik gesetzt. Die rasanten Weiterentwicklungen bei den LEDs – vor allem was die Lichtintensität betrifft – haben der Entwicklung großen Vorschub geleistet. Das Licht der UV-LEDs wird über DMD-Module (Digital Micromirror Device) auf die Leiterplatten gelenkt und bildet dort Pixel für Pixel das Layout ab. Die Lebensdauer solcher DMD-Module ist hoch: Praxiserfahrungen aus anderen Anwendungen berichten von über 100.000 h Betriebsdauer der Chips.

Zudem ist die Technik voll digital und erzielt einen entscheidend besseren Grad an Wiederholgenauigkeit und Lichtausnutzung. Die Stromeinsparung allein bei den LEDs ist schon erheblich: die LEDs im PP-Direktbelichter werden nur eingeschaltet wenn belichtet wird – LEDs brauchen kein Vorheizen. Die kalkulierten Stromkosten eines solchen Belichters liegen bei etwa 500 Euro/Jahr. Bei Lasersystemen liegen die Stromkosten (Laser dürfen nicht ausgeschaltet werden) bei mehreren Tausend Euro jährlich. Mit ihrem kolliminierten Hochleistungs-UV-LED-Belichter haben die Schweizer den weltweit wirtschaftlichsten UV-Belichter auf den Markt gebracht, mit Einsparungen bei den Betriebskosten von bis zu 90 Prozent im Vergleich zu Lasersystemen.

Bei Becker & Müller Schaltungsdruck stand schon seit 2003 ein konventioneller PP-Belichter. 2013 nun begann der Umstellungsprozess auf das LED-System Apollon-DI-A11 von Printprocess. Auf dem Weg zur Entscheidung wurde gemeinsam mit PP viel getestet. Die enge Zusammenarbeit und Aufrüstbarkeit des UV-LED-Direktbelichters gaben den endgültigen Ausschlag für die Investition. Mit steigender Leistung der LEDs lässt sich die Maschine nachrüsten, was eine gewisse Zukunftsfähigkeit sicherstellt. Zeitersparnis, höherer Durchsatz und die Verbesserung bei den Toleranzen durch gleichzeitige Belichtung bringen weitere Fortschritte.