Typische Fehlerquellen im Schablonendruckprozess vermeiden

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Mit einem großen Bauteilemix steigen die Layoutansprüche

„Mischbestückungen“ bringen es auf den Punkt: Derzeitige IC-Baugrößen wie µBGAs, QFNs und WCSPs mit einem Raster von 0,5 mm stellen keine Herausforderung mehr dar. Die sandkorngroße Bauform 01005 kommt derzeit noch kaum in Serie zum Einsatz, allerdings besteht reges Interesse diese Bauform in künftigen Applikationen zu verwenden. Dem gegenüber stehen großflächige Bauteile, Masseanschlüsse und andere exotische Komponenten. Sonderprozesse wie THR runden die Bestückvielfalt ab, die mittels Schablonentechnik allerdings nicht so ohne Weiteres auf einen Nenner zu bringen ist.

Die in einem patentierten Spezialverfahren hergestellte Stufenschablone vermag durch ihre Eigenschaften − genau definierte Materialstärke von ±2 bis 3 μm, exakte Padgeometrien und Positionen von ebenfalls ±2 bis 3 μm zwischen den verschiedenen Bereichen − einen hohen Bauteilemix in der Serienfertigung, der auch die Sandkorngröße 01005 enthalten darf, zu berücksichtigen. Jedoch: „Mit diesem starken Bauteilemix ergeben sich noch höhere Layoutansprüche als bisher“, erklärt er.

Der Teufel steckt bekanntlich im Detail. Insbesondere bei QFNs ist eine Layoutoptimierung für die Schablonentechnik nötig. Genauer: Es muss eine Anpassung der Pastenmengen zwischen Massefläche und den I/O-Pads erfolgen. Bei Strukturbreiten von 300 µm ist dies „eine echte Herausforderung“. Zeitgleich gilt es, die Layoutberechnung für Durchkontaktierungen zu verfeinern. Eine Layoutkontrolle soll zwar die Fehlerursachen minimieren und am besten ausmerzen, doch dafür ist langjährige Erfahrung und Know-how nötig, worauf mancher Kunde im eigenen Haus nicht zurückgreifen kann. Letztlich will auch der richtige Umgang mit der Stufenschablone gelernt sein, mahnt der Experte.

Ein weiterer Aspekt: Beim Schablonendesign bestimmen Form und Größe der Schablonenöffnungen das Volumen und die Gleichförmigkeit der gedruckten Lotpastendepots. Daher ist hohe Sorgfalt beim Layout unerlässlich. Wesentliche Faktoren wie die richtige Wahl der Öffnungsdesigns, der Materialstärke und des Herstellungsverfahrens entscheiden über die Schablonengüte. Dabei kommen Designregeln wie das Flächenverhältnis (bedruckte Fläche in Relation zur Wandungsfläche der Öffnung) genauso zum Tragen wie die als Aspektverhältnis bezeichnete Öffnungsweite in Relation zur Schablonenstärke. Zudem ist die für die theoretischen Stufenabstände zugrunde gelegte IPC-Norm 7525A laut Lehmann „etwas veraltet“, denn: „Ab 50 µm Stufenhöhe endet der lineare Zusammenhang.“

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