Titel Stanze

Inhouse-Prototyping bei den Systemelektronikern

Schüler arbeiten am Fräsbohrplotter
Die beiden LPKF Protomat S63 Fräsbohrplotter in der Werkstatt des 3. Lehrjahres
Ein LPKF Fräsbohrplotter S63 mit Vacuumtisch und Platine
Die Oberseite der ersten gefrästen Schülerplatine.
Die Unterseite der ersten gefrästen Schülerplatine.
Der Schüler Florian Storz und seine gefräste Platine.

In der Ausbildungswerkstatt der Systemelektroniker wurden zwei Fräsbohrplotter neu angeschafft. Mit diesen CNC-gesteuerten Fräsmaschinen können Leiterplatten gefräst und gebohrt werden. Im Gegensatz zu dem bisher angewandten Ätzverfahren kann dabei ganz auf Chemie verzichtet werden.

In der Elektronikausbildung werden Prototypen von Leiterplatten nach vorgegebenen Schaltplänen hergestellt. Dazu wird zuerst der Stromlaufplan in eine Entwurfssoftware für Leiterplatten eingegeben. Mit dieser Software wird auch das Leiterplatten-Layout erstellt.

Mit Hilfe eines CAM-Prozessors (CAM - Computer Aided Manufacturing) werden die Daten zur Ansteuerung der Fräsbohrplotter am Schülerarbeitsplatz erzeugt. Diese werden vom Rechner der Maschinen eingelesen, bei Bedarf nachbearbeitet und dann für den Bohr- und Fräsvorgang verwendet. Dabei kann entschieden werden, ob das nicht benötigte Kupfer auf der Platinen-Oberfläche entfernt oder ob nur die Kontur der Leiterbahnen und der Bohrungen gefräst wird.

Die Leiterplatten werden mit Hilfe von Unterdruck auf den Tisch der Maschine gespannt. Durch Referenzbohrungen in der Platine und einer Kamera kann der Fräsbohrplotter auch bei zweiseigen Leiterplatten, die beidseitig bearbeitet werden, exakt deckungsgleich fräsen.

Die erste durch einen Auszubildenden gefertigte Leiterplatte ist eine zweiseitige Controllerplatine der Lehrgangsarbeit „Funktionsgenerator“. In diesem Gerät finden sich Platinen mit analoger und digitaler Elektronik. Dabei werden auch programmierbare Logik und ein Mikrocontroller eingesetzt.

Anwendung von Leiterplatten Prototyping in der Industrie:

Insbesondere in der Entwicklungsphase gilt es zeitsparend und vor allem flexibel Prototypen anfertigen zu können. Dadurch können Ideen getestet und Änderungen ohne großen Aufwand umgesetzt werden. Das Prototyping-Verfahren erstellt aus der bloßen Idee eine Muster-Leiterplatte, aus welcher letztlich das neue Produkt hergestellt wird.

Die Vorteile des chemiefreien Verfahrens liegen auf der Hand: Dadurch, dass auf eine separate Bohrmaschine, auf Belichter, Chemie- und Spülbäder verzichtet werden kann, reduziert sich nicht nur der Platzbedarf - auch der Wartungs- und Pflegeaufwand ist deutlich geringer. Anwender benötigen keine besondere Chemie-Ausbildung und keine speziellen Lagermöglichkeiten, und die chemiefreie Anwendung ist umweltverträglich.

Text/Bilder: Hermann Fleig

19.12.2018