Der Favorit bei komplexen Leadframes
Photochemische Ätztechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Der Herstellungsprozess im Vergleich
Die photochemische Ätztechnik ist eines der weitverbreiteten Verfahren bei der Leadframe-Herstellung. Die Leadframes werden bei diesem Verfahren in flachen Platten aus Kupfer- oder aus Eisen-Nickel-Legierungen gefertigt. Genauestens kontrollierte chemische Prozesse reagieren mit den an der Oberfläche befindlichen Atomen und lösen die Oberfläche ab. Die Schablonen oder auch Photomasken für die Leadframes werden mittels CAD designt, der Ätzvorgang findet mithilfe von Laminierungsverfahren statt. Die legierten Platten sind dabei zwischen den Photomasken angeordnet und werden mit UV-Licht beleuchtet, das die ausgewählten Bereiche des Laminats in eine säurebeständige Oberfläche verwandelt. Das Blech wird anschließend entwickelt.
Alle Laminatflächen, die nicht belichtet wurden, werden abgewaschen. Im nächsten Schritt wird das Blech mit Säure-Lösung besprüht, die das freiliegende Metall auf der Vorder-und Rückseite des Blechs gleichzeitig ablöst und daraufhin das Produkt-Design freigibt.
Das Stanzen ist ein automatisierter Prozess, bei dem das Bandmaterial durch die Anlage geführt wird. An den Rändern des Metallbands werden Indizierungslöcher erzeugt, die das Band während des Bearbeitungsprozesses korrekt positionieren. Auf diese Weise wird es durch die Stanzmaschine geführt, in der die Stanzwerkzeuge dem Leadframe seine spezifische Form geben. Der Stanzvorgang wird normalerweise in einer Reihe von Prozessschritten vollbracht, mit der sich die Form des Bandes sukzessive an das endgültige Leadframes-Design annähert, abhängig von der Komplexität der Geometrie.
Ideal für Prototypen wie auch Massenfertigung
Bei beiden Produktionstechniken entscheiden vorwiegend das Produktionsvolumen und die Bearbeitungsgeschwindigkeit über den Einsatz des idealen Verfahrens. Das Stanzen ist das ökonomischste Verfahren für hohe Losgrößen. In der Serienproduktion kann es sehr kostengünstig sein, wohingegen hohe Einrichtungs- und Instandhaltungskosten diesen Effekt reduzieren können. Sie nehmen direkten Einfluss auf die Bearbeitungskosten und somit auf die Wirtschaftlichkeit eines Verfahrens. Der Stanzprozess hat speziell bei komplexen Formen in Bezug auf die Werkzeugbestückung lange Vorlaufzeiten. Wenn die Stanzwerkzeuge erst einmal eingerichtet sind, sind die Bearbeitungszeiten kurz.
Die Ätztechnik wird bei kleinen bis mittleren Produktionsraten favorisiert, ist aber auch bei großen Stückzahlen wirtschaftlich. Dies ist hauptsächlich auf die Werkzeugkosten zurückzuführen. Das Design der Leadframes wird im Ätzverfahren digital am Computer erzeugt, es müssen keine teuren Werkzeuge hergestellt werden wie beim Stanzen, die sich im Falle einer kurzfristigen Änderung des Designs nur mit Aufwand und zusätzlichen Kosten anpassen lassen.
Änderungen im Design können in wenigen Stunden anstatt in Tagen und Wochen realisiert werden. Aus diesem Grund eignet sich die Ätztechnik für einzelne Prototypen genauso wie für die Massenfertigung. Hinsichtlich der Wiederholgenauigkeit kann die Ätztechnik erforderliche Bauteiltoleranzen konsequent erreichen – ein entscheidender Faktor für die Serienproduktion. „Das bedeutet auch, dass Leadframes im photochemischen Ätzverfahren unendlich oft reproduziert werden können, ohne dass es zu einem Werkzeugverschleiß kommen wird“, ergänzt Markus Rettig.
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