1. Die Definition zuerst: Flächenverhältnis ist nicht Öffnungsbreite
Beim Bestellen einer Schablone wird die Öffnungsgröße genannt, aber sie ist nicht die Größe, die über die Pastenauslösung entscheidet. Die SMT-Schablonen-Seite von SKPCB nennt die Größe, auf die die Fertigung tatsächlich schaut: Flächenverhältnis = Öffnungsfläche / Wandfläche der Öffnung (area ratio = aperture area ÷ aperture wall area).
Der Zähler ist die Fläche, die die Paste beim Auslösen dem Pad zuwendet. Der Nenner ist die Seitenwandfläche, die die Paste über Reibung zurückhält. Das Verhältnis beschreibt also etwas sehr Physikalisches: die Fläche, die die Paste nach unten treibt, gegen die Fläche, die sie festhält.
Deshalb sagt eine Öffnungsmaßangabe allein nichts aus. Bleibt die Öffnung gleich und ändert sich die Folienstärke, ändert sich die Wandfläche und damit das Verhältnis. Öffnungsmaß und Folienstärke sind keine zwei getrennt optimierbaren Parameter, sondern zwei Eingänge desselben Verhältnisses.
2. Was die 0,66-Grenze ist: eine Erfahrungsuntergrenze, kein Abnahmekriterium
Die Serviceseite formuliert diese Grenze mit ihren Einschränkungen: es ist eine IPC-Daumenregel, das Flächenverhältnis bei 0,66 oder darüber zu halten; darunter bleibt die Paste tendenziell in der Öffnung, und es entstehen zu geringe Pastendepots oder offene Lötstellen.
Drei Punkte gehören zusammen gelesen:
- Es ist eine Daumenregel, kein Abnahmekriterium von SKPCB, und sie enthält keine Ausbeutezusage.
- Sie beschreibt eine Tendenz. Unter 0,66 heißt nicht, dass der Druck unmöglich ist, sondern dass das Prozessfenster auf die Seite gerutscht ist, auf der Glück eine Rolle spielt. Dieselbe Schablone kann in diesem Bereich heute drucken und nach einem Pastenchargenwechsel oder an einem anderen Drucker nicht mehr.
- Die Seite benennt ihre eigene Grenze: Angegeben sind übliche Referenzbereiche, und maßgeblich sind die nach der technischen Prüfung freigegebenen Schablonendaten.
Die häufigste Fehlanwendung ist, 0,66 als „0,67 ist sicher" zu lesen. Richtig verwendet wirkt die Regel umgekehrt: ein berechneter Wert unter 0,66 sagt, dass diese Kombination aus Öffnung und Folie so nicht freigegeben werden sollte und im Design etwas geändert werden muss.
3. Die Folienstärke hat fünf Stufen, ist also kein stufenloser Regler
Die Serviceseite listet die Folienstärken 0,08 / 0,10 / 0,12 / 0,15 / 0,20 mm. Daraus folgt die Reihenfolge der Eingriffe: die Folienstärke springt in diskreten Stufen, sie lässt sich nicht fein nachstellen.
Bei zu niedrigem Flächenverhältnis gibt es zwei Wege: die Öffnung aufweiten oder die Folie dünner wählen. Dünner wirkt direkter, aber eine Stufe ist eine ganze Stufe, und sie wirkt auf alle Pads der Platine — auch auf die großen, deren Depot ohnehin ausreichend oder schon knapp war. Die Folienstärke zu ändern ist ein globaler Eingriff, die Öffnung zu ändern ein lokaler.
Die Standardreihenfolge lautet daher: zuerst Reserve in der Öffnung suchen, und erst wenn dort nichts mehr geht, eine Folienstufe erwägen. Wie weit die Öffnung gehen kann, begrenzen Padgeometrie, Abstand zu Nachbarpads und die Lötstopplack-Öffnung; Abschnitt 6 fasst das zusammen.
Diese Reihenfolge deckt sich mit der Gewichtung der Serviceseite: wie oft die Schablone auf den Drucker kommt und welches der feinste Rastermaß auf der Platine ist — das Budget kommt nach diesen beiden. Das feinste Raster schränkt zuerst den nutzbaren Folienbereich ein; der verbleibende Freiheitsgrad liegt in den Öffnungen.
4. Wenn das feinste Raster die Folie festlegt: das andere Ende der Platine
Hier wird es bei gemischt bestückten Platinen schwierig. Das feinste Bauteil begrenzt die Folienstärke nach oben, und unter dieser dünnen Folie erhalten die großen Pads derselben Platine ein knappes Depot. Über die Öffnungen ist das nicht vollständig zurückzuholen, denn auf der Seite der großen Pads war das Flächenverhältnis von Anfang an großzügig. Das Problem dort ist nicht die Auslösung, sondern das Volumen.
Dieser Konflikt — zwei Padklassen auf einer Schablone brauchen unterschiedliche Depots — ist ein Problem der lokalen Dicke. Der Weg dafür ist eine Stufen- oder Mehrstufenschablone; Entscheidungsbedingungen und Kosten stehen getrennt in Stufen- und Mehrstufenschablonen: wann sich lokale Dicke ändern lohnt. Dieser Beitrag markiert nur die Grenze: das Flächenverhältnis beantwortet „kommt sie heraus", die Stufe beantwortet „ist es genug". Werden beide Fragen vermischt, entstehen meist Vorschläge, die sich selbst aufheben, etwa „Folie dicker und Öffnung kleiner".
5. Drei nicht-geometrische Größen, die parallel wirken
Das Flächenverhältnis ist Geometrie, aber ob sich die Paste sauber von der Wand löst, hängt auch an drei nicht-geometrischen Dingen. Die Serviceseite gibt für jedes eine Spezifikation; hier steht nur, welcher Prozess sie verantwortet, ohne zusätzliche Parameter:
Wandzustand. Die Seite nennt zwei Polierwege: Schleifpolitur als Standard, elektrolytische Politur als Option, die auf der Seite als Verbesserung der Pastenauslösung (improves paste release) beschrieben ist. Sitzt das Verhältnis knapp und hat das Design keine Reserve mehr, ist die Wandbehandlung eine verhandelbare Prozessgröße und nicht nur eine Zeichnungsänderung.
Beschichtung. Nano-Coating ist optional; die Seite beschreibt es als Weg, die Wischhäufigkeit zu senken und die Lebensdauer zu verlängern. Das ist ein Gewinn an Druckstabilität und Standzeit, kein Mittel, um ein für sich nicht tragfähiges Flächenverhältnis zu retten.
Folienmaterial. Die Seite nennt Edelstahlfolie (Standard), Nickel (galvanisch geformt) und Kapton/PET für den Handdruck. Materialwahl und Rahmenspannung behandelt SMT-Schablonen: Material- und Rahmenspannungswahl; hier zählt nur, dass es eine vom Flächenverhältnis unabhängige Größe ist und geometrische Defizite nicht ersetzt.
6. Die Öffnungsgestaltung muss zur Platine selbst passen
Ein Satz der Serviceseite gehört als harte Randbedingung gelesen: die Öffnungsgestaltung muss zu dem passen, was die Platine selbst tragen kann (Aperture design has to line up with what the board itself can hold). Konkret kommen die Grenzen aus zwei Seiten:
- Fertigungsmöglichkeiten: minimale Leiterbreite/-abstand 2/2 mil, minimale Bohrung 0,075 mm. Wie fein die Platine sein kann, bestimmt die Paddichte und damit, wie viel Platz zum Aufweiten der Öffnungen bleibt. Die Seite erklärt zugleich, dass die genannten Fenster keine universelle Zusage für jedes Produkt sind; Material, Lagenaufbau, Maße, Prozesse und Abnahme werden aus den Projektdaten bestätigt.
- Fertigungstoleranzen (per IPC-6012, Zoll maßgeblich): Lötstopplack-Registrierung ±0,003", die Lötstopplack-Öffnung muss 0,003" größer als das Pad sein (mask swell), und Pads mit weniger als 0,010" Abstand können eine Sonderbehandlung erfordern. Diese zwei Zeilen setzen die physikalische Obergrenze für das Aufweiten: stößt die Öffnung an den Lötstopplack-Damm, ist es kein Schablonen-, sondern ein Lötstopplackthema.
„Flächenverhältnis zu klein, also Öffnung aufweiten" gilt daher auf der Zeichnung, aber nicht zwangsläufig auf der Platine. Dieser Schritt verlangt den Blick in beide Seiten, nicht nur eine Änderung im CAM.
7. Vier Angaben, die vor der Bestellung vorliegen müssen
Die Serviceseite hält fest, dass Menge und Preis nach Prüfung von Gerber-Daten, Stückzahl und Prozessanforderungen bestätigt werden. Damit die erste Prüfrunde zu einem Ergebnis führt, sollten diese vier Punkte gemeinsam kommen:
- Daten: Gerber RS-274X mit den Lagen paste, solder mask und outline; alternativ ODB++ oder DXF. Nur die Paste-Lage erlaubt keine Prüfung der Randbedingungen aus Abschnitt 6.
- Feinstes Rastermaß auf der Platine: der erste Eingang, der den Folienbereich festlegt — laut Serviceseite vor dem Budget.
- Einsatzhäufigkeit dieser Schablone: von der Seite gleichrangig mit dem feinsten Raster genannt; sie entscheidet über gerahmt (Dauerproduktion) oder rahmenlos (kurzfristig, Kleinserie, Prototyp) und über Nano-Coating.
- Behandlung von Top und Bottom: die Seite unterstützt Top, Bottom oder Top+Bottom auf einer Schablone sowie getrennte Schablonen. Bei unterschiedlichem Padaufbau koppelt eine gemeinsame Schablone die Folienentscheidung.
Wird die Schablone zusammen mit der Bestückung benötigt, lässt sich das über PCBA/SMT-Bestückung mit einreichen; die Prüfmaßstäbe für BOM, Bestückdaten und Revision stehen dort.
FAQ
F1: Das Flächenverhältnis liegt genau bei 0,66 — kann so freigegeben werden?
Als Freigabegrenze ist das nicht zu empfehlen. Die Serviceseite formuliert eine Daumenregel „0,66 oder darüber"; darunter bleibt die Paste tendenziell in der Öffnung. Am Rand zu liegen bedeutet ein enges Prozessfenster; das gehört in die technische Prüfung zusammen mit Politurart, feinstem Raster und den Grenzen der Platine, maßgeblich sind die nach der Prüfung freigegebenen Schablonendaten.
F2: Zu niedriges Verhältnis — Öffnung oder Folie ändern?
Standard ist zuerst die Öffnung. Die Folienstärken der Serviceseite sind fünf diskrete Stufen (0,08/0,10/0,12/0,15/0,20 mm); eine Stufe verändert das Depot aller Pads. Die Öffnung ist ein lokaler Eingriff. Erst wenn die Öffnung durch die Lötstopplack-Öffnung (0,003" größer als das Pad) oder den Nachbarabstand begrenzt ist, kommt die Folienstufe.
F3: Genügt für ein Angebot die Angabe der Öffnungsmaße?
Für die Spezifikation ja, für die Öffnungen nein. Der Nenner des Verhältnisses ist die Wandfläche, dafür ist die Folienstärke nötig; ob die Öffnung umsetzbar ist, erfordert zusätzlich Lötstopplack und Außenkontur. Deshalb verlangt die Serviceseite Gerber RS-274X mit paste, solder mask und outline (oder ODB++, DXF).
F4: Retten elektrolytische Politur oder Nano-Coating ein zu niedriges Verhältnis?
Beide bedienen andere Fragen. Die elektrolytische Politur ist auf der Seite als Verbesserung der Pastenauslösung beschrieben und betrifft den Wandzustand; Nano-Coating senkt laut Seite die Wischhäufigkeit und verlängert die Lebensdauer, betrifft also Druckstabilität und Standzeit. Beide dürfen bei knappem Verhältnis ohne Designreserve diskutiert werden, ersetzen aber keine geometrisch nicht tragfähige Kombination.
F5: Große Pads erhalten zu wenig Paste, das feine Raster erlaubt keine dickere Folie — was nun?
Das ist ein Volumenkonflikt, kein Auslösekonflikt; das Flächenverhältnis löst ihn nicht. Der Weg ist die Stufen- oder Mehrstufenschablone, mit Bedingungen und Kosten im gesonderten Beitrag. Zuerst die Konfliktklasse bestimmen, dann über lokale Dicke entscheiden.
F6: Was kostet es, Top und Bottom auf eine Schablone zu legen?
Die Serviceseite unterstützt beides. Bei stark unterschiedlichem Padaufbau muss die Folienstärke die strengere der beiden Seiten erfüllen, womit zwei eigentlich unabhängige Entscheidungen gekoppelt werden. Einsatzhäufigkeit und die Frage, ob die feinsten Raster beider Seiten nahe beieinanderliegen, sind die Hauptkriterien für getrennte Schablonen.