Ausgangspunkt für die Schablonenfertigung sind die vom Kunden bereitgestellten Gerberdaten, die gleichermaßen für die Leiterplattenherstellung genutzt werden. Für höchste Qualitätsansprüche werden alle Schablonen mittels Scantechnik (LPKF-StencilCheck) gegen CAM-Daten geprüft. Weiterhin steht u.a. ein Leica-Messmikroskop zur Verfügung. Die lasergeschnittenen Padstrukturen können vermessen und die Kantenrauigkeit bestimmt werden.
Die Exaktheit der gelaserten SMD-Schablonen sowohl im Design als auch in der Fertigung beeinflusst die Baugruppenqualität maßgeblich. Mittels Laserschneidtechnik werden SMD-Metallschablonen aus hochwertigen Edelstahlrohlingen in hoher Auflösung hergestellt.
| Material | CrNi |
| Materialstärken | 100 – 120 – 150 – 180 – 200 – 250 – 300 µm |
| Maximale Schablonengröße | 650 x 800 mm |
Schnellspannschablonen für die SMD-Bestückung werden alternativ zu gerahmten SMD-Schablonen aus Metall eingesetzt. Die Aufnahmerahmen können bei Verwendung des gleichen Spannsystems universell genutzt werden. Durch den Einsatz sparen Sie nicht nur Zeit, sondern auch Platz.
Für die Aufnahme im Schnellspannrahmen werden am Schablonenrand vorzugsweise an vier Seiten Perforationen platziert. Besonders verbreitet sind die Aufnahmesysteme Vectro / Alpha Tetra, Quattroflex, Zelflex / Essemtec, Paggen und Platefix, jedoch auch kundenspezifische Eigenformen kommen zum Einsatz.
Praktische Zusatzoption – Kantenschutz
Die verschiedensten Loch- und Schlitzausführungen werden in CrNi-Blechen aller verfügbaren Dicken realisiert und ermöglichen eine sichere Montage der Spannsysteme im Drucker. Für die technologisch bedingt scharfkantigen Blechränder empfiehlt sich ein optionaler Kantenschutz.
VectorGuard ist ein vierseitiges Federspannsystem, das auf Löcher und Schlitze zur Ausrichtung verzichten kann. Die Einfassung der Edelstahlschablone erfolgt über ein 5 mm dickes Aluminium-Strangprofil.
| Material | CrNi |
| Materialstärken | 100 – 120 – 150 – 180 – 200 – 250 µm |
| Rahmenformat | 584,2 x 584,2 mm (23“ x 23“) 736,6 x 584,2 mm (29“ x 23“) 736,6 x 736,6 mm (29“ x 29“) |
Durch den Einsatz lasergeschnittener SMD-Schablonen kann das Rework gegenüber dem herkömmlichen Dispensen erheblich vereinfacht werden. Nachdem das von der Leiterplatte abgelötete BGA mit obenliegenden Balls in die bauformabhängige Halterung eingelegt wurde, gewährleistet die zugehörige Reballing-Schablone das sichere Beschicken mit Lotkugeln und das anschließende Reballen unter Wärme. Oft reicht für das Reparaturlöten einmaliges Fluxen der Leiterplattenpads aus. Zusätzlich ist in einer Druckvorrichtung das Aufbringen von Fluxer und Lotpaste mittels einer weiteren baugruppenspezifischen SMD-Schablone möglich. Das so bedruckte Bauteil wird abschließend auf der üblich vorbereiteten Leiterplatte positioniert und gelötet.
| Blechdicke | Fluxer: 100 μm / Lotpaste: 300 μm |
| BGA-Kantenlänge | 5 – 50 mm |
| Lotkugelgröße | 6 – 30 mm |
| Lotkugel-Legierung | Sn 63 / Pb 37, Sn 10 / Pb 90, Sn 95,5 / Ag 4 / Cu 0,5, Sn 96,5 / Ag 3 / Cu 0,5, Sn 97,8 / Ag 1,2 / Cu 0,5 / Ni 0,5 |
Die fortschreitende Miniaturisierung führt zum Einsatz der Flip-Chip-Technik in der Baugruppenfertigung. Lasergeschnittene SMD-Schablonen sind für den Lotpastendruck auf Wafern eine kostengünstige Alternative zum Dispensen oder zu einem chemischen Auftragsverfahren. Für Wafer Bumping-Schablonen sind engste Positionstoleranzen von 10 μm bei Lochdurchmessern von ca. 100 μm und Konizitäten von 15° gefordert. Engste Minimalabstände der Kontaktpads in der Regel um 200 μm und Packungsdichten von über 100 000 Durchbrüchen sind dabei keine Seltenheit.
| Material | CrNi |
| Materialstärke | typischerweise 75 – 100 μm |
Stufenschablonen kommen zum Einsatz, wenn durch die verschiedensten Bauelementeanschlüsse auf einer Leiterplatte der extrem unterschiedliche Lotpastenbedarf nicht mehr alleine durch Modifikation der Padgeometrien bzw. Anpassung der Aperturgröße realisiert werden kann. Des Weiteren können durch die Stufentechnologie größere Höhenunterschiede in der Leiterplattenoberfläche ausgeglichen werden, sodass insgesamt eine optimale Lötverbindung entsteht.
Die Verfahren im Vergleich
| Material | CrNi |
| Materialstärke* | 100 – 125 – 150 – 180 – 200 – 250 – 350 – 500 µm |
| Max. Stufentiefe | max. 50 % bezogen auf Ausgangsmaterial |
| Min. Stufenfläche | 5 x 5 mm |
| Max. Stufenfläche | Rakelbereich |
| Material | CrNi |
| Materialstärke* | 100 – 125 – 150 – 180 – 200 – 250 – 350 – 500 µm |
| Max. Stufentiefe | max. 30 µm |
| Min. Stufenfläche | beliebig |
| Max. Stufenfläche | ca. 25 x 25 mm |
* entspricht höchster Anforderung bzgl. max. Lotpastendicke des Depots
Miniaturisierung der Bauteile und wachsende Bestückungsdichte – oberflächenbehandelte SMD-Schablonen bieten viele Vorteile:
unbehandelte Probe
elektropolierte Probe
Durch die zunehmende Miniaturisierung der Bauteile spielt der Lotpastendruck bei der SMD-Fertigung eine immer entscheidendere Rolle. Das Auslöseverhalten der Paste hängt dabei maßgeblich von der Oberflächengüte der Metallschablone ab.
Das Elektropolierverfahren bietet die Möglichkeit, die Oberflächenqualität in den Durchbrüchen reproduzierbar zu verbessern: Mikrorauigkeiten werden auf teilweise unter 1 µm verringert, Padkanten werden vollständig entgratet und die Oxidschicht wird von der Padwandung entfernt.
Das Verfahren
In einer flachen Wanne wird unter Verwendung eines aufgeheizten Elektrolyten zwischen Anode (Unterlage und Schablone) und Kathode (Polierkopf) ein elektrisches Feld erzeugt. Durch den elektrischen Ladungsaustausch zwischen metallischem Werkstück und flüssigem Elektrolyten erfolgt eine elektrochemische Abtragung des Werkstoffs im µ-Bereich.
Die Ergebnisse des Elektropolierverfahrens im Vergleich zur Referenzprobe zeigen sich in den elektromikroskopischen Aufnahmen des Durchbruchs:
