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Grüne Laser für die Leiterplattenbearbeitung

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Grüne Laser für die Leiterplattenbearbeitung

Trumpf ergänzt in diesem Jahr sein Portfolio an Kurzpuls- und Ultrakurzpulslasern für die Mikromaterialbearbeitung um sechs neue Strahlquellen im Pikosekundenbereich. Gleich zwei dieser Strahlquellen waren auf der Productronica 2013 mit Live-Applikationen zu sehen.

Die neue TruMicro Serie 2000 bietet einen wirtschaftlich attraktiven Einstieg in die Mikromaterialbearbeitung. Die Pikosekundenlaser mit nur 20 Pikosekunden Pulsdauer verfügen über eine Pulsenergie von zehn Mikrojoule und eine mittlere Leistung von zehn Watt bei hoher Brillanz. Mit einer Strahlqualität von M2 weniger als 1,3 eignen sie sich zum hochpräzisen Trennen und Strukturieren. So gelingt mit der Serie ein Abtragen von nur 100 Nanometer dünnen Schichten beispielsweise bei flexiblen Leiterplattenfolien. Eine Steuerung überwacht jeden einzelnen Pikosekundenpuls vom Pulsaufbau bis hin zur Pulsausbeugung über den externen Modulator. So wird die Leistung und Pulsenergie unabhängig von äußeren Einflüssen exakt auf dem benötigten Niveau gehalten. Das Zusammenspiel der einzelnen Steuerungen ist patentiert und beim Unternehmen unter dem Namen Doublefeedback-Loop bekannt. Die kleinen und leichten Laser zeichnen sich außerdem durch einen kompakten Aufbau und vielfältige Ansteuerungsoptionen aus, sodass eine einfache Integration in Fertigungsanlagen garantiert ist. Eine Variante mit infraroter und eine mit grüner Wellenlänge lassen dem Anwender die Wahl bei der Fokussierbarkeit und den benötigten Absorptionseigenschaften. Seine Qualitäten stellte der TruMicro 2220 live auf dem Messestand mit Schneiden von dünnen Polyimidfolien unter Beweis. Aufgrund der flexiblen Struktur dieser Folien, kommen diese bei der Verschaltung von portablen Geräten wie Smartphones oder Tablet PCs zum Einsatz.
Bei der TruMicro Serie 5000 ergänzt das Unternehmen das Portfolio in Richtung höherer Durchschnittsleistungen für optimale Produktivität und Wirtschaftlichkeit in der industriellen Fertigung. Der neue TruMicro 5080 mit infraroter Wellenlänge erweitert die Leistungsgrenze bei den Pikosekundenlasern auf über 150 Watt mittlere Leistung und bietet damit abermals einen Rekord bei den industrietauglichen Ultrakurzpulslasern. Die auf der Productronica vorgestellte frequenzverdoppelte Variante mit grüner Wellenlänge, der TruMicro 5280, überschreitet bei der mittleren Leistung ebenfalls die 100 Watt Grenze. Die höhere Leistung erzielen die beiden Ultrakurzpulslaser mit der TruMicro üblichen Strahlqualität mit einem M2 von weniger als 1,3. Dabei bieten die Laser Pulsdauern im Bereich von unter zehn Pikosekunden. Diese Eigenschaften prädestinieren Modell 5080 und 5280 für die anspruchsvolle Fertigung in der Halbleiter- und Elektronikfertigung. Neueste Anwendungen erstrecken sich auf das Bohren und Schneiden sprödharter Materialien wie Keramik, Saphir und Siliziumcarbid sowie auf das Bohren von PCBs. Hier spielen Ultrakurzpulslaser der TruMicro Serie 5000 ihre Stärken aus. Mit kalter Bearbeitung vermeiden sie spannungsinduzierte Mikrorisse in sprödharten Bauteilen trotz hochproduktiver Bearbeitung mit einer Repetitionsrate von bis zu 800 Kilohertz. Von der Qualität geschnittener Keramikplättchen können sich die Messebesucher am Stand persönlich überzeugen. Auch bei Leiterplatten, die aus bis zu 40 Lagen bestehen, schaffen die Laser die geforderte Geschwindigkeit mit bis zu 1.000 Löchern pro Sekunde mit einem Durchmesser von nur 30 Mikrometer. Diese Löcher verbinden mit Kupfer ausgekleidet die Leiterbahnen über die Ebenen hinweg. Dies erfordert höchste Präzision bei Leistung, Pulsenergie und Strahlqualität. Die patentierte Doublefeedback-Loop-Regelung macht die genaue Steuerung möglich.
Neu sind ebenfalls die ultravioletten Pikosekundenlaser TruMicro 5350 und der TruMicro 5360. Mit über 10.000 Stunden Standzeit spielen sie in der ersten Liga für die höchste industrielle Verfügbarkeit bei UV-Lasern am Markt. Dem Unternehmen gelingt dies ohne Einsatz eines „micro mover“ zur Kristallbewegung. So sind Sprünge in Strahllage und Qualität von vornherein ausgeschlossen. Herausragend ist die mittlere Leistung von 15 Watt bei unter zehn Pikosekunden kurzen Pulsen. Auch die Pulsenergie von bis zu 50 Mikrojoule ist außergewöhnlich. Dies führt zur höchsten industriell verfügbaren Pulsspitzenleistung bei 343 Nanometer Wellenlänge. Bei der Strahlqualität steht er den infraroten und grünen Varianten mit M2 kleiner 1,3 in nichts nach. Aufgrund seiner Wellenlänge kann er sogar noch präziser fokussiert werden. Proben mit nur zehn Mikrometer kleinen Bohrungen im Durchmesser weisen eine äußerst geringe Wärmeeinflusszone ohne Randaufwurf auf. Sehr gut eignen sich der TruMicro 5350 und 5360 für das Low-K-Grooving bei der Herstellung von Computerchips. Low-K-Dielektrika ermöglichen hohe Taktraten von Prozessoren, da sie das Auftreten von parasitären Kapazitäten verhindern. Sie schützen außerdem die empfindlichen Leiterbahnen auf den Wafern. Diese Materialien stören jedoch den Trennvorgang in die einzelnen Chips. Die UV-Laser entfernen die Schicht schnell und präzise, das sogenannte Wafer Dicing erfolgt danach störungsfrei. Ihre gute Fokussierbarkeit und Wellenlänge machen die TruMicro 5350 und 5360 außerdem zum idealen Werkzeug für die Bearbeitung von temperaturempfindlichen Materialien wie Hochleistungsthermoplasten, Polymeren und PET.
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