Bedeutung für die elektronische Baugruppenfertigung wächst
Durch den steigenden Anteil von Mischbestückungen haben Stufenschablonen in der elektronischen Baugruppenfertigung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Als Mischbestückung bezeichnet man Varianten, bei der sowohl sehr große als auch sehr filigrane Bauteile auf der gleichen Leiterplatte bestückt werden. Große Bauteile erfordern mehr, kleine Bauteile weniger Lotpastenvolumen. Wenn die Pastenauftragsmenge nicht mehr ausreichend über die Anpassung der Padgrößen reguliert werden kann, kommen Stufenschablonen zur optimalen Abstimmung der Lotpastenvolumina zum Einsatz.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für Stufenschablonen ist z.B. das Ausgleichen zu hoher Via Hole Pluggings. Bei diesem Verfahren werden Plugs, die nicht absolut plan zur Leiterplattenoberfläche gefertigt sind, durch eine Aussparung auf der Schablonenunterseite abgedeckt. Dadurch werden ein künstlicher Absprung im Druckprozess und eine damit verbundene Druckverschmierung vermieden. Hierbei kann eine beliebige Anzahl von Aussparungen unterschiedlicher Tiefen in die Stufenschablone eingearbeitet werden.

Führender Hersteller für Stufenschablonen in Europa
Als europäischer Technologie- und Marktführer in der Fertigung von hochpräzisen Metallschablonen bietet die Christian Koenen GmbH ihren Kunden nicht nur ein Präzisionswerkzeug sondern auch eine umfassende Prozessunterstützung. Das Unternehmen hat als einziger Schablonenhersteller ein hauseigenes Labor für Forschung und Entwicklung – das Application Center. Das Application Center verfügt über hochwertige Druck- und Messtechnik sowie erfahrene Prozesstechnologen. Es werden neue Technologien entwickelt, bestehende Produkte perfektioniert und Kunden bei der Prozessevaluierung unterstützt. Weiterhin betreibt das Unternehmen Grundlagenforschung für den technischen Druck. Somit steht auch den Kunden und Partnern eine Plattform für Schulungen, Druckversuche und Forschungsaufgaben zur Verfügung.

Hohe Qualität und Performance im Druckprozess
Weit mehr als zwanzig Parameter wirken sich bereits beim Schablonendruck auf die Qualität und die Performance der Fertigungslinie aus. Bei der Herstellung elektronischer Baugruppen kann der Druckprozess bis zu 65 % der Fehler verursachen. Ein angepasstes Layout in Kombination mit einem optimalen Auslöseverhalten ist entscheidend für den Produktionsverlauf, denn nur eine stabil laufende Fertigungslinie ist wirtschaftlich. Die technische Einrichtung ermöglicht den Kunden die Auslagerung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Verbesserung des Druckprozesses. Dies verschafft wertvolle Produktionszeit, da die Leistung der Fertigungslinie nicht beeinträchtigt wird. Bei der Christian Koenen GmbH erhalten die Kunden eine fundierte Prozessberatung von Experten: Die Anpassung der Prozesse wird von den Experten mit Kundenparametern und -materialien durchgeführt. Die stetige Weiterentwicklung der Produkte sichert den Kunden langfristig einen Vorteil gegenüber dem Wettbewerb.

Anforderungen an den Fertigungsprozess
Genau hier beginnt die Betrachtung der kritischen Punkte, die bei der Definition der richtigen Schablone berücksichtigt werden müssen. Eine Vielzahl von Einflussfaktoren wirken auf den Druckprozess. Gerade komplexe Baugruppen mit einem umfangreichen Bauteilspektrum stellen hohe Anforderungen an die Planung und Durchführung des Fertigungsprozesses. Es ist sehr wichtig, im Vorfeld die richtigen Entscheidungen zu treffen, die eine einwandfreie Produktion erlauben. Das beginnt bei den Toleranzen der Leiterplatte, geht über ein stabiles Öffnungslayout der Druckschablone, der richtigen Lotpastenauswahl und endet erst mit dem fehlerfrei gefertigten Produkt. Es besteht bei sehr kleinen Bauteilen eine Diskrepanz zwischen dem wirklichen Pastenbedarf der Lötverbindung und der reproduzierbaren Druckbarkeit kleiner Lotpastenmengen. Es gilt die Grundregel: die Öffnungen in der Schablone so groß wie möglich und dabei so klein wie nötig zu dimensionieren. Denn: Große Öffnungen sind besser druckbar. Somit müssen verschiedene Berechnungen bzgl. dem Füllverhalten der Schablonenöffnungen im Druckprozess, sowie das Auslöseverhalten der Paste als auch die Wahr der richtigen Pastenklasse im Vorfeld durchgeführt werden, um daraufhin eine Entscheidung treffen zu können wie die Schablone optimal gefertigt werden kann. Und welche Optionen wie die Erstellung unterschiedlicher Materialstärken innerhalb der Druckform (Stufenschablone) bzw. definierte Oberflächenverfahren wie CK-Elektropolieren, Plasmaschicht und die Gestaltung der Rakelseite eingebracht werden sollten.

Qualitative Leiterplatte unverzichtbar
Hierbei spielt auch die Qualität und Beschaffenheit der Leiterplatte eine wesentliche Rolle. Um nur ein paar Einflussgrößen zu nennen: Lötstopplackhöhe über dem Pad, gefüllte Vias und deren Planarität, Leiterplattenverzüge und Kennzeichnungsdruck usw.

Enge Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Kunde
Hier arbeitet die Christian Koenen GmbH sehr intensiv mit den Kunden zusammen und hat vor allem auch die Möglichkeit im eigenen Applikationscenter die dementsprechenden Messungen (Cyber, Messmikroskop, Verzugsmessung usw.) durchzuführen, als auch in der Drucklinie inklusive SPI zu drucken und die Depots 3D zu vermessen und auszuwerten.