Vielfalt im Griff

Genauso ist es mit den Schablonen. Der Einkäufer sieht ein gelochtes Blech, das sich nur in der Anzahl der Löcher unterscheidet. Der Technologe erkennt in der scheinbar willkürlichen Öffnungsverteilung eine Ansammlung von vielen unterschiedlichen Öffnungsgruppen, die ihm vertrauten Bauformen repräsentieren. Je nach Produkt lassen sie sich zu unendlich vielen Varianten kombinieren und je nach Anforderungen des Gesamtprozesses werden Anpassungen am Öffnungsbild notwendig. Eine Vielzahl von Schablonenoptionen wie Formanpassungen, Stufentechnologie, Oberflächenveredelungen werden sinnvoll genutzt, um eine fehlerfreie und damit effiziente Produktion sicherzustellen. Die Erstellung der Schablonendaten ist gemeinsam mit der Fertigungsqualität der Schablone die größte Stellschraube für die Qualität des gefertigten Elektronikprodukts und die Effizienz der Produktionslinie. Unter dem Strich heißt das: Wer hier nicht fehlerfrei arbeitet, verteuert seine Elektronikproduktion. Also Augen auf bei der Layout- Festlegung und der Entscheidung für eine Schablonenqualität: Same same, but very different!

Die moderne Schablonentechnologie bietet dem Technologen viele Möglichkeiten auf die unterschiedlichen Anforderungen aus dem Fertigungsprozess zu reagieren. Wichtig ist es die Möglichkeiten zu kennen und anwenden zu können. Hier unterstützt das Team der Kundenbetreuer unsere Kunden bei der Auswahl und Anwendung der richtigen Schablonenoptionen. Die kontinuierlich fortschreitende Miniaturisierung der Elektronikprodukte bringt, in Kombination mit immer feineren Rastern und kleineren Öffnungsgrößen, neue Anforderungen an das zu bedruckende Substrat, die Leiterplatte. Wirkungsvolle Maßnahmen sind notwendig, um solche feinen Strukturen reproduzierbar im Fertigungsumfeld drucken zu können.

Die aktuell kleinste am Markt schon teilweise verfügbare Bauform ist zweipolig und trägt die Bezeichnung 0201 (metrisch). Der Begriff 0201 ist uns aus dem zölligen Bauformensystem bekannt. Wichtig ist hier der Zusatz metrisch, der bedeutet, dass hier die Zahlengruppen nicht für jeweils zwei bzw. ein Hundertstel Zoll, also eine Kantenlänge von (0,5×0,25)mm² stehen, sondern eine Größenangabe in Millimetern ankündigen: also (0,2×0,1)mm² Kantenlänge. Damit ist die Fläche des metrischen Bauteils um mehr als den Faktor 6 kleiner als die zöllige Variante! Speziell diese sehr kleinen Bauteile in Kombination mit sehr großen Bauformen, wie Stecker, Leistungsbauteile oder Abschirmungen, stellen den Druckprozess vor große Herausforderungen. Besonders die Topografie und die Positionsgenauigkeit des zu bedruckenden Substrats gewinnen erheblich an Bedeutung für den Druckprozess. Die Umsetzung des Kundenwunsches nach einer bestmöglichen Umsetzung der CAD-Daten in ein optimal funktionierendes Druckwerkzeug erfordert zusätzliche theoretische Prüfschritte bei der Layout-Erstellung. Nur so ist es möglich den Wissensvorsprung der Technologen zuverlässig in das Layout des Druckwerkzeuges zu überführen.

Das Flächenverhältnis ist weitläufig bekannt und ermöglicht eine Aussage zum Auslöseverhalten der Lotpaste aus der Schablone.

Die Lotkugelregel hat erst in den letzten Jahren ihren Einzug in die Elektronikfertigung gefunden. Sie prüft die mögliche Auflösung des mit der Lotpaste gewählten Metallpulvers ab.

Sehr kleine Bauformen können zwar mit der Stufentechnologie der Christian Koenen GmbH abgebildet werden, aber nicht immer ist es möglich diese Stufen auch mit dem Rakel abzubilden. Daher ist hier eine Detailprüfung der Stufenabmessungen bei der Layout-Erstellung notwendig.

Positionsgenauigkeit: Die Miniaturisierung der Produkte führt zu höheren Einzelplattenanzahlen im Nutzen. Damit werden die Leitplatten tendenziell größer bei immer feineren Strukturen. Es ist zu beachten, dass nur bei einem maximalen Versatz des gedruckten Pastendepots zum Kupfer-Pad von der halben Pad-Breite noch die Möglichkeit besteht eine einwandfreie Lötverbindung zu erzeugen. Das setzt allerdings voraus, dass der Abstand zwischen den Kupfer-Pads mindestens der Pad-Breite entspricht.

Höhengleichung: Sie ist 2014 von Christian Koenen aufgestellt worden, um die Auflösung der Paste mit der Dicke der Schablone abzugleichen. Die Notwendigkeit der Formel entsteht aus neuen sehr kleinen Bauformen, die sehr geringe Schablonendicken erfordern, wie zum Beispiel 0201 (metrisch). Wird diese Prüfung nicht bestanden nimmt das Rakel einen erheblichen Anteil der Lotpartikel wieder mit aus der Öffnung.

Miniaturisierung, kleinere Stückzahlen und die Komplexität der Baugruppen steigern die Ansprüche an die Elektronikproduktion. Daher gewinnt die Vorplanung der Prozesse, speziell beim Druckprozess, immer mehr an Bedeutung. Für den Fertigungstechnologen ist es wichtiger denn je alle theoretischen Vorbetrachtungsmöglichkeiten auszuschöpfen, die Grenzwerte aufzeigen und schon vor der Fertigung des ersten Prototypen kritische Geometiren im Öffnungsdesign, ungeeignete Materialien oder ungünstige Pastenvolumen erkennen lassen. Dazu gehört neben der Formel für das Flächenverhältnis, der Lotkugelregel, den Vorgaben für den Einsatz der Stufentechnologie, der Ermittlung des maximal zulässigen Positionsversatzes, der Höhengleichung auch eine Lotvolumenberechnung bei kritischen Bauteilformen. Nur so ist eine Stabilisierung des Prozesses schon für die erste Leiterplatte des Produktes möglich.

Zusammen mit einer konstanten und hohen Qualität des Druckwerkzeuges sichert das Ihre Wettbewerbsfähigkeit am Markt. Die Christian Koenen GmbH berät und unterstützt Sie bei diesen Aufgaben und in allen anderen Belangen des technischen Drucks. Dabei steht in erster Linie das Ziel Ihnen einen effizienten Druckprozess zu ermöglichen, der Ihre Ressourcen schont und damit die Umwelt entlastet.

Dipl.-Ing. (FH) Harald Grumm, geboren 1972, absolvierte 1996 erfolgreich seinen Abschluss zum Dipl.-Ing. (FH) der Feinwerk- und elektronischen Gerätetechnik und arbeitete von 1996–1998 als Werkstudent bei der Fa. Siemens in Berlin. Er wechselte 1998 zur Firma Speedline Technologies in den Bereich Schablonendruck und Lötanlagen als Applikationsingenieur, den er bis 2001 betreute. Nach einem Jahr bei Siemens Dematic wechselte er 2002 zu Ekra, wo er ein Jahr später die Leitung des Bereichs Applikation übernahm. 2005 verließ er das Unternehmen und war bis 2007 als Produktmanager für Sieb- und Schablonendruck bei Ersa tätig. Seit Ende 2007 ist er der Leiter Applikation & Entwicklung der Christian Koenen GmbH und betreut dort das Applikationslabor. Seine Spezialgebiete sind die Drucktechnik in der Elektronikindustrie und Prozessoptimierung. Herr Grumm hält regelmäßig Fachvorträge und führt Schulungen durch.

Das Unternehmen Christian Koenen ist Technologie- und Marktführer in der Fertigung von hochpräzisen Metallschablonen und Präzisionssieben in Europa für den technischen Druck. Die Produkte werden in alle Bereiche der Elektronikfertigung geliefert. Das Unternehmen hat als einziger Schablonen- und Siebhersteller ein hauseigenes Labor für Forschung und Entwicklung. Durch den Zusammenschluss der Christian Koenen GmbH und Koenen GmbH erweitert sich das Expertenteam, die Technologien für die Praxis entwickeln und es wird in weitere hochmoderne Anlagen und Geräte investiert. Der Vorteil für die Kunden, sie haben Zugriff auf das gebündelte Know-how für die Schablonen- und Siebtechnologie.