PCB-Bohren vs. Laserbohren: Was ist der Unterschied und wann sollte man beide verwenden?

Das Bohren ist einer der wichtigsten Schritte bei der PCB-Herstellung. Jede Durchkontaktierung, jedes Bauteilloch und jede Zwischenschichtverbindung hängt von der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bohrungen ab.

Da PCB-Designs immer dichter werden, stehen viele Ingenieure vor der gleichen Frage:

Soll ich mechanisch oder mit dem Laser bohren?

Die Antwort hängt ab von Lochgröße, Schichtstruktur, Kostenziele und Anwendungsanforderungen. Dieser Artikel erklärt, wie beide Bohrverfahren funktionieren, welche Unterschiede es gibt und wie Hersteller wie TOPFAST entscheiden, welches Verfahren angemessen ist.

Was ist mechanisches PCB-Bohren?

Mechanisches Bohren verwendet rotierende Bohrer um Löcher durch den Leiterplattenstapel zu erzeugen.

Wie mechanisches Bohren funktioniert

• CNC-gesteuerte Bohrmaschinen
• Wolframkarbid-Bohrer
• Geeignet für Durchgangslöcher und größere Durchkontaktierungen

Das mechanische Bohren ist die häufigste und kostengünstigste Bohrmethode in der PCB-Herstellung.

Typische Fähigkeiten des mechanischen Bohrens

• Mindestlochgröße: ~0,15-0,20 mm (je nach Dicke)
• Geeignet für Durchgangslochbohrungen
• Stabil und skalierbar für die Massenproduktion

Bei TOPFAST wird das mechanische Bohren für die meisten starren Standard-PCB-Designs verwendet.

Was ist PCB-Laserbohren?

Beim Laserbohren wird ein fokussierter Laserstrahl um Material abzutragen und sehr kleine Löcher zu erzeugen.

Wie Laserbohren funktioniert

• Hochenergetische Laserpulse
• Kein Körperkontakt
• Äußerst präziser Materialabtrag

Das Laserbohren wird hauptsächlich eingesetzt für Mikrovias in HDI-Platinen.

Typische Leistungsmerkmale des Laserbohrens

• Lochgröße: so klein wie 0,05-0,10 mm
• Verwendet für Blind Vias
• Begrenzte Bohrtiefe (in der Regel eine Schicht nach der anderen)

Das Laserbohren ermöglicht Verbindungen mit hoher Dichte, die durch mechanisches Bohren nicht erreicht werden können.

Hauptunterschiede zwischen mechanischem und Laserbohren

Lochgröße Kapazität

• Mechanisches Bohren: begrenzt durch die Stärke des Bohrers
• Laserbohren: ermöglicht ultrakleine Mikrovias

Über Typunterstützung

Beschränkungen des Seitenverhältnisses

• Mechanisches Bohren: begrenzt durch Lochdurchmesser und Plattendicke
• Laserbohren: geringe Tiefe, geringes Aspektverhältnis

Die Streckgrenzen sind ein wichtiger Faktor bei der Wahl des Bohrverfahrens.

Kostenvergleich

• Mechanisches Bohren: niedrigere Kosten
• Laserbohren: höhere Kosten aufgrund von Ausrüstung, Verarbeitungszeit und Ertragskontrolle

Laserbohren sollte verwendet werden nur wenn die Anforderungen an die Konstruktion die Kosten rechtfertigen.

Wenn maschinelles Bohren die beste Wahl ist

Mechanisches Bohren ist ideal, wenn:

• Lochgrößen sind ≥ 0,20 mm
• Durchgangslöcher sind zulässig
• Kosteneffizienz ist entscheidend
• Design erfordert kein HDI-Routing

Für den Großteil der Industrie-, Verbraucher- und Leistungselektronik ist das mechanische Bohren nach wie vor die optimale Lösung.

Wenn Laserbohren notwendig ist

Laserbohren wird notwendig, wenn:

• Mikrovias sind erforderlich
• HDI PCB-Architektur wird verwendet
• Die Routingdichte ist extrem hoch
• Platinengröße oder Lagenzahl müssen minimiert werden

Zu den üblichen Anwendungen gehören:

• Smartphones
• Wearables
• Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsgeräte

Herausforderungen bei der Herstellung von Laserbohrungen

Aus Sicht der Hersteller bringt das Laserbohren neue Möglichkeiten:

• Höhere Prozesskomplexität
• Strengere Anforderungen an die Materialverträglichkeit
• Erhöhter Prüfaufwand
• Geringere Ertragsempfindlichkeit

Bei TOPFAST wird das Laserbohren sorgfältig geprüft, um zu gewährleisten, dass es realer Funktionswertund nicht nur eine Design-Neuheit.

Design-Tipps zur Optimierung der Bohrkosten

Konstrukteure können die Bohrkosten senken, indem sie:

• Unnötige Mikrovias vermeiden
• Standardisierung der Lochgrößen
• Reduzierung der Gesamtzahl der Bohrungen
• Verwendung von Durchgangslöchern, wo immer möglich
• Anpassen der Via-Struktur an die Produktionskapazität

Eine frühzeitige DFM-Überprüfung zeigt oft Möglichkeiten auf lasergebohrte Vias durch mechanische Alternativen ersetzen.

Wie sich die Wahl der Bohrung auf die Zuverlässigkeit von Leiterplatten auswirkt

• Schlechte Bohrqualität kann zu Rissbildung führen
• Inkonsistente Lochwände beeinträchtigen die Zuverlässigkeit der Beschichtung
• Vias mit hohem Aspektverhältnis erhöhen das Risiko thermischer Belastung

Mechanisches Bohren bietet im Allgemeinen stärker durch Zuverlässigkeit für dickere Platten, während das Laserbohren die Dichte erhöht, aber eine sorgfältige Prozesskontrolle erfordert.

Die Sicht des Herstellers: Wie TOPFAST die Bohrverfahren auswählt

Bei TOPFAST basiert die Auswahl der Bohrmethode auf folgenden Kriterien:

• Elektrische Anforderungen
• Strukturelle Zuverlässigkeit
• Stabilität der Ausbeute
• Herstellungskosten insgesamt

Anstatt auf fortgeschrittene Prozesse zu setzen, konzentriert sich TOPFAST auf produktionseffiziente Lösungen, die Leistungsanforderungen ohne unnötige Kosten erfüllen.

Schlussfolgerung

Sowohl das mechanische Bohren als auch das Laserbohren spielen in der modernen Leiterplattenfertigung eine wichtige Rolle.

• Mechanisches Bohren bietet Kosteneffizienz, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit
• Laserbohren ermöglicht Designs mit hoher Dichte und Mikrovias

Das Wissen um die Stärken und Grenzen der einzelnen Methoden ermöglicht es Designern, fundierte Entscheidungen zu treffen, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten.

Mit fertigungsorientierter Anleitung, TOPFAST hilft Kunden bei der Auswahl der richtigen Bohrtechnologie für jede PCB-Anwendung.

Weiterführende Lektüre

PCB-Herstellungsprozess Schritt für Schritt erklärt

Herstellung von Innenlagen erklärt: Die Grundlage der PCB-Herstellung

Mechanisches Bohren vs. Laserbohren FAQ