DE19842379A1 - Circuit board layers, especially solder-stop lacquer, solder paste, etch-resist lacquer or printed layers, are produced by line printing a two-dimensional pixel structure derived from layer structure-defining data - Google Patents

Circuit board layers, especially solder-stop lacquer, solder paste, etch-resist lacquer or printed layers, are produced by line printing a two-dimensional pixel structure derived from layer structure-defining data

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Werner Bachrodt
Rainer Wiedemann
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Abstract

Individual circuit board layer production involves line printing a two-dimensional pixel structure derived from data defining the layer structure. Individual circuit board layers are produced by: (a) converting layer structure-defining data into a two-dimensional structure of square pixels of identical size for a printer; (b) separating this pixel data structure into individual printing lines of identical pixel width; and (c) successively line printing the individual pixels as droplets from a print head using the pixel data as control data, the individual droplets consisting of a film-forming material in a solvent and each pixel being printed as a droplet or a space. An Independent claim is also included for equipment for carrying out the above process.

Description

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von einzelnen Schichten von Schaltungsplatinen, insbesondere von Lötstopplack-, Lötpaste-, Ätzresistlack- oder Beschriftungsdruck-Schichten.The invention relates to a method for producing individual layers of Circuit boards, in particular solder mask, solder paste, etch resist or Label printing layers.

Technologischer HintergrundTechnological background

Herkömmliche gedruckte Schaltungsplatinen bestehen in der Regel aus einem elektrisch isolierendem Epoxidharz-verbundenen Fiberglas-Substrat (z. B. FR-4), welches mit einer oder mehreren Leitschichten (in der Regel aus Kupfer) verbunden ist. Die einzelnen Leitschichten werden meist mit einem fotolithografischen Verfahren hergestellt, indem das ganzflächig mit Kupfer kaschierte Substrat zunächst mit einem Ätzresistlack abgedeckt, dieser fotolithografisch strukturiert und anschließend das überflüssige Kupfer an den Stellen weggeätzt wird, an denen sich kein Ätzresistlack mehr befindet. Die einzelnen Leitschichten sind lokal miteinander meist an den Stellen verbunden, an denen Bohrungen durch das Substrat und die Kupferschichten gehen, indem diese Bohrungen galvanisch verkupfert werden (Durchkontaktierungen).Conventional printed circuit boards usually consist of an electrical one insulating epoxy resin-bonded fiberglass substrate (e.g. FR-4), which with or several conductive layers (usually made of copper) is connected. The individual guiding layers are usually produced using a photolithographic process by using the entire surface Copper-clad substrate is first covered with an etch resist, this structured photolithographically and then the superfluous copper in the places is etched away where there is no longer any etch resist. The individual guiding layers are usually locally connected to each other at the locations where holes are drilled through the The substrate and the copper layers go by copper plating these holes become (vias).

Auf den beiden äußeren Oberflächen (d. h. oben und unten) sollen später elektronische Komponenten angelötet werden. Dazu werden diese Komponenten üblicherweise entweder mit ihren Anschlußdrähten durch vorhandene Bohrungen gesteckt und von der anderen Seite mittels Zufuhr von heißem flüssigem Lötzinn an die Kontaktstellen verlötet (= konventionelle Bestückung der gedruckten Schaltungsplatinen z. B. mit dem Hand- oder Wellen-Löten) oder flach auf die äußere Oberfläche gelegt und dort an den Kontaktstellen angelötet (= SMD-Bestückung), indem entweder die Kontaktstellen vorher mit einer Lötpaste versehen worden sind, welche in einem nachfolgenden Prozeßschritt durch Erhitzen verflüssigt wird (= SMD-Reflow-Löten), oder indem die auf der unteren Seite angeklebten SMD-Bauelemente zusammen mit der Schaltungsplatine durch ein heißes Lötbad mit flüssigem Lötzinn bewegt werden (= SMD-Wellen-Löten).On the two outer surfaces (i.e. top and bottom), electronic ones are later to be used Components are soldered. To do this, these components are usually either with their connecting wires inserted through existing holes and from the other side soldered to the contact points by supplying hot liquid solder (= conventional Equipping the printed circuit boards z. B. with hand or wave soldering) or laid flat on the outer surface and soldered there at the contact points (= SMD assembly) by either providing the contact points with a solder paste beforehand which are liquefied by heating in a subsequent process step (= SMD reflow soldering), or by using the SMD components glued on the lower side moved together with the circuit board through a hot solder bath with liquid solder (= SMD wave soldering).

Damit beim Löten das flüssige Zinn, welches entweder durch Aufschmelzen der Lötpaste beim Reflow-Löten entsteht oder im Lötbad beim Wellen-Löten die gesamte Unterseite der Schaltungsplatine benetzt, nicht zu Kurzschlüssen auf den äußeren Leitschichten führen kann, werden diese in der Regel mit einem Lötstopplack abgedeckt, welcher dann eine nichtleitfähige Lötmittelmaske bildet und gleichzeitig die Schaltungsplatine vor unbeabsichtigten Beschädigungen schützt.So that when soldering the liquid tin, which either by melting the solder paste with reflow soldering or in the solder bath with wave soldering the entire underside of the Circuit board wetted, do not lead to short circuits on the outer conductive layers can, these are usually covered with a solder mask, which is then a forms non-conductive solder mask and at the same time before the circuit board protects against accidental damage.

Damit die Bauelemente an der richtigen Stelle in die Bohrungen gesteckt werden (z. B. beim manuellen oder halbautomatischen Bestücken der Schaltungsplatinen) oder zur Schaffung einer optischen Kontrollmöglichkeit bei der Qualitätskontrolle bzw. bei Reparaturen, werden die Schaltungsplatinen in der Regel mit einem Beschriftungsdruck versehen, welcher meist aus weißem oder gelbem Lack besteht und auf der Leiterplatte Text- und/oder grafische Informationen erzeugt. Darüberhinaus fallen beim Herstellen von Schaltungsplatinen verschiedene kundenwunschspezifische oder technologisch erforderliche Drucke an. Die Beschriftungsdrucke werden meist in den Farben weiß, gelb, schwarz oder rot ausgeführt, wobei als Lacke meist UV-aushärtende Lacke in Frage kommen, da diese in der Regel eine gute Beständigkeit gegen die in der Leiterplattentechnologie eingesetzten Lösungsmittel aufweisen.So that the components are inserted in the right place in the holes (e.g. at the manual or semi-automatic assembly of the circuit boards) or to create an optical control option for quality control or repairs the circuit boards usually with a lettering print, which usually consists of white or yellow lacquer and text and / or graphic on the circuit board Information generated. In addition, fall in the manufacture of circuit boards various customer-specific or technologically required prints. The Lettering prints are usually made in the colors white, yellow, black or red, UV-curing lacquers are usually considered as lacquers, since these are usually a  good resistance to the solvents used in printed circuit board technology exhibit.

Stand der TechnikState of the art

Die heutzutage dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren zum Herstellen von einzelnen Schichten von Schaltungsplatinen, insbesondere von Lötstopplack-, Lötpaste-, Ätzresistlack- oder Beschriftungsdruck-Schichten, sind sehr aufwendig, vor allem bei kleinen Serien.The state-of-the-art methods for producing individual layers of circuit boards, in particular solder mask, solder paste, Ätzresistlack- or lettering printing layers, are very expensive, especially for small series.

Die Lötpaste wird ebenso wie der Beschriftungsdruck mittels Siebdruckverfahren aufgebracht, wie es z. B. in EP 0 680 247 A1/H05K3/00 beschrieben ist. Beim Siebdruckverfahren muß zunächst eine Sieb (bzw. eine Schablone) hergestellt werden. Die Herstellung von Sieb oder Schablone erfolgt z. B. durch ein fotolithografisches Verfahren. Das Sieb oder die Schablone werden auf die jeweilige Oberfläche der Schaltungsplatine aufgelegt, anschließend die Lötpaste oder der Beschriftungsdrucklack aufgegossen und mittels eines Rakels durch Öffnungen in Sieb bzw. Schablone auf die Oberfläche der Schaltungsplatine aufgebracht. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß für jede Bedruckung ein separates Sieb bzw. Schablone erforderlich ist. Die Herstellung von Sieb bzw. Schablone ist sehr aufwendig, insbesondere bei kleinen Serien im Vergleich zum Herstellungsaufwand der einzelnen Schaltungsplatine. Die einzelnen Siebe bzw. Schablonen verursachen außerdem einen hohen Aufwand bei der Lagerhaltung, wenn viele verschiedene Schaltungsplatinen herzustellen sind, wozu viele Siebe bzw. Schablone erforderlich sind.The solder paste, like the lettering, is printed using a screen printing process applied how it z. B. is described in EP 0 680 247 A1 / H05K3 / 00. At the Screen printing process must first be made a screen (or a template). The Production of sieve or stencil takes place e.g. B. by a photolithographic process. The Sieve or the template are on the respective surface of the circuit board applied, then poured the solder paste or the lettering printing varnish and by means of a squeegee through openings in the sieve or template onto the surface of the Circuit board applied. The disadvantage of this method is that for every printing a separate sieve or template is required. The production of sieve or stencil is very complex, especially in small series compared to the manufacturing effort the individual circuit board. The individual screens or stencils cause also a lot of storage effort when many different Circuit boards are to be produced, for which many screens or templates are required.

Der Lötstopplack und/oder der Ätzresistlack werden entweder auch mit dem Siebdruckverfahren oder mit einem fotolithografischen Verfahren aufgebracht, wie es z. B. in DE 195 02 434 A1/H05K3/00 beschrieben ist. Beim fotolithografischen Verfahren wird zunächst die jeweilige Oberfläche der Schaltungsplatine ganzflächig mit dem UV-Licht­ empfindlichen Lötstopp-/Ätzresist-Lack abgedeckt. Anschließend wird dieser über einen Laserstrahl oder über eine Maske (z. B. einen Film mit dem Abbild der gewünschten Struktur) mit UV-Licht belichtet, damit die belichteten Abschnitte des Lackes polymerisieren. Danach wird die Platine chemisch entwickelt, um die nicht-polymerisierten (unbelichteten) Abschnitte des Lackes, die in einer Entwicklerlösung löslich sind, zu entfernen. An den belichteten Abschnitten der Schaltungsplatine bleibt der Lack an der Oberfläche der Schaltungsplatine stehen. Dieser Prozeß ist sowohl zeit- als auch arbeitsaufwendig. Zusätzlich werden große Mengen an Chemikalien erzeugt, die als Sondermüll entsorgt werden müssen.The solder resist and / or the etch resist are either also with the Screen printing process or applied with a photolithographic process, such as. B. in DE 195 02 434 A1 / H05K3 / 00. In the photolithographic process First of all the respective surface of the circuit board with the UV light sensitive solder / etch resist varnish covered. Then this is over a Laser beam or through a mask (e.g. a film with the image of the desired structure) exposed to UV light so that the exposed sections of the coating polymerize. After that the board is chemically developed to cover the unpolymerized (unexposed) sections of the varnish, which are soluble in a developer solution. On the exposed Portions of the circuit board the paint remains on the surface of the circuit board stand. This process is both time consuming and labor intensive. In addition, big ones Generates quantities of chemicals that must be disposed of as hazardous waste.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist ein kostengünstiges, flexibles und universelles Verfahren zum Herstellen von einzelnen Schichten von Schaltungsplatinen, insbesondere von Lötstopplack-, Lötpaste-, Ätzresistlack oder Beschriftungsdruck-Schichten, welches insbesondere für kleine Serien geeignet ist und welches aufwendige Prozeßschritte wie z. B. Fotolithografie oder die Herstellung eines Siebes für den Siebdruck vermeidet bzw. eingespart.The object of the invention is an inexpensive, flexible and universal method for Manufacture of individual layers of circuit boards, in particular solder mask, Solder paste, etch resist or lettering printing layers, which is especially for small Series is suitable and which complex process steps such. B. photolithography or the Avoiding or saving the production of a screen for screen printing.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren dadurch gelöst, daß die zu erzeugenden Strukturen dieser Schichten zunächst in eine zweidimensionale Pixel-Struktur aufgelöst, diese dann in einzelne Spuren gleicher Pixelbreite zerlegt und abschließend die einzelnen Pixel in Form von Tröpfchen abgeschieden werden. Die einzelnen Tröpfchen bestehen aus in einem Lösungsmittel aufgelösten Schichtmaterial, wobei das Schichtmaterial in einem nachfolgenden Prozeßschritt getrocknet bzw. ausgehärtet wird.According to the invention this object is achieved by a method in that the generating structures of these layers first in a two-dimensional pixel structure resolved, then broken down into individual tracks of the same pixel width and finally the individual pixels in the form of droplets. The individual droplets consist of layer material dissolved in a solvent, the layer material is dried or cured in a subsequent process step.

Eine direkte Anbindung an ein CAD-/CAM-System ist möglich. Eine kostengünstige und umweltschonende Herstellung von einzelnen Schichten von Schaltungsplatinen ist möglich. Muster und Kleinserien können günstig gefertigt werden, auch in größter Vielfalt. A direct connection to a CAD / CAM system is possible. An inexpensive and Environmentally friendly production of individual layers of circuit boards is possible. Samples and small series can be manufactured cheaply, even in the greatest variety.  

Ausführungsbeispiel der ErfindungEmbodiment of the invention

Ein Ausführungsbeispiel einer Druckvorrichtung mit 8 Druckköpfen, bei der das Verfahren der Erfindung zum Einsatz kommt, ist in Fig. 1-6 dargestellt. Es zeigen:An embodiment of a printing device with 8 printheads, in which the method of the invention is used, is shown in FIGS. 1-6. Show it:

Fig. 1 Übersicht der Druckvorrichtung, bei der das Verfahren der Erfindung zum Einsatz kommt, Fig. 1 Overview of the printing apparatus in which the method of the invention is used,

Fig. 2 Druckbereich auf der Schaltungsplatine, Fig. 2 printing area on the circuit board,

Fig. 3 Anordnung der Druckköpfe innerhalb einer Druckzeile, Fig. 3 arrangement of print heads in a print line,

Fig. 4 Anordnung der Tintenpunkte innerhalb eines Druckkopfes, Fig. 4 arrangement of ink dots in a print head,

Fig. 5, Anordnung der Tintenpunkte innerhalb eines Druckkopfes (vergrößert), Fig. 5, arrangement of ink dots within a print head (enlarged)

Fig. 6 Anordnung einiger Tintenpunkte (vier Pixelspalten) sowie Größenverhältnis Pixel zu Drucktröpfchenabbild. Fig. 6 arrangement of some of the ink dots (four columns of pixels) and the size ratio of pixel to image printing droplets.

Eine Übersicht zur Druckvorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt.An overview of the printing device is shown in Fig. 1.

Die Druckvorrichtung besteht aus einer X-Y-Positioniervorrichtung (AX), (AY') und (AY'') sowie den Steuerungen und Vorratsbehältern des in einem Lösungsmittel aufgelösten Schichtmaterials (SK1)-(SK8) für die einzelnen Druckköpfe (K1) . . . (K8), verbunden durch Schläuche und Steuerleitungen (2). Die X-Y-Positioniervorrichtung ist auf dem Arbeitstisch (5) befestigt, auf dem auch die Schaltungsplatine (7) befestigt wird. Die einzelnen Druckköpfe
(5) sind als Bündel auf dem X-Antriebsschlitten (8) montiert und werden durch den X-Antriebsschlitten innerhalb einer Druckzeile bewegt.The printing device consists of an XY positioning device (AX), (AY ') and (AY'') as well as the controls and storage containers of the layer material (SK1) - (SK8) dissolved in a solvent for the individual print heads (K1). . . (K8), connected by hoses and control lines ( 2 ). The XY positioning device is attached to the work table ( 5 ) on which the circuit board ( 7 ) is also attached. The individual printheads
( 5 ) are mounted as a bundle on the X drive carriage ( 8 ) and are moved within a print line by the X drive carriage.

Der X-Antriebsschlitten wird mittels der beiden Y-Antriebsschlitten (3) und (10) in Y-Richtung bewegt, so daß sich damit die Zeilenvorschübe der einzelnen Druckköpfe (5) realisieren lassen (Portalantrieb).The X drive carriage is moved in the Y direction by means of the two Y drive carriages ( 3 ) and ( 10 ), so that the line feeds of the individual printheads ( 5 ) can be realized (portal drive).

Für die Bedruckung der Schaltungsplatine mit Lötstopplack-, Lötpaste-, Ätzresistlack- oder Beschriftungsdruck-Schichten liegen die Daten, welche die zu erzeugenden Strukturen dieser Schichten definieren, meist in Form von CAD- bzw. CAM-Daten vor (CAD. . . computer-aided design: computergestütztes Design, CAM. . . computer-aided manufacture: com­ putergestützte Fertigung). Diese Daten werden zunächst in Pixeldaten für die Druckvorrichtung konvertiert. Als Datenformat werden die in der Leiterplattenfertigung üblichen Formate gelesen, z. B. Gerberdaten. Diese Pixeldaten werden anschließend in einzelne Druckzeilen zerlegt. Wie in Fig. 2 dargestellt, hängt die Anzahl der einzelnen Druckzeilen (14, 12) von der Höhe der einzelnen Druckzeile (Hz) und der Höhe des zu bedruckenden Bereiches auf der Schaltungsplatine (Hdb) ab.For the printing of the circuit board with solder resist, solder paste, etch resist lacquer or lettering printing layers, the data which define the structures to be produced for these layers are usually available in the form of CAD or CAM data (CAD... Computer- aided design: computer-aided manufacture, CAM ... computer-aided manufacture: com computer-aided manufacture). This data is first converted into pixel data for the printing device. The formats commonly used in printed circuit board production are read as the data format, e.g. B. Gerber data. This pixel data is then broken down into individual print lines. As shown in Fig. 2, the number of individual print lines ( 14 , 12 ) depends on the height of the individual print line (Hz) and the height of the area to be printed on the circuit board (Hdb).

Die Pixeldaten der einzelnen Druckzeilen werden entsprechend der Anzahl der gebündelten Druckköpfe (5) nochmals in Sub-Zeilen aufgelöst, im Ausführungsbeispiel pro Druckzeile 8 Sub-Zeilen. Eine Sub-Zeile ist die von einem einzelnen Druckkopf zu druckende Zeile (15), wie in Fig. 3 zu sehen ist.The pixel data of the individual print lines are again broken down into sub-lines in accordance with the number of bundled print heads ( 5 ), in the exemplary embodiment 8 sub-lines per print line. A sub-line is the line ( 15 ) to be printed by a single printhead, as seen in FIG. 3.

Danach werden die Pixeldaten an die Druckkopfsteuerungen (SK1)-(SK8) übertragen und der Druckvorgang gestartet.The pixel data is then transferred to the print head controls (SK1) - (SK8) and printing started.

Es gibt zu jeder Druckkopfsteuerungen (SK1)-(SK8) eine Synchronisation mit der X-Y-Positioniervorrichtung. Dadurch wird der exakte Beginn des Druckvorganges, wenn der Druckkopf sich an der vorgesehenen X-Y-Position befindet, realisiert.There is a synchronization with the for each print head control (SK1) - (SK8) X-Y positioning device. This will ensure the exact start of the printing process when the Printhead is located at the intended X-Y position.

Die X-Y-Positioniervorrichtung bewegt die Druckköpfe, welche mechanisch als Bündel gekoppelt sind, gemeinsam. Die Versätze der einzelnen Druckköpfe zueinander (Vdk) sind in der Positioniervorrichtung als Parameter hinterlegt. The X-Y positioning device moves the print heads, which mechanically as a bundle are coupled together. The offsets of the individual printheads to each other (Vdk) are in the positioning device as a parameter.  

Die Positioniergenauigkeit der einzelnen Drucktröpfchen (18) auf der Schaltungsplatine (7) wird hauptsächlich von folgenden Faktoren beeinflußt:
The positioning accuracy of the individual pressure droplets ( 18 ) on the circuit board ( 7 ) is mainly influenced by the following factors:

  • - Genauigkeit der Positionierung des Kopf-Bündels (5) durch die X-Y-Positioniervorrichtung,- accuracy of the positioning of the head bundle ( 5 ) by the XY positioning device,
  • - Genauigkeit der Montage der einzelnen Köpfe innerhalb des Kopf-Bündels (5),- accuracy of assembly of the individual heads within the head bundle ( 5 ),
  • - Genauigkeit der Synchronisation zwischen Steuerungen der einzelnen Druckköpfe (SK1)-(SK8) und der Positioniervorrichtung zur Einhaltung des exakten Zeitpunktes der Abgabe des Drucktröpfchen vom Druckkopf während der Verfahrung des Kopf-Bündels (5) in X-Richtung- Accuracy of synchronization between controls of the individual printheads (SK1) - (SK8) and the positioning device to maintain the exact time of delivery of the print droplets from the printhead during travel of the head bundle ( 5 ) in the X direction
  • - Verfahrgeschwindigkeit des Kopf-Bündels (5) während des Druckvorganges in X-Richtung, Abstand zwischen Druckkopf und Schaltungsplatine sowie Flug-Geschwindigkeit des Drucktröpfchens auf dem Weg zur Oberfläche der Schaltungsplatine.- Travel speed of the head bundle ( 5 ) during the printing process in the X direction, distance between the print head and the circuit board and the flight speed of the print droplet on the way to the surface of the circuit board.

Pro Pixel wird ein oder kein Tröpfchen gedruckt, je nach den Pixel-Daten. Dadurch, daß pro Pixel zwei oder mehrere Tröpfchen versetzt abgeschieden werden, kann erreicht werden, daß der Bereich (19), wo auf Grund der unterschiedlichen Fläche von Tröpfchen (18) und Pixel (20) keine Bedruckung erfolgt, zu Null wird. Wenn zwei oder mehrere Tröpfchen übereinander gedruckt werden, dann kann die Dicke der jeweiligen Schicht gesteuert werden.One or no droplets are printed per pixel, depending on the pixel data. Due to the fact that two or more droplets are deposited offset per pixel, it can be achieved that the area ( 19 ) where there is no printing due to the different areas of droplets ( 18 ) and pixels ( 20 ) becomes zero. If two or more droplets are printed on top of one another, the thickness of the respective layer can be controlled.

Bei einer angenommenen Auflösung von z. B. 127 DPI (DPI. . . dots per inch) ergeben sich Pixelabmessungen (20) von ca. 0,2 mm×0,2 mm.With an assumed resolution of z. B. 127 DPI (DPI... Dots per inch) result in pixel dimensions ( 20 ) of approximately 0.2 mm × 0.2 mm.

Damit ergeben sich für einen angenommenen Druckbereich von 500 mm×500 mm:
This results in an assumed printing area of 500 mm × 500 mm:

2.500 × 2.500 = 6.250.000 Pixel = 781.250 Daten-Byte.2,500 × 2,500 = 6,250,000 pixels = 781,250 data bytes.

Eine Komprimierung der Pixeldaten vor der Übertragung in die Druckvorrichtung und eine Dekomprimierung der Pixeldaten in der Druckvorrichtung vor der Übertragung zu den Steuerelektroniken (SK1)-(SK8) ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Übertragungszeit auf bis zu ca. 10% reduziert werden kann. Dies kann mit üblichen modernen Datenkomprimierungsverfahren geschehen.Compression of the pixel data before transfer to the printing device and one Decompression of the pixel data in the printing device before transfer to the Control electronics (SK1) - (SK8) is advantageous because in this way the transmission time is up can be reduced by up to approx. 10%. This can be done with usual modern Data compression procedures happen.

Die Anzahl der Zeilen Nz für den spezifizierten Druckbereich hängt von der Kopfhöhe Hdk (siehe Fig. 3) und der Anzahl der gebündelten Köpfe Ndk wie folgt ab:
The number of lines Nz for the specified print area depends on the head height Hdk (see FIG. 3) and the number of bundled heads Ndk as follows:

Nz = Hdb/(Hdk*Ndk) = Hdb/Hz.Nz = Hdb / (Hdk * Ndk) = Hdb / Hz.

Bei einer Drucktröpfchenzahl von 32 Dot/Kopf ergeben sich bei 8 Köpfen 256 Dots/Druckzeile. Wichtig ist dabei die exakte Justage der Druckköpfe innerhalb der Bündels (5), so daß die Zeilen der einzelnen Köpfe sich lückenlos zur Druckzeile ergänzen.With a print droplet count of 32 dots / head, 8 dots result in 256 dots / print line. What is important here is the exact adjustment of the print heads within the bundle ( 5 ) so that the lines of the individual heads complement one another to form the print line.

Damit ergibt sich die Höhe der Druckzeile eines einzelnen Kopfes zu:
This gives the height of the print line of a single head:

Hdk = 32 Dots/Kopfzeile . 0,2 mm/Dot = 6,4 mm/Druckzelle
Hdk = 32 dots / header. 0.2 mm / dot = 6.4 mm / pressure cell

und die Höhe der Druckzeile bei Ndk = 8 Druckköpfe/Bündel zu:
and the height of the print line at Ndk = 8 print heads / bundle:

Hz = Hdk . Ndk = 8 . 6,4 mm/Druckzelle = 51,2 mm/Druckzelle.Hz = Hdk. Ndk = 8. 6.4 mm / pressure cell = 51.2 mm / pressure cell.

Bei einer Höhe des Druckbereiches von Hdk = 500 mm ergeben sich Nz = 10 Druckzeilen.With a height of the printing area of Hdk = 500 mm, Nz = 10 printing lines result.

Um eine Fläche von 500 mm×500 mm in der Zeit von 1 Minute zu bedrucken, ergibt sich bei einer Zeilenzahl von Nz=10 eine Druckgeschwindigkeit von 6 s/Zeile. Bei Abzug von ca. 1 s für den Zeilenvorschub bleiben 5 s für 500 mm Zeilenbedruckung, d. h. die Druckgeschwindigkeit beträgt 100 mm/s.The result is to print an area of 500 mm × 500 mm in a time of 1 minute with a line count of Nz = 10, a printing speed of 6 s / line. When deducting approx. 1 s for the line feed remain 5 s for 500 mm line printing, d. H. the Print speed is 100 mm / s.

Dadurch, daß die Druckköpfe in den Druckbereichen, wo keine Tröpfchen abgeschieden (gedruckt) werden, schneller bewegt werden, als in den Druckbereichen, wo Tröpfchen abgeschieden werden, kann eine Erhöhung der Produktivität (= minimale Bedruckungszeit für eine Schaltungsplatine) erreicht werden. Because the printheads in the print areas where no droplets are deposited (printed) are moved faster than in the print areas where droplets can be deposited, an increase in productivity (= minimal printing time for a circuit board) can be achieved.  

BezugszeichenlisteReference list Die Symbole in Fig. 1-6 bedeuten:The symbols in Fig. 1-6 mean:

∅P Durchmesser eines einzelnen Drucktröpfchens
0, X, Y X-Y-Koordinatensystem mit Nullpunkt
AX Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in X-Richtung
AY', AY'' zwei Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in Y-Richtung
Bdb Breite einer Druckzeile
Hdb Höhe des Druckbereiches der gesamten Schaltungsplatine
Hdk Höhe des Druckbereiches eines einzelnen Druckkopfes (= Höhe einer Sub-Zeile)
Hz Höhe einer Druckzeile
K1 . . . K8 Druckköpfe
SK1 . . . SK8 Steuerung und Vorratsbehälter des in einem Lösungsmittel aufgelösten Schichtmaterials für die einzelnen Druckköpfe K1 . . . K8
Vdk Versatz zwischen zwei einzelnen benachbarten Druckköpfen
Vz Versatz zwischen erstem und letztem Druckkopf (K1-K8)
∅P diameter of a single pressure droplet
0, X, Y XY coordinate system with zero point
AX carriage for moving the print heads in the X direction
AY ', AY''two carriages for moving the print heads in the Y direction
Bdb width of a print line
Hdb Height of the printing area of the entire circuit board
Hdk Height of the print area of a single print head (= height of a sub-line)
Hz Height of a print line
K1. . . K8 printheads
SK1. . . SK8 control and storage container of the layer material dissolved in a solvent for the individual print heads K1. . . K8
Vdk offset between two adjacent print heads
Vz offset between first and last printhead (K1-K8)

Die Ziffern in Fig. 1-6 bedeutenThe numbers in Fig. 1-6 mean

11

Steuerung und Vorratsbehälter des in einem Lösungsmittel aufgelösten Schichtmaterials für die einzelnen Druckköpfe
Control and storage container of the layer material dissolved in a solvent for the individual print heads

22nd

Schläuche zum Zuleiten des in einem Lösungsmittel aufgelösten Schichtmaterials zu den einzelnen Druckköpfen sowie Steuerleitungen zum Ansteuern der Druckköpfe
Hoses for supplying the layer material dissolved in a solvent to the individual print heads and control lines for controlling the print heads

33rd

11

. Antriebs-Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in Y-Richtung
. Drive carriage for moving the print heads in the Y direction

44th

Führung für den 1. Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in Y-Richtung
Guide for the 1st carriage for moving the print heads in the Y direction

55

Druckköpfe K1 . . . K8
Print heads K1. . . K8

66

Arbeitstisch (Auflage für die Schaltungsplatine und die X-Y-Positioniervorrichtung)
Work table (support for the circuit board and the XY positioning device)

77

Schaltungsplatine
Circuit board

88th

Antriebs-Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in X-Richtung
Drive carriage for moving the print heads in the X direction

99

Führung für den Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in X-Richtung
Guide for the carriage to move the print heads in the X direction

1010th

2. Antriebs-Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in Y-Richtung
2. Drive carriage for moving the print heads in the Y direction

1111

Führung für den 2. Schlitten zur Bewegung der Druckköpfe in Y-Richtung
Guide for the second carriage to move the print heads in the Y direction

1212th

letzte Druckzeile
last print line

1313

Bewegungsrichtung der Druckköpfe innerhalb der ersten Druckzeile
Direction of movement of the print heads within the first print line

1414

erste Druckzeile
first print line

1515

Druckbereiches eines einzelnen Druckkopfes (= eine Sub-Zeile)
Print area of a single print head (= one sub-line)

1616

Druckbereich der übrigen Druckköpfe (= Summe der restlichen Sub-Zeilen)
Print area of the remaining print heads (= sum of the remaining sub-lines)

1717th

Druckspalte eines einzelnen Druckkopfes
Print column of a single printhead

1818th

einzelnes Drucktröpfchen, auf die Schaltungsplatine gedruckt
single droplet of print printed on the circuit board

1919th

nicht bedruckter Bereich zwischen den einzelnen Drucktröpfchen; ergibt sich bei Einfachbedruckung aus der Flächendifferenz zwischen einzelnem Pixel (non-printed area between the individual droplets; results in Single printing from the area difference between individual pixels (

2020th

) und dem einzelnen Drucktröpfchen () and the individual droplets (

1818th

)
)

2020th

einzelner Pixel, entsprechend den CAD- bzw. CAM-Daten
individual pixel, according to the CAD or CAM data

2121

einzelnes Drucktröpfchen fehlt, wenn Schaltungsplatine an dieser Stelle nicht bedruckt wird
single print droplet is missing if the circuit board is not printed at this point

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellen von einzelnen Schichten von Schaltungsplatinen, insbesondere von Lötstopplack-, Lötpaste-, Ätzresistlack- oder Beschriftungs­ druck-Schichten, gekennzeichnet dadurch, daß
  • - die Daten, welche die zu erzeugenden Strukturen dieser Schichten definieren, zunächst in eine zweidimensionale Struktur aus quadratischen Pixeln gleicher Größe für die Druckvorrichtung konvertiert werden,
  • - diese Pixel-Daten-Struktur dann in einzelne Spuren (Druckzeilen) gleicher Pixelbreite zerlegt
  • - und abschließend in den einzelnen Spuren unter Nutzung der Pixel-Daten als Steuerdaten nacheinander die einzelnen Pixel in Form von aus einem Druckkopf abgeschieden Tröpfchen gedruckt werden, wobei die einzelnen Tröpfchen aus in einem Lösungsmittel aufgelöstem Schichtmaterial bestehen und je Pixel ein oder kein Tröpfchen gedruckt wird.
1. A method for producing individual layers of circuit boards, in particular solder mask, solder paste, etching resist or lettering printing layers, characterized in that
  • the data which define the structures of these layers to be generated are first converted into a two-dimensional structure of square pixels of the same size for the printing device,
  • - This pixel data structure is then broken down into individual tracks (print lines) of the same pixel width
  • - And finally, in the individual tracks using the pixel data as control data, the individual pixels are printed in the form of droplets separated from a printhead, the individual droplets consisting of layer material dissolved in a solvent and one or no droplets being printed per pixel .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tröpfchen dadurch erzeugt werden, daß ein kontinuierlichen Strahl aus in einem Lösungsmittel gelösten Schichtmaterial unter Druck durch eine kleine Düse gepreßt wird, wodurch ein Strahl von vielen gleichförmigen Tropfen pro Sekunde entsteht, die Tropfen individuell mittels einer elektrostatischen Ablenkeinheit elektrisch aufgeladen werden, anschließend durch ein konstantes elektrisches Feld mit einer hohen Spannung fliegen und in Abhängigkeit von ihrer elektrischen Ladung auf die Schaltungsplatine gelenkt bzw. aus dem Strahl ausgesondert werden (Continous-Inkjet-Prinzip).2. Device according to claim 1, characterized in that the droplets thereby generated that a continuous jet of dissolved in a solvent Layer material is pressed under pressure through a small nozzle, creating a jet from many uniform drops per second, the drops are created individually be electrostatically deflected, then by a constant electric field with a high voltage flying and dependent steered by their electrical charge onto the circuit board or out of the beam be discarded (continuous inkjet principle). 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Tröpfchen in zwei oder mehreren mechanisch miteinander verbundenen Druckköpfen gleichzeitig erzeugt und auf die Schaltungsplatine gedruckt werden.3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the individual droplets in two or more mechanically interconnected Printheads are generated simultaneously and printed on the circuit board. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, nach mindestens einem der folgenden Merkmale:
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die Druckköpfe mittels einer Positioniervorrichtung während des Druckvorganges über die feststehende Schaltungsplatine zeilenweise bewegt werden,
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die Schaltungsplatine mittels einer Positioniervorrichtung während des Druckvorganges unter den feststehenden Druckköpfen zeilenweise bewegt wird,
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die Druckköpfe und die Schaltungsplatine während des Druckvorganges gleichzeitig bewegt werden.
4. Device according to one of claims 1-3, according to at least one of the following features:
  • characterized in that the print heads are moved line by line by means of a positioning device during the printing process over the fixed circuit board,
  • - characterized in that the circuit board is moved line by line by means of a positioning device during the printing process under the fixed print heads,
  • - Characterized in that the printheads and the circuit board are moved simultaneously during the printing process.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, nach mindestens einem der folgenden Merkmale:
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Tröpfchen aus zerkleinertem Schichtmaterial bestehen, welches in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt wurde,
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Tröpfchen aus Lackfarbe bestehen, wobei die Lackfarbe die zu erzeugende Schicht bildet,
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Tröpfchen aus Lack mit eingeschlämmten Füllstoffen bestehen, wobei der Lack zusammen mit den
Füllstoffen die zu erzeugende Schicht bildet.5. Device according to one of claims 1-4, according to at least one of the following features:
  • characterized in that the individual droplets consist of comminuted layer material which has been suspended in a liquid,
  • characterized in that the individual droplets consist of paint, the paint forming the layer to be produced,
  • - Characterized in that the individual droplets consist of paint with slurried fillers, the paint together with the
Fillers forms the layer to be created. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß eine Komprimierung der Pixeldaten vor der Übertragung in die Druckvorrichtung und eine Dekomprimierung der Pixeldaten in der Druckvorrichtung erfolgt.6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that a Compression of the pixel data before transfer to the printing device and a Decompression of the pixel data takes place in the printing device. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckköpfe in den Druckbereichen, wo keine Tröpfchen abgeschieden werden, schneller bewegt werden, als in den Druckbereichen, wo Tröpfchen abgeschieden werden.7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the Printheads in the print areas where no droplets are deposited are moved faster than in the pressure areas where droplets are deposited become. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet dadurch, daß pro zu druckendem Pixel zwei oder mehrere Tröpfchen versetzt zueinander und/oder übereinander abgeschieden werden.8. Device according to one of claims 1-7, characterized in that per printing pixel, two or more droplets offset from one another and / or be deposited on top of each other. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, nach mindestens einem der folgenden Merkmale:
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die Bedruckung auf beliebige flache Unterlagen aus beliebigem Material erfolgt,
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die Bedruckung auf gewölbte Unterlagen aus beliebigem Material erfolgt, wobei die Druckköpfe mittels einer Positioniervorrichtung während des Druckvorganges über die feststehende Unterlage zeilenweise bewegt werden, und der Zeilenvorschub durch Drehen der Unterlage erfolgt,
  • - gekennzeichnet dadurch, daß die Bedruckung auf gewölbte Unterlagen aus beliebigem Material erfolgt, wobei die zeilenweise Bedruckung während des Drehens der Unterlage unter den feststehenden Druckköpfen ausgeführt wird und der Zeilenvorschub durch Bewegen der Druckköpfe mittels einer Positioniervorrichtung erfolgt.
9. Device according to one of claims 1-8, according to at least one of the following features:
  • - characterized in that the printing is done on any flat documents made of any material,
  • characterized in that the printing is carried out on arched documents made of any material, the print heads being moved line by line by means of a positioning device during the printing process, and the line feed being carried out by rotating the document,
  • - Characterized in that the printing takes place on arched documents made of any material, the line-by-line printing being carried out while the base is being rotated under the fixed print heads and the line feed is carried out by moving the print heads by means of a positioning device.
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