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Die Nutzentrennmaschinen der NTM-Serie eignen sich zur Trennung geritzter Leiterplattennutzen.
Die Nutzentrennfräse trennt fast staubfrei Reststegnutzen mit beliebigen Konturen
Gesamtansicht eines Nutzentrennfräsers.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen gibt es geritzte Nutzen und Nutzen mit Reststegeanbindung. Im ersten Falle befinden sich zwischen den Einzelplatinen zum einfacheren Vereinzeln V-förmige Vertiefungen als Sollbruchstelle (wie bei Schokolade). Da beim manuellem Brechen Biegespannungen sich direkt auf die Oberfläche der unelastisch aufgelöteten Bauteile auswirkten, wurde als praktikabelste Lösung ein Verfahren entwickelt, bei dem zwei gegenüberliegende keilförmige Messer in die Ritzgräben eindrücken und so die Nutzen zerteilen. Bei der Reststegeanbindung werden die Einzelplatinen fast vollständig ausgefräst und sind dann lediglich durch kleine Stege mit dem Restnutzen verbunden. Beim Trennen des Nutzens gilt es daher, diese kleinen Reststege zu entfernen.

Nutzentrenner für geritzte Nutzen

Bei den Nutzentrennmaschinen trennt ein stufenlos schwingender Sektionalschnitt geritzte Leiterplattennutzen schonend und sauber, wobei SMD-Bauteile, die direkt am Rand der Einzelplatine platziert sind, durch das spannungsfreie Trennen nicht beschädigt werden. Im Vergleich zu anderen Systemen besitzen die aktuellen Nutzentrennmaschinen der Serie NSL von BJZ einige Besonderheiten. So lässt sich die Öffnungsweite stufenlos mittels Drehknopf einstellen und das Absaugen des Staubes ist intern bereits vorbereitet.

Trotz großer Kraftreserven und dem bereits ab 2 bar möglichen Betrieb trennt die Anlage erschütterungsfrei. Der pneumatische Festo-Antrieb sowie die in einem separaten Gehäuse untergebrachte pneumatische Steuerung erlauben eine wartungsfreundliche Bauform. Es gibt diese Maschinen mit Standardtrennlängen von 150, 300, 375 und 450 mm. So verwenden viele Automobilzulieferer weltweit aus Sicherheitsgründen Nutzentrenner der NTM-Serie mit zwei Linearmessern.

Trennen von Reststegen

Elektronische Baugruppen in Nutzen zu fertigen, ist mittlerweile ein allgemein gängiges Verfahren. Die Elektronikindustrie verlangt jedoch zunehmend glatte gratfreie Kanten. Um dieser Forderung Rechnung zu tragen, ist das Nutzentrennfräsen die optimale Lösung. Ein großer Nachteil bei diesem Verfahren ist der entstehende Frässtaub. Ringförmig angeordnete Bürsten um den Fräser behindern den Fräsbereich und beschädigen oft sogar die Bauteile.

Aufbauend auf ein von BJZ entwickeltes Verfahren wurde eine Nutzentrennfräse für das weitgehend staubfreie und kostengünstige Trennen von Reststegnutzen mit beliebigen Konturen entwickelt. Ein linksgewendelter, rechtsschneidender Fräser transportiert den Frässtaub nach unten und drückt gleichzeitig durch die Linkswendelung den Nutzen schonend auf den Fräsadapter. Die Staubabsaugung erfolgt unterhalb des Nutzens, wodurch sich eine zusätzliche Fixierung des Nutzens ergibt. Teure und arbeitsintensive Niederhalter für die Nutzen sind hier nicht nötig.

Auch hohe oder enge Bestückungen sind aufgrund der besonderen Konstruktion kein Problem. Die hohe Wiederholgenauigkeit der Fräsvorgänge in Verbindung mit dem Einsatz einer Hochfrequenzspindel mit hoher Rundlaufgenauigkeit stellt ein gleichbleibend gutes Trennergebnis sicher. Ausgerüstet mit zwei Tischen, sorgt diese Maschine für einen besonders hohen Durchsatz, da sich ein Tisch be- beziehungsweise entladen lässt, während am anderen Tisch weitergefräst wird. Die Be- und Entladung des Nutzens erfolgt manuell, während auf den anderen Schlitten getrennt wird. Um alle getrennten Einzelplatinen auf einmal zu entnehmen, sind für die meisten Anwendungen spezielle, zeitsparende Entnahmevorrichtungen möglich.

Fräsrouten leicht programmieren

Die Programmierung der Fräsroute erfolgt mit Hilfe einer CCD-Kamera im teach-in-Verfahren, ist aber auch offline mit einem CAD-Programm möglich. Durch ein visuelles Positionierungssystem erkennt das Programm sämtliche Abweichungen und korrigiert diese selbstständig. Passwortgeschützte, unterschiedliche Programm-Arbeitsebenen für Anwender und Administratoren stellen sicher, dass alle Einstellungen erhalten bleiben. Das erlaubt eine einfache Handhabung im Einsatz. Die Fräse ist mit einem Fräswerkzeug für das schnelle Trennen der Leiterplatten von oben mit bis zu 80 mm/s ausgestattet.

Die X- und Y-Antriebe für das Fräshandling während des Trennvorgangs sind mit modernen, schnellen und präzisen Linearmotor-Achsen ausgestattet. Zudem kann die Programmierung über dxf-files oder aber mit Gerber-Daten erfolgen. Beide Varianten sind jeweils Off-Line oder On-Line möglich. Um Fräsadapter schnell und kostengünstig zu erstellen, ist es mit der Maschine möglich, spezielle Magnetstützen beliebig zu positionieren. Die so erstellten Fräsadapter lassen sich so speichern und jederzeit wieder abrufen. Damit spart man vor allem bei Kleinserien richtig Geld, weil man keine teuren Werkstückträger herstellen lassen muss.

Via Barcode, Netzwerk oder USB-Stick werden alle relevanten Fräsdaten direkt geladen, respektive aufgerufen. Darin sind neben dem Programm für den Trennvorgang auch die relevanten Informationen für das Platzieren der Halterungen enthalten. Wenige Tastendrücke am Bedienpult der Steuerung genügen und die Maschine setzt sekundenschnell die Werkstückhalterungen passend auf den Magnettisch. Der Mitarbeiter muss dann nur noch die zu bearbeitende Leiterplatte auf dem Werkstückhalter ablegen. Entsprechend der jeweiligen Anforderungen gibt es die Fräsen in verschiedenen Größen und Ausführungen, so zum Beispiel unterschiedliche Tischgrößen und Abmessungen und auch als Inline Version mit automatischer Bestückung und Entnahme. Weltweit sind bereits mehr als 3000 solcher Maschinen im Einsatz.

Nützliche Nutzentrenner

Die Abgrenzung der Einzelleiterplatten zueinander wird durch Freifräsung, Perforation oder Ritzung bewerkstelligt. Beim Kosten / Nutzenverhältnis hat sich die Ritztechnik durchgesetzt. Geringe Kosten bei hoher Stabilität, die sich beim Bestücken und auch beim Löten günstig auswirken.
Doch beim konventionellen Trennen der Leiterplatten beginnen die Probleme. Schlechte Handhabung, Beschädigung der Leiterbahnen und Bauteile, Spätausfälle. Besonders gefährdet sind SMD-Platinen.

SMT Hybrid Packaging 2013, Halle 7, Stand 507