Bei einer festgerahmten SMD-Schablone scheint der Aufbau zunächst ziemlich eindeutig: Edelstahlfolie, Rahmen, fertig. Technisch betrachtet steckt jedoch mehr dahinter. Denn auch innerhalb der festgerahmten Schablonen gibt es unterschiedliche Konstruktionsprinzipien.
Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, wie die eigentliche Schablonenfolie mit dem Rahmen verbunden wird. Bei BECKTRONIC stehen dafür beispielsweise Rahmenbespannungen mit Stahl- oder Polyestergewebe sowie die Direktverklebung zur Verfügung. Auch beim Rahmen selbst sind unterschiedliche Ausführungen möglich.
Warum gibt es diese Unterschiede – und welche Bedeutung haben sie für den späteren Lotpastendruck?
Wie ist eine festgerahmte SMD-Schablone aufgebaut?
Grundsätzlich besteht eine festgerahmte Schablone aus der präzise gefertigten Schablonenfolie und einem stabilen Rahmen. Anders als beim Schnellspannsystem bilden beide eine dauerhafte Einheit. Die Schablone muss vor dem Einsatz also nicht erst in einen separaten Spannrahmen eingesetzt werden.
Der Rahmen ist dabei keineswegs nur Verpackung oder Halterung. Gemeinsam mit der Verbindung zur Folie schafft er die mechanischen Voraussetzungen dafür, dass die Schablone mit definierter Spannung und geeigneter Planlage im Druckprozess eingesetzt werden kann. Wie diese Verbindung konstruktiv umgesetzt wird, unterscheidet sich je nach Ausführung.
Welche Aufgabe übernimmt der Rahmen?
Während des Lotpastendrucks wirken mechanische Kräfte auf die Schablone. Die Rakel bewegt sich über die Oberfläche, Lotpaste wird in die Aperturen eingebracht und anschließend werden Schablone und Leiterplatte wieder voneinander getrennt. Für einen reproduzierbaren Prozess soll sich die Schablone dabei möglichst definiert verhalten.
Der Rahmen bildet dafür die mechanische Basis. Er stabilisiert die gesamte Einheit und nimmt die Kräfte auf, die mit der Spannung der Schablonenfolie verbunden sind. Rahmen, Verbindung und Schablonenfolie müssen deshalb als Gesamtsystem betrachtet werden.
Das erklärt auch, warum Rahmensteifigkeit, Schablonenspannung und Planlage keine voneinander unabhängigen Themen sind. Sie beeinflussen gemeinsam das mechanische Verhalten der Schablone.
Klassische Rahmenbespannung: Welche Funktion hat das Gewebe?
Eine verbreitete Konstruktion arbeitet mit einem zwischen Rahmen und Schablonenfolie liegenden Gewebe. Das Gewebe bildet dabei einen Spannbereich zwischen Rahmen und eigentlicher Schablonenfolie. Über diese Konstruktion wird die Folie gespannt und im Rahmen gehalten. Die Schablonenfolie muss dadurch nicht die gesamte Fläche bis zum Rahmen ausfüllen.
Bei BECKTRONIC wird die festgerahmten Variante mit Stahlgewebe als BECmesh oder mit Polyestergewebe als BECpoly angeboten. Welche Ausführung sinnvoll ist, sollte anhand der jeweiligen Anforderungen und des vorgesehenen Einsatzes entschieden werden.
Was ist eine direktverklebte SMD-Schablone?
Bei der Direktverklebung entfällt die klassische Gewebebespannung zwischen Schablonenfolie und Rahmen. Stattdessen wird die Schablonenfolie direkt mit dem Rahmen verbunden. BECKTRONIC bietet diese Ausführung unter der Bezeichnung BECdirect an.
Konstruktiv entsteht dadurch eine andere Schablonen-Rahmen-Einheit: Die Folie wird nicht über einen zusätzlichen Gewebebereich mit dem Rahmen verbunden, sondern unmittelbar am Rahmen fixiert. Genau diese Bauweise macht die Direktverklebung für Anwendungen interessant, bei denen eine definierte und dauerhaft stabile mechanische Ausführung im Mittelpunkt steht.
Welchen Vorteil kann die Direktverklebung im Lotpastendruck bieten?
Für den Druckprozess ist zunächst entscheidend, dass Spannung und Planlage der Schablone möglichst reproduzierbar zur Verfügung stehen. Denn Veränderungen der mechanischen Bedingungen können auch Kontakt, Pastentransfer und Trennverhalten zwischen Schablone und Leiterplatte beeinflussen.
Die Direktverklebung setzt genau an der konstruktiven Verbindung zwischen Rahmen und Schablonenfolie an. Durch die unmittelbare Verbindung entsteht ein fest definiertes Gesamtsystem ohne dazwischenliegende Gewebebespannung.
Der praktische Nutzen sollte dabei nicht isoliert betrachtet werden: Eine direktverklebte Schablone macht aus einem schlecht eingestellten Druckprozess keinen guten. Aperturdesign, Schablonendicke, Lotpaste, Rakelparameter, PCB-Unterstützung und Trennbedingungen bleiben ebenso relevant. Die Konstruktion der Schablone schafft vielmehr die mechanische Grundlage, auf der diese Prozessparameter reproduzierbar arbeiten können.
Direktverklebung oder Gewebebespannung – was ist besser?
Wie so oft in der Schablonentechnik lautet die Antwort: Das hängt von der Anwendung ab.
Direktverklebung und Gewebebespannung sind zunächst unterschiedliche konstruktive Lösungen für dasselbe übergeordnete Ziel: Die lasergeschnittene Schablonenfolie soll als stabile und reproduzierbar einsetzbare Einheit für den Lotpastendruck bereitgestellt werden.
Deshalb wäre es zu einfach, die Direktverklebung pauschal als „bessere“ festgerahmte Schablone einzuordnen. Die Anforderungen des Druckprozesses, die Baugruppe, die gewünschte Ausführung und auch wirtschaftliche Gesichtspunkte sollten gemeinsam betrachtet werden.
Aluminiumprofilrahmen oder Alu-Slope-Rahmen?
Auch beim Rahmen selbst gibt es unterschiedliche konstruktive Ausführungen. BECKTRONIC setzt bei festgerahmten SMD-Schablonen unter anderem Aluminiumprofilrahmen und Alu-Slope-Rahmen ein.
Der klassische Aluminiumprofilrahmen besitzt eine weitgehend geradlinige Profilgeometrie. Beim Slope-Rahmen ist die Rahmengeometrie dagegen abgeschrägt. Damit verändert sich vor allem die konstruktive Form des Rahmens beziehungsweise der Übergangsbereich zur Arbeitsfläche.
Welche Rahmenausführung eingesetzt wird, sollte deshalb ebenfalls nicht als reine Qualitätsstufe verstanden werden. Entscheidend ist, welche Rahmengeometrie zu Schablonenaufbau, Abmessungen, Drucksystem und konkreter Anwendung passt.
Warum Aluminium als Rahmenmaterial?
Für SMD-Schablonen bietet Aluminium eine günstige Kombination aus mechanischer Stabilität und vergleichsweise geringem Gewicht. Gerade bei größeren Rahmen ist das für Handling, Lagerung und die Arbeit an der Druckanlage relevant.
Entscheidend für den Prozess ist allerdings nicht allein der Werkstoff. Profilgeometrie, Dimensionierung und Konstruktion bestimmen gemeinsam die Steifigkeit des Rahmens. Ein Aluminiumrahmen sollte daher nicht isoliert anhand des Materials beurteilt werden, sondern als Teil der vollständigen Schablonen-Rahmen-Einheit.
Welche Konstruktion eignet sich für meine Fertigung?
Die Auswahl beginnt idealerweise nicht mit der Frage „Gewebe oder direktverklebt?“, sondern mit den Anforderungen des späteren Prozesses. Wie groß ist die Schablone? Welche Baugruppe wird gefertigt? Wie eng ist das Prozessfenster? Welche Anforderungen bestehen an Reproduzierbarkeit und mechanische Stabilität? Und wie häufig beziehungsweise über welchen Zeitraum soll die Schablone eingesetzt werden?
Erst aus diesen Rahmenbedingungen lässt sich sinnvoll ableiten, welche Konstruktion geeignet ist. Das gilt übrigens auch für die übergeordnete Entscheidung zwischen Fixrahmen und Schnellspannsystem: Die technische Lösung sollte aus dem Fertigungsprozess folgen und nicht umgekehrt.
