Festgerahmte SMD-Schablone oder Schnellspannsystem – welches Schablonensystem ist besser? Eine Frage, die sich eigentlich nicht stellen sollte und auch nicht beantworten lässt.
Denn die eigentliche Frage ist nicht, welches System grundsätzlich überlegen ist, sondern welches besser zu den Anforderungen der jeweiligen Fertigung passt.
Wer häufig zwischen unterschiedlichen Baugruppen wechselt, setzt andere Prioritäten als eine Fertigung, in der dasselbe Produkt über lange Zeiträume in hohen Stückzahlen produziert wird. Gleichzeitig ist die Losgröße längst nicht das einzige Entscheidungskriterium.
Mechanische Stabilität, Reproduzierbarkeit, Produktvielfalt, Handling, Lagerung und vorhandene Drucksysteme spielen ebenfalls eine Rolle.
Ein genauerer Blick auf beide Konzepte hilft bei der Auswahl.
Was ist eine festgerahmte SMD-Schablone?
Bei einer festgerahmten SMD-Schablone bilden Schablonenfolie und Rahmen eine dauerhaft verbundene Einheit.
Die Schablonenfolie wird unter definierter Spannung mit dem Rahmen verbunden. Der Rahmen übernimmt dabei eine wichtige mechanische Funktion: Er unterstützt eine stabile Planlage und sorgt dafür, dass die erforderliche Spannung der Schablonenfolie erhalten bleibt.
Für den Lotpastendruck steht damit eine unmittelbar einsatzbereite Einheit zur Verfügung.
Festgerahmte Schablonen werden deshalb häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen stabile mechanische Bedingungen und eine hohe Reproduzierbarkeit im Vordergrund stehen.
Typische Einsatzgebiete sind beispielsweise Serienfertigungen oder Anwendungen mit engen Prozessfenstern.
Wie funktioniert ein Schnellspannsystem?
Bei einem Schnellspannsystem bilden Schablonenfolie und Rahmen keine dauerhaft verbundene Einheit. Stattdessen wird die jeweilige Schablone in einen wiederverwendbaren Spannrahmen eingesetzt und für den Druckprozess hydraulisch auf Spannung gebracht.
Der entscheidende Unterschied liegt damit bereits im Systemgedanken:
Während bei einer festgerahmten Schablone jede Folie ihren eigenen Rahmen besitzt, kann ein Schnellspannrahmen für unterschiedliche Schablonen genutzt werden.
Das reduziert insbesondere bei vielen verschiedenen Layouts den Bedarf an einzelnen Fixrahmen und kann Vorteile bei Lagerung und Logistik bieten.
Schnellspannsysteme werden deshalb häufig dort eingesetzt, wo Flexibilität und häufige Produktwechsel eine wichtige Rolle spielen.
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Fixrahmen und Schnellspannrahmen?
Beide Systeme verfolgen dasselbe Ziel: Die Schablonenfolie muss für einen präzisen Lotpastendruck definiert positioniert und gespannt werden.
Der Unterschied liegt darin, wie diese mechanischen Bedingungen hergestellt und bereitgestellt werden.
Bei einer festgerahmten Schablone sind Folie und Rahmen dauerhaft miteinander verbunden. Spannung und Rahmen bilden damit eine feste Einheit. Beim Schnellspannsystem wird die jeweilige Schablone erst beim Einsetzen in den Spannrahmen gespannt.
Daraus ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Handling, Lagerung, Flexibilität und Prozessgestaltung. Die Entscheidung ist deshalb weniger eine Frage von „gut oder schlecht“, sondern vielmehr eine Frage der Prioritäten.
Wann sind festgerahmte SMD-Schablonen sinnvoll?
Festgerahmte Schablonen spielen ihre Eigenschaften insbesondere dann aus, wenn ein Prozess über längere Zeiträume möglichst konstant betrieben werden soll.
Stabile Serienfertigung
Wird eine Baugruppe regelmäßig oder in hohen Stückzahlen produziert, gewinnt die Reproduzierbarkeit des Druckprozesses an Bedeutung.
Die dauerhaft verbundene Einheit aus Schablone und Rahmen stellt definierte mechanische Bedingungen bereit, ohne dass die Folie vor jedem Einsatz neu in einen separaten Spannrahmen eingesetzt werden muss.
Enge Prozessfenster
Bei Fine-Pitch-Komponenten, BGAs oder anderen anspruchsvollen Layouts können kleine Veränderungen des Lotpastendrucks relevant werden. Eine stabile Planlage und gleichmäßige Spannung sind deshalb wichtige Voraussetzungen für einen reproduzierbaren Pastentransfer.
Wiederkehrende Produkte
Auch unabhängig von der reinen Stückzahl können Fixrahmen interessant sein, wenn bestimmte Baugruppen regelmäßig wiederkehren. Die jeweilige Schablone steht als vollständige Einheit bereit und kann ohne zusätzlichen Spannvorgang wieder eingesetzt werden.
Hohe Anforderungen an reproduzierbare Prozesse
Wo Prozessfähigkeit und geringe Varianz besonders wichtig sind, kann die mechanische Konstanz eines festgerahmten Systems ein relevantes Entscheidungskriterium sein.
Schnellspannsysteme verfolgen einen anderen Ansatz und sind deshalb keineswegs nur eine Alternative für weniger anspruchsvolle Anwendungen. Ihre Stärke liegt vor allem in der Flexibilität.
Häufige Layoutwechsel
Wer täglich oder wöchentlich mit zahlreichen unterschiedlichen Baugruppen arbeitet, benötigt entsprechend viele Schablonen. Da bei einem Schnellspannsystem nicht jede Schablonenfolie einen eigenen dauerhaften Rahmen benötigt, lässt sich eine große Layoutvielfalt effizient handhaben.
Prototypen und Kleinserien
Bei Prototypen oder Produkten mit niedrigen Stückzahlen wird eine einzelne Schablone möglicherweise nur wenige Male eingesetzt. Ein eigener Fixrahmen für jedes Layout kann unter diesen Bedingungen weniger attraktiv sein als die Nutzung eines vorhandenen Spannsystems.
Begrenzter Lagerplatz
Ein Punkt, der in der technischen Diskussion leicht vergessen wird: Rahmen benötigen Platz. Wer hunderte unterschiedliche Layouts vorhalten muss, sollte deshalb auch die Lagerlogistik berücksichtigen. Schablonen für Schnellspannsysteme können hier Vorteile bieten, da sie insgesamt weniger Lagerplatz beanspruchen.
Hohe Variantenvielfalt
Entscheidend ist nicht unbedingt die Stückzahl einer einzelnen Baugruppe, sondern die Struktur der gesamten Produktion. Eine Fertigung mit vielen kleinen Losen hat andere Anforderungen als eine Linie, die wenige Produkte in sehr hohen Stückzahlen produziert.
Kleinserie = Schnellspann und Großserie = festgerahmt?
Als Faustregel klingt das zunächst plausibel.
In der Praxis ist diese Einteilung aber zu einfach.
Eine Kleinserie mit hochkomplexen Fine-Pitch-Strukturen und einem sehr engen Prozessfenster kann hohe Anforderungen an die mechanische Stabilität der Schablone stellen. Umgekehrt kann auch eine Fertigung größerer Stückzahlen eine hohe Variantenvielfalt aufweisen, bei der die Flexibilität eines Schnellspannsystems relevant bleibt.
Die Losgröße ist deshalb ein wichtiges Entscheidungskriterium – aber niemals das einzige.
Mindestens genauso wichtig sind:
- Anzahl und Häufigkeit der Produktwechsel
- Komplexität der Baugruppe
- Bauteilspektrum und Fine-Pitch-Anteil
- Anforderungen an die Reproduzierbarkeit
- vorhandenes Drucksystem
- Automatisierungsgrad
- Handling und Lagerlogistik
- geplante Nutzungsdauer der Schablone
Erst das Zusammenspiel dieser Faktoren ergibt ein realistisches Bild.
Ist eine festgerahmte Schablone unflexibel?
Festgerahmte Schablonen werden gelegentlich als weniger flexibel bezeichnet.
Das stimmt – wenn Flexibilität ausschließlich bedeutet, mit möglichst wenig Rahmen möglichst viele verschiedene Layouts einsetzen zu können.
In der Produktion kann Flexibilität aber auch etwas anderes bedeuten.
Ein wiederkehrendes Produkt schnell und mit bekannten Prozessbedingungen erneut fertigen zu können, ist ebenfalls eine Form von Flexibilität. Deshalb lohnt sich eine genauere Betrachtung:
Schnellspannsysteme bieten Flexibilität beim Wechsel zwischen Schablonen. Festgerahmte Systeme können Vorteile bei der unmittelbaren Wiederverwendbarkeit definierter Schablonen-Rahmen-Einheiten bieten.
Welche Art von Flexibilität wichtiger ist, hängt von der jeweiligen Fertigungsstrategie ab.
Welche Rolle spielen Planlage und Spannung?
Unabhängig vom gewählten System müssen für einen reproduzierbaren Lotpastendruck definierte mechanische Bedingungen geschaffen werden.
Zwei Faktoren sind dabei besonders relevant: Spannung und Planlage.
Die Spannung stabilisiert die Schablonenfolie. Dabei ist nicht einfach eine möglichst hohe Spannung das Ziel. Entscheidend ist vielmehr eine für das System geeignete und möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung.
Die Planlage wiederum beeinflusst die Kontaktbedingungen zwischen Schablone und Leiterplatte. Bereits kleine mechanische Abweichungen können sich auf das Druck- und Trennverhalten auswirken und damit den Pastentransfer beeinflussen.
Bei der Auswahl eines Schablonensystems sollte deshalb nicht nur das Handling betrachtet werden. Entscheidend ist auch, wie zuverlässig die erforderlichen mechanischen Bedingungen für die konkrete Anwendung hergestellt werden können.
Auch die Wirtschaftlichkeit muss zum Prozess passen
Der Anschaffungspreis ist ein naheliegendes Auswahlkriterium – aber nicht das einzige aus wirtschaftlicher Sicht.
Festgerahmte Schablonen benötigen für jedes Layout einen eigenen Rahmen. Schnellspannsysteme ermöglichen dagegen die Mehrfachnutzung eines Rahmens.
Damit ist die wirtschaftliche Entscheidung aber noch nicht abgeschlossen.
In der Serienfertigung können beispielsweise auch folgende Faktoren relevant werden:
- Rüst- und Handlingaufwand
- Lagerkosten
- Standzeit
- Reinigungsaufwand
- Prozessunterbrechungen
- Nacharbeit und Ausschuss
- langfristige Prozessstabilität
Deshalb sollte nicht ausschließlich der Preis einer einzelnen Schablone betrachtet werden.
Interessanter ist die Frage:
Welche Gesamtkosten verursacht das gewählte System innerhalb des konkreten Fertigungsprozesses?
Entscheidungshilfe: Welches Schablonensystem passt zu meiner Fertigung?
Eine erste Orientierung lässt sich anhand einiger Fragen gewinnen.
Produzieren Sie wenige Layouts regelmäßig und in hohen Stückzahlen?
Dann können festgerahmte Schablonen aufgrund ihrer dauerhaft definierten mechanischen Einheit interessant sein.
Wechseln Layouts sehr häufig?
Dann kann die Flexibilität eines Schnellspannsystems stärker ins Gewicht fallen.
Fertigen Sie überwiegend Prototypen und Kleinserien?
Ein Schnellspannsystem kann hinsichtlich Rahmenbedarf und Lagerung Vorteile bieten.
Arbeiten Sie mit anspruchsvollen Baugruppen und engen Prozessfenstern?
Dann sollten mechanische Stabilität, Planlage und reproduzierbare Spannungsverhältnisse besonders sorgfältig betrachtet werden – unabhängig vom System.
Produzieren Sie eine Mischung aus Klein-, Mittel- und Großserien?
Dann muss die Antwort nicht zwingend „entweder oder“ lauten. Unterschiedliche Schablonenkonzepte können innerhalb einer Fertigung für unterschiedliche Anwendungen sinnvoll sein.
Die richtige Entscheidung beginnt beim Prozess
Festgerahmte SMD-Schablone oder Schnellspannsystem? Die Entscheidung lässt sich nicht allein anhand von Stückzahl oder Anschaffungspreis treffen.
Wer das passende System auswählen möchte, sollte zunächst die eigene Fertigung betrachten:
Wie häufig wechseln die Produkte? Wie anspruchsvoll sind die Baugruppen? Welche Anforderungen bestehen an Reproduzierbarkeit und Prozessstabilität? Wie werden Schablonen gelagert und gehandhabt? Und welche Kosten entstehen über die gesamte Nutzung hinweg?
Erst danach sollte die Entscheidung für ein bestimmtes Schablonensystem fallen.
Bei BECKTRONIC betrachten wir deshalb nicht nur die Schablone selbst, sondern ihre spätere Anwendung im Lotpastendruck. Denn am Ende muss die Schablone zur Fertigung passen.
