Fräsen

Trotz voranschreitender Entwicklung in der Lasertechnik, ist das Fräsen einer Leiterplatte immer noch ein wesentlicher und dominierender Arbeitsschritt. Im industriellen Umfeld wird der Fräsprozess (mechanischer Bearbeitungsschritt) allerdings hauptsächlich zum Freistellen der Leiterplatte, zur Nutzentrennung oder zur Fertigung innerer Konturmerkmale (Fräs-/Trenngräben zur Erhöhung der Kriechstromstrecken) angewendet. Sicherlich gibt es auch die Möglichkeit die Kupferstruktur / Leiterbild einer doppelseitigen Platine mittels Fräsplotter zu erstellen, jedoch soll dies hier ebenso wenig beachtet werden, wie auch auf das Fräsen von Prepregs eingegangen werden soll. Eventuell wird dies einmal ergänzt werden.

Oftmals vergessen oder außer Acht gelassen, sind die Festlegungen der LP-Hersteller, dass Bohrungen größer als ca. 6,4mm bereits als Fräsweg angesehen werden und eben so auch realisiert werden. Neben dem durchgängigen Fräsen (Fräser durchtrennt gesamten Querschnitt /Dicke der LP) ermöglicht auch das sogenannte Niveaufräsen weitere Bearbeitungsmöglichkeiten einer LP. Dieses Niveaufräsen findet dort Anwendung, wo Bauteile oder Komponenten in die Leiterplatte versenkt verbaut werden müssen. Auch das Ritzen – oftmals der äußeren Leiterplattenkontur – ist eine Art dieser Fräsanwendung. Dadurch wird das nachträgliche Brechen oder Abtrennen von Leiterplattenteilen oder Leiterplattenvereinzelung bei einer Nutzentrennung ermöglicht. An dieser Stelle sei der Hinweis erlaubt, dass das v-förmige Ritzen die seitliche Oberfläche (Querschnitt) des Basismaterials gegenüber dem geraden Trennen vergrößert. Dies kann Fehlerbilder zur Folge haben, da durch die vergrößerte Oberfläche des Glasfasergewebes mehr Umgebungsfeuchtigkeit aufgenommen werden kann. Dies kann zum früher einsetzenden Aufquellen der LP führen, zumeist vom Rand her. Es sollen allerdings auch keine Schreckensgeschichten erzählt werden. Es handelt sich um eine durchaus gängige Praxis, allerdings kann das Wissen um diesen Fakt nicht schaden. Will man dieses Problem von Anfang an umgehen, kann man die Nutzen auch durch Stegfräsungen voneinander trennen. Lediglich kleine Stege von ca. 1…1,5mm halten den Liefernutzen zusammen. In diese Stege kann man bei Bedarf auch noch kleine Bohrungen (0,25 oder 0,3mm) einarbeiten. Das erleichtert das nachträgliche Trennen oder Abbrechen der Leiterplatten. Ansonsten trennt eine umlaufende Fräsung von 2,4mm die einzelnen Leiterplatten des Nutzens. Sind alle Leiterplatten „abgebrochen“ worden, bleibt nur der sogenannte Nutzenrahmen übrig.

Die Außenkontur soll zu allen Leiterbildstrukturen einen Mindestabstand von 0,5mm nicht unterschreiten (oftmals auch 0,2mm; Herstellereigene Angaben beachten/erfragen). Eine Ausnahmestellung nehmen hierbei Powerplanes, HF-Erfordernisse oder die allgemeine Notwendigkeit der Kantenkontaktierung (Kühlzwecke, EMV, Goldzungenkontakte, …) ein. Die kantige Außenkontur der Leiterplatte ist schon lange kein Muss mehr. Aufpreislos fertigt nahezu jeder LP-Hersteller jegliche Form der Außenkontur. Man sollte sich allerdings auch hier über die Vorgaben seines Herstellers erkundigen. Manche LP-Hersteller binden dies an bestimmte Fräsdurchmesser, beispielsweise 2,0 oder 2,4mm. Unterschreitet man die gebotene Grenze, weil man beispielsweise einen Schlitz von 1,8mm (Werkzeugwechsel notwendig) in die Außenkontur einarbeiten muss, wird dies gesondert betrachtet und ist dadurch auch mit zusätzlichen Kosten verbunden. Allerdings ist es folglich egal, ob jemand lieber eine eckige Leiterplatte designt oder lieber abgerundete Ecken bevorzugt – reine Geschmackssache mit praktischen Aspekten. Beide Konturen können durchaus Sinn machen. Anders sieht es da schon bei der Innenkontur aus. Die Kosten für zusätzliche Fräswege zur Erstellung der Innenkontur, werden zumeist in Rechnung gestellt – meist mit moderaten Preisen. Man sollte allerdings beachten, dass die Innenecken der Konturen minimal den Radius des geforderten Fräswerkzeuges besitzen können. Folglich besitzen Innenfräsungen immer einen Radius. Besonders beim Einsetzen von eckigen Komponenten sind hier sorgfältige Überlegungen durchzuführen. Missachtet man dies, kann es passieren, dass diese Aussparungen nachbearbeitet werden müssen. Die Nachteile der Verschmutzung und Verwindung der LP beim spanenden Arbeitsschritt (Feilen, Aalen, …) liegen auf der Hand. Umgehen kann man dieses Problem, in dem man je nach Anwendungsfall zusätzliche (kleine) Freistellungsbohrungen in allen Ecken platziert, so dass den Eckkanten des Bauelementes ausreichend Spielraum zum Einsetzen geboten werden.