smd-Technik und Stufenschablonen

Was ist eine SMD-Schablone ?

Die SMT (engl. surface mounting technology) oder auch Oberflächenmontagetechnik ist ein Spezialgebiet der Elektrotechnik. Bei der SMT werden elektronische Bauelemente wie Widerstände und Transistoren mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf eine Leiterplatte gelötet. Die SMT ist seit den 80er Jahren die gängige Technologie zur Bestückung von Leiterplatten. Sie ermöglicht im Vergleich zur vorher üblichen konventionellen Bauweise per Durchkontaktierung eine sehr dichte und vor allem beidseitige Bestückung der Leiterplatte. Dadurch können die Geräte kleiner und zugleich wesentlich preiswerter hergestellt werden.

An dieser Stelle gehen wir auf ein spezielles Produkt in der SMT ein, die Lotpasten- oder Kleberschablone, umgangssprachlich auch SMD-Schablone genannt. Bei der SMD-Schablone handelt es sich meist um eine lasergeschnittene Präzisionsdruckform aus Edelstahl in Materialstärken von 0,020 mm bis 0,600 mm. Auch andere Materialien und Herstellungsverfahren für SMD-Schablonen sind möglich, machen aber einen Marktanteil von unter 5% aus. In die SMD-Schablone werden Löcher, so genante Pads oder Aperturen, in genau definierten Positionen und Formen geschnitten. Die Pads oder Aperturen stellen bei der SMD-Lotpastenschablone ein Abbild der Anschlussflächen auf der Leiterplatte, bei der SMD-Kleberschablone ein Abbild der Bauteilmittelpunktkoordinaten dar.

Mit der SMD-Schablone wird im Schablonendrucker Lotpaste oder Kleber in exakt definierten Mengen und Positionen auf eine unbestückte Leiterplatte aufgebracht. Im fortschreitenden Produktionsprozess wird die Leiterplatte mit den Bauteilen bestückt. Diese werden im Lötofen in unterschiedlichen Verfahren miteinander verlötet.
Lasergeschnittene SMD-Schablonen sind ideal für den Pasten- oder Kleberdruck, da die Pads durch den Laserschnitt eine leicht konische Öffnung zur Leiterplattenseite hin aufweisen und die SMD-Schablone so zusammen mit dem entsprechenden Nachbearbeitungsverfahren ( z.B. dem gebrauchsmustergeschützten Elektropolierverfahren) ein optimales Auslöseverhalten der Paste und des Klebers gewährleistet.

Der Druckprozess mit der SMD-Schablone am Anfang der Produktionslinie stellt durch seine Vielzahl an Variablen und Einflussgrößen das größte Verbesserungs-potential der gesamten Linie dar. Daher sind schon bei der Herstellung und anwenderspezifischen Optimierung der SMD-Schablone viele Variable zu berücksichtigen, um Fehler oder Probleme beim Druckprozess zu vermeiden.

Zudem lassen wachsende Packungsdichte elektronischer Baugruppen und daraus folgende kleinere Anschlussraster sowie die fortschreitende Miniaturisierung von Bauteilen die Anforderungen an die Schablonenherstellung stetig steigen. SMD-Schablonen müssen heute die höchsten Qualitätsansprüche mit optimaler Passergenauigkeit und Schnittqualität erfüllen. Erst eine Padgenauigkeit von ± 2 µm bietet optimale Voraussetzungen für Fertigungstechniken wie den Lotpastendruck von beispielsweise µBGA oder Bauteilen der Größe 01005 und den Kleberdruck. Daher ist neben einem umfangreichen Gerätepark und einer klimatisierten Fertigung auch fundiertes Know-How um den gesamten Produktionsprozess von den Schabloneherstellern gefordert.

Eine spezielle Variante der SMD-Schablone ist die Stufenschablone.