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Die kostenoptimierte Leiterplatte – Teil 2: Einsparpotenzial beim Pressen, Bohren & Fräsen

Auf dem Weg zu einer kosteneffizienten Leiterplatte spielt nicht nur die Auslastung und Auswahl des Materials – wie in Teil 1 beschrieben – eine Rolle. Auch bei den mechanischen Bearbeitungsprozessen ist Einsparpotenzial vorhanden. Dabei gilt es insbesondere, Durchlaufzeiten beim Pressen, Bohren und Fräsen zu reduzieren.

Kosteneffiziente Pressprozesse ermöglichen

Der Pressprozess wird kostenseitig in erster Linie dadurch beeinflusst, wie viele Fertigungspanels der Hersteller gleichzeitig in ein Presswerkzeug einbringen kann. Zu den Einflussfaktoren zählen hier neben der Materialauswahl auch designtechnische Aspekte, insbesondere die Vermeidung von Single-Ply Aufbauten. Denn diese erfordern in der Regel längere Durchlaufzeiten und verursachen höhere Presskosten.

Ein weiterer Aspekt, der beachtet werden sollte, betrifft die Dicke der Laminate. Das Verzichten auf dünne Laminate mit einer Stärke unter 100 µm ist ratsam. Dies minimiert nicht nur die Komplexität des Pressprozesses, sondern trägt auch dazu bei, die Gesamtkosten zu reduzieren.

Weitere Empfehlungen der KSG-Experten:

    • Verwenden Sie für eine hohe Prozessstabilität möglichst symmetrische Lagenaufbauten, gleiche Innenlagenstärken und gleiche Prepreg-Typen.
    • Verzichten Sie auf Varianz bei den Materialien, um ein gleiches Ausdehnungsverhalten der Materialien im Pressprozess zu gewährleisten.
    • Achten Sie auch beim Layout auf Symmetrie und vermeiden Sie große kupferfreie Bereiche.

Anzahl der Bohrprozesse reduzieren

Ähnlich wie beim Pressen entscheidet auch beim Bohren der Faktor Zeit über die Kosten. Denn je mehr Fertigungspanels gleichzeitig abgebohrt werden können, desto kürzer fällt die Prozesslaufzeit aus. Eine Dual-Fähigkeit der Montage ermöglicht beim Bohren nahezu eine Halbierung der Bohrkosten. Ein Weg, um dies bereits im Design zu beeinflussen, ist die Anwendung eines möglichst großen Bohrdurchmessers. Denn auf diese Weise kann ein großes Werkzeug mit einer entsprechend großen Spirale gewählt werden, welches in der Lage ist, hohe Pakete und damit mehrere Fertigungspanales auf einmal zu bohren. Eine Maximierung der Restringe auf den Innenlagen kann die Anzahl der notwendigen Bohrungen ebenfalls reduzieren.

Eine Verringerung der Anzahl unterschiedlicher Bohrdurchmesser und Bohrlochtypen kann die  Prozesskomplexität minimieren.

 

Effiziente Fräsprozesse unterstützen

Um beim Fräsen die Prozesszeiten und -kosten signifikant reduzieren zu können, ist es ratsam, Standardwerkzeuge mit 2,0 mm oder 2,4 mm Durchmesser zu verwenden, so dass der Hersteller mit einem deutlich schnelleren Vorschub arbeiten kann. Die Dimensionierung der Konturtoleranzen spielt ebenfalls eine Rolle. Hier sollten die Toleranzen so groß wie möglich dimensioniert werden, um die Flexibilität im Fertigungsprozess zu erhöhen. Gleiches gilt für die Lagetoleranzen der Kontur zum Bohr- und Leiterbild – auch hier lautet die Empfehlung, eine großzügige Dimensionierung anzustreben, um die Fertigungsprozesse zu optimieren.

Weitere Empfehlungen der KSG-Experten:

    • Vermeiden Sie zerspanende Freibereiche, wenn Sie den Liefernutzen selbst gestalten, da beim zerspanenden Fräsen im Vergleich zum Konturfräsen die Durchlaufzeit erhöht werden muss.

Mehr Orientierung beim Leiterplattendesign gewünscht? Dann nutzen Sie die Design-to-Cost-Empfehlungen in unserem Digital Design CompassErfahren Sie außerdem in Teil 1 und Teil 3 unserer Beitragsreihe, wo weiteres Einsparpotenzial auf dem Weg zu kosteneffizienten Leiterplatte ausgeschöpft werden kann.

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