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Schablonen mit Permanentbeschichtung

Rot schimmernd die Grenzen des Machbaren verschieben
Schablonen mit Permanentbeschichtung

Die Druckspezialisten von ASM Assembly Systems versprechen mit ihrer Permanentbeschichtung DEK NanoUltra eine deutliche Verbesserung der Transfereffizienz beim Lotpastendruck– bei Fine-Pitch-Anwendungen ein topaktuelles Thema.

Die Miniaturisierung stellt den Schablonendruck vor besondere Herausforderungen. Wie klein und eng nebeneinander lassen sich Lotpads angesichts der physikalischen Grenzen des Verfahrens drucken? Das bekannte Problem: das für den Schablonendruck ungünstiger werdende Verhältnis von Fläche und Wandstärke der Aperturen (Area Ratio) zur Fläche der Pads in Fine-Pitch-Anwendungen lässt die Druckqualität sinken. Durch die relativ größeren Wandflächen haftet das Lot zu stark an der Schablone und trennt sich nicht sauber. Die Effekte: zu kleine oder verwischte Depots, schwankende Volumen, schnelle Verunreinigung der Schablonenunterseite und dadurch kurze Schablonenreinigungszyklen. Hat man es ausschließlich mit sehr kleinen Bauelementen zu tun, lässt sich diesen Effekten durch dünnere Schablonen entgegenwirken.

Doch meist haben es die Elektronikfertiger mit einem Mix an Bauelementgrößen zu tun, bei denen andere Bauteile gegebenenfalls eine dickere Schablone erfordern würden. Eine teure und bei weitem nicht für jedes Layout geeignete Lösung könnte dann eine Stufenschablone sein.
Vorzuziehen wäre eine Lösung, die das Druckbild von kleinen Aperturen bei unveränderter Stärke der Schablone verbessert. Der Ansatz: Beschichtungen, die die Oberflächeneigenschaften von Schablonen im Sinne einer höheren Transfereffizienz verändern.
Dickere Beschichtung für feinere Ergebnisse
Bei der DEK NanoUltra Schablone haben sich die Druckspezialisten aus dem ASM Team bewusst für eine dauerhafte, thermisch fixierte Beschichtung entschieden, die ab Werk aufgetragen wird. Der Vorteil gegenüber manuell auftragbaren Beschichtungen ist die deutlich höhere Qualität und Gleichmäßigkeit der Beschichtung sowie deren Haltbarkeit. Ziel ist es, die Funktion über die ganze Schablonenlebensdauer zu erhalten. Gerade für den Ultra-Fine-Pitch-Bereich gibt NanoUltra so längerfristige Prozesssicherheit schon ab dem ersten Druck.
Entwickelt wurden die neue Permanentbeschichtung und der Aufbringungsprozess zusammen mit FCT Companies. DEK NanoUltra Schablonen haben eine dauerhafte, zwischen 2 und 4 µm dicke Beschichtung – auf der Unterseite und an den Wänden der Aperturen. Umfangreiche Tests zeigen: die Beschichtung auf der Unterseite verbessert und beschleunigt die Reinigung, die Beschichtung an den Wänden der Aperturen erhöht die Transfereffizienz der Lotpaste deutlich. Unter dem Mikroskop zeigen sich sauber abgegrenzte, gleichmäßige Depotvolumina.
Rötlich schimmernd mit vielversprechenden Werten
Die Haltbarkeit der Schablonen, die sich an einem rötlichen Schimmer der Beschichtung einfach erkennen lassen, wird vorrangig vom Prozessparameter Rakeldruck bestimmt. Ein Anwender aus der Automobilelektronik gab die Rückmeldung, dass in seiner Fertigung DEK NanoUltra auch nach 60.000 Rakelzyklen noch funktioniert. Der Reinigungszyklus wurde bei der neuen Schablone von ‚alle 5 Leiterplatten‘ auf ‚alle 50 Leiterplatten‘ hochgesetzt, und diese Parameter gelten immer noch.
Mit der neuen Schablone zielt ASM auf Fine-Pitch- und Ultra-Fine-Pitch-Anwendungen ab, deren Prozessqualität der Elektronikfertiger verbessern will oder muss. Ein weiterer Vorteil für die Elektronikfertiger: die mit der Beschichtung erreichbare Verbesserung der Transfereffizienz macht es vielfach möglich, auf Stufenschablonen, deren Kosten und Prozessunsicherheiten zu verzichten. Testergebnisse zeigen: bei feinen Aperturen mit Area Ratios  0,60 erhöht sich die Transfereffizienz der Lotpaste um bis zu 40 Prozent. Dieser Effekt wirkt aber nicht nur positiv auf die Druckqualität allein: gleichzeitig sinkt der Bedarf an Lotpaste, für zeitraubende Reinigungsprozesse und teure Verbrauchsmaterialien, außerdem geht die Nacharbeit zurück. Die Zahl der Reinigungszyklen und deren Kosten werden reduziert. Durchsatz und Produktivität von Drucker und Linie steigen, die realen Zykluszeiten im Drucker verkürzen sich. Der geringe Mehrpreis für die dauerhafte Beschichtung von DEK NanoUltra rechnet sich schnell.
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