Blütezeit des Schablonendrucks

Wirft man einen Blick in eine moderne SMT-Fertigungslinie, so steht am Anfang meist ein Sieb- bzw. Schablonendrucker, der die Lotpaste auf die Leiterplatte aufbringt. Dieser Prozessschritt ist allgemein weit verbreitet, weil er einfach und damit auch kostengünstig ist. So einfach und kostengünstig ist er aber nur auf den ersten Blick, denn wie man in Fachkreisen weiß, rekrutieren sich rund 60 bis 70 % aller Fertigungsfehler allein aus diesem Prozesschritt. Damit sind Kosten zur Fehlerbehebung verbunden und es scheint auch nicht so einfach zu sein, die Fehlerrate dieses einfachen Prozesses deutlich zu senken. Allerdings gibt es derzeit wohl auch keine Alternative zum Lotpastendruck – denn diese würde wahrscheinlich umgehend eingesetzt werden. Die gesamte Branche arbeitet aber fieberhaft an der Verringerung der Fehlerrate.

Die bereits vor Jahren angestellten Versuche, mit festen Lotdepots die Fehleranfälligkeit der aufgedruckten Lotpaste zu verringern bzw. ganz zu beseitigen, schlugen fehl. Die beiden eingesetzten Verfahren Optipad und Sipad konnten sich in der Industrie nicht durchsetzen. Heute versucht die Firma BOS einen erneuten Anlauf, den Lotpastendruck mit festen Lotdepots, die im Tauchverfahren aufgebracht werden, mit einem weniger fehlerbehafteten Verfahren zu ergänzen bzw. zu ersetzen. Ein weiterer Ansatz die Fehlerhäufigkeit des Lotpastendrucks zu reduzieren, ist die Inspektion der Lotpaste direkt nach dem Schablonendruck. Dabei gibt es zwei Philisophien: einmal die optische Inspektion direkt auf der Druckmaschine oder auf separaten Inspektionsmaschinen. Die Verfechter des Einsatzes separater Inspektionssysteme argumentieren damit, dass diese Lösung schneller sei und damit einen höheren Durchsatz verspreche. Dem halten die Anhänger der kombinierten Lösung entgegen, dass ein zweites System nötig sei, das höhere zusätzliche Kosten verursache und mehr Raum beanspruche. Die Entscheidung, welche Art der Inspektion für seine Fertigung optimal ist, liegt wieder einmal beim Anwender.

Doch trotz seiner Nachteile soll sich – so die Meinung von Experten – wird der Schablonendruck in viele neue Bereiche vordringen. Einer davon ist der Druck von Klebern zur Fixierung von Bauteilen auf Leiterplatten oder mit Leitklebern als Ersatz für die Lotpaste. Allerdings ist dieser Prozess durch die unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Kleber (z.B. Konsistenz, Aushärteverhalten) nur schwerlich in ein allgemeines Korsett, sprich generelle Verarbeitungsrichtlinien, zu pressen. Die Entwicklung bei den modernen Bauteilgehäusen hin zu Flip-Chip, CSPs und Wafer-Bumping, sollen dem Schablonendruck Einsatzgebiete eröffnen, die bisher von Techniken wie Sputtern, Electro-Plating und Photolithographie beherrscht wurden. So jedenfalls die Meinung einiger Experten. Damit soll der Schablonendruck zur Material-Depositions-Technik Nummer 1 in der Elektronik avancieren. Derzeit sind mit der Drucktechnik 80-µm-Strukturen in der Massenfertigung aufzubringen, bei entsprechenden Verbesserungen bei Lotpaste, Schablonen und Druckmaschinen könnten es noch kleinere Geometrien werden und erst die physikalischen Grenzen den Einsatz des Schablonendrucks stoppen. So betrachtet könnte dem Schablonendruck tatsächlich die Blütezeit noch bevorstehen.

Wolfgang Patelay