Unscheinbar und doch grundlegend: Hochwertige Leiterplatten bilden die Basis für fast jede elektronische Schaltung. Durch den Fortschritt in Bereichen wie Elektromobilität oder Smart-Grid wächst die Nachfrage nach innovativer Leistungselektronik stetig. Die Module für die Leistungselektronik bestehen größtenteils aus direkt kupferbeschichteten Keramiken, sogenannten DCBs (Direct Copper Bonding). Diese vereinen die Aufgaben des Schaltungsträgers für den Halbleiter mit der des elektrischen Isolators für den Kühlkörper und dem Invertergehäuse. Die dicken Kupferschichten ermöglichen den Einsatz höherer Ströme und die Ableitung der Wärme, die an den Leistungshalbleitern entsteht. Damit sind sie eine Kernkomponente bei der Elektrifizierung der Antriebe für Elektroautos.

Das Brechverfahren im Detail: Die break|box kann unter anderem gelaserte und geritzte Keramiknutzen brechen, wobei Muschelbrüche deutlich reduzieren werden.

Das Brechverfahren im Detail: Die break|box kann unter anderem gelaserte und geritzte Keramiknutzen brechen, wobei Muschelbrüche deutlich reduzieren werden. Baumann

Glatt und flott getrennt

Bei der Herstellung von Leistungselektronik auf Keramiksubstraten werden nach dem Bestückprozess die einzelnen Leiterplatten aus dem Nutzen separiert. Die Keramiksubstrate dabei wirtschaftlich und automatisiert zu trennen, ist nach wie vor mit Schwierigkeiten verbunden. Das teilweise patentierte Verfahren von Baumann Automation vereinfacht das Trennen von Hybriden. Die sogenannte break|box kann unter anderem gelaserte und geritzte Keramiknutzen brechen:

  • Direct Copper Bonded (DCB)
  • Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC)
  • Double-sided Hybrid (DSH)
  • High Temperature Cofired Ceramics (HTCC)

 

Die Module für die Leistungselektronik bestehen größtenteils aus direkt kupferbeschichteten Keramiken und bergen Herausforderungen in der Verarbeitung.

Die Module für die Leistungselektronik bestehen größtenteils aus direkt kupferbeschichteten Keramiken und bergen Herausforderungen in der Verarbeitung. Baumann

Basis hierfür war die enge Zusammenarbeit und Forschung mit Herstellern von Substratkeramiken. Dadurch ist es Baumann gelungen, eine Lösung zu entwickeln, das Muschelbrüche deutlich zu reduzieren vermag, wodurch sich hohe Ausschusskosten vermeiden und eine qualitativ hochwertige Bruchkantengeometrie sicherstellen lassen. Das System kann Nutzen mit dem Abmaßen von 4 Zoll x 4 Zoll bis hin zu 9 Zoll x 8 Zoll bei Substratdicken von 0,25 bis zu 1 mm problemlos verarbeiten. Als Mindestgröße gibt der Hersteller 5 mm x 5 mm an. Der Mindestabstand von Baugruppe zu Bruchkante sollte 0,2 mm bis 0,5 mm betragen. Die Taktzeit für ein Einzelsubstrat gibt Baumann mit beachtlichen 3,5 s bis 5 s an. Darüber hinaus kann optional das Brechergebnis visuell überwacht werden.

 

Die Brech Wizzard genannte Softwarebibliothek erlaubt einfache Produktumstellungen ...

Die Brech Wizzard genannte Softwarebibliothek erlaubt einfache Produktumstellungen … Baumann

Außerdem ist es je nach Kundenanforderungen möglich, einzelne DCB kontrolliert aus dem Nutzen zu brechen und weiterzuverarbeiten. Die break|box bietet für Laserperforierung an Ober- oder Unterseite eine standardisierte Lösung. Bei einer Ritzung von unten wird der zugeführte Nutzen mittels Roboter in Position gebracht und ohne Fixierungen oder mechanische Anschläge getrennt.

 

Die durch den Fertigungsprozess nicht zu vermeidende Durchbiegung der Nutzen-Großkarte stellt dabei kein Problem dar. Verschiedenste Greifsysteme wurden entwickelt, um für ein beschädigungsfreies Bewegen der Keramiksubstrate zu sorgen. Es kommen taktile und nicht-taktile Systeme zum Einsatz. Die Auswahl eines geeigneten Saugers hilft, damit nachfolgende Prozesse nicht negativ durch Verschmutzung beeinträchtigt werden.

 

...ohne dass eine mechanische Umrüstung notwendig wird.

…ohne dass eine mechanische Umrüstung notwendig wird. Baumann

Individuelle Ausfertigung

Ebenfalls werden moderne optische Prüfungen zur vollautomatischen Kantenbruchkontrolle und Kratzerprüfung im hauseigenen Visionlabor entwickelt und für die Serienanlage parametriert. Das innovative und fehlertolerante Trennverfahren reduziert mit einer softwaregesteuerten Kinematik die Bruchkräfte auf ein Minimum, verspricht Baumann. Die Konfiguration neuer Nutzentypen zählt ebenfalls zu den Highlights des Moduls. Innerhalb von wenigen Minuten wird mit Eingabe der Eckdaten ein neuer Nutzen in der Softwarebibliothek aufgenommen. Dieser steht für Typenwechsel jederzeit zur Verfügung, ohne dass eine mechanische Umrüstung notwendig ist.

 

Die Baumann break|box ist als Stand-alone- und Inline-Zelle erhältlich. Eine Vielzahl von Optionen vereinfacht dabei die Integration in Montage- und Bestückungslinien. Zum Kundenkreis zählen namhafte Hersteller aus der Halbleiter- und Elektronikbranche.