DE202005004664U1 - Technical screen printing screen has a fine mesh, electrically conducting, screen, preferably of stainless steel wires, with spaced electrical connections to the wires to provide for its resistive heating - Google Patents

Abstract

Screen for screen printing has a rigid frame (1-3) with a tensioned strip (4) of none electrically conducting material fixed around the frame, a fine mesh screen fabric of electrically conducting material, preferably fine stainless steel wires that is fastened under tension by the strip and an active printing elements (9) allocated to the screen. The screen mesh has spaced electrical connections (12, 13) connected to a power source (10) for resistance warming of the mesh.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sieb für den technischen Siebdruck, mit einem formsteifen Rahmen, mit einem am Rahmen allseitig unter Spannung befestigten Streifen aus elektrisch nicht-leitendem Material, einem feinmaschigen Siebgewebe aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus Edelstahldrähten, das allseitig am Innenrand des Streifens unter Spannung befestigt ist, und mit dem Siebgewebe zugeordneten druckaktiven Elementen, wie einer photosensiblen Schicht oder Metallschablonen.The The invention relates to a sieve for technical screen printing, with a dimensionally stable frame, with a on the frame on all sides under tension attached strips of electric non-conductive material, a fine-meshed screen fabric made of electrical conductive material, preferably made of stainless steel wires, the all sides on the inner edge attached to the strip under tension, and with the mesh associated pressure-active elements, such as a photosensitive layer or metal stencils.

Aus der JP-A-59-190 851 sind beispielsweise Siebdrucksiebe für den technischen Siebdruck zur Herstellung von Leiterplatten, Solarelementen od. dgl. bekannt, die zum gezielten Aufbringen einer Lotpaste auf eine Trägerplatte z.B. eine Leiterplatte dienen. Die Siebe bestehen aus einem formsteifen Rechteckrahmen aus Leichtmetall-, Strangguss- oder Edelstahlprofilen, auf dem eine Bespannung aus feinmaschigem Metalldrahtgewebe unter allseitiger Zugspannung festgeklebt ist. In Ausschnitten dieses Stahldrahtgewebes von vorbestimmter Größe sind Schablonen aus dünnem Edelstahlblech befestigt, in das Öffnungen bzw. Pads mit bestimmten Konturen z.B. durch Laserstrahl eingeschnitten oder eingeätzt sind, die das zu druckende Muster darstellen. Die Schablone ist an ihren Rändern mit dem Stahldrahtgewebe fest verbunden, das nach dem Verbindungsvorgang im inneren Bereich der Schablone entfernt wird. Aus der DE 44 38 281 C ist es bekannt, den Außenrand der Schablone mit dem Gewebe durch einen Rollschweißvorgang zu verschweißen. Die an der Schnittkante des Gewebes freigesetzten Drahtenden können durch eine zweite Schweißnaht an der Schablone festgelegt werden.For example, screen printing screens for technical screen printing for the production of printed circuit boards, solar elements or the like are known from JP-A-59-190 851, which serve, for example, a printed circuit board for the purposeful application of a solder paste to a carrier plate. The sieves consist of a dimensionally stable rectangular frame of light metal, continuous casting or stainless steel profiles, on which a covering of fine-meshed metal wire mesh is glued under all-round tension. In sections of this steel wire mesh of a predetermined size stencils made of thin stainless steel sheet are fixed, are cut or etched into the openings or pads with certain contours, for example by laser beam, which represent the pattern to be printed. The template is firmly connected at its edges to the steel wire mesh, which is removed after the bonding process in the inner region of the template. From the DE 44 38 281 C It is known to weld the outer edge of the template to the fabric by a roll-welding operation. The wire ends exposed at the cut edge of the fabric may be secured by a second weld on the template.

Beispielsweise zur Herstellung von Solarzellen kann statt der dünnwandigen Stahlblechschablonen die Siebbespannung aus Metalldrahtgewebe in vorgegebenen Bereichen mit einer photosensiblen Schicht versehen sein. Hierzu wird das Gewebe mit einem photoempfindlichen Material beschichtet und diese Beschichtung wird unter Verwendung eines Diapositivs mit UV-Licht belichtet. Die belichteten Stellen härten aus und die unbelichteten Stellen bleiben wasserlöslich. Das Sieb wird mit Wasser entwickelt, wobei diejenigen Strukturbereiche, durch die die Paste gedrückt wird, geöffnet werden. Die für die unterschiedlichen Druckvorgänge verwendeten Pasten, die mit Hilfe von Rakeln auf die vorbereiteten Siebe aufgebracht werden, haben unterschiedliche Viskositäten. Das Aufbringen dieser pastösen Massen auf die vorbereitete Siebfläche in genau gleichbleibender Schichtdicke kann Probleme bereiten, wenn die Viskosität der jeweiligen Masse relativ hoch ist. Um bei Verwendung einer relativ hochviskosen Paste eine gleichmäßige Verteilung der Lotpaste auf der gesamten Siebfläche zu erhalten, muss der jeweilige Rakelvorgang mit hoher Sorgfalt durchgeführt werden.For example for the production of solar cells, instead of the thin-walled steel sheet templates the sieve covering of metal wire mesh in predetermined areas be provided with a photosensitive layer. This is the Tissue coated with a photosensitive material and these Coating is done using a slide with UV light exposed. The exposed areas harden and the unexposed Digits remain water soluble. The sieve is developed with water, whereby those structural areas, through which the paste is pressed will be opened become. The for the different printing processes used pastes, which are prepared with the help of squeegees on the Sieves are applied, have different viscosities. The Apply this pasty Masses on the prepared screen surface in exactly the same thickness can cause problems if the viscosity of the respective mass is relative is high. When using a relatively high viscosity paste, a uniform distribution To obtain the solder paste on the entire screen surface, the respective must Doctor blade operation be carried out with great care.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sieb für den technischen Siebdruck zu schaffen, bei welchem der Auftrag der für den Siebdruck verwendeten Paste in gleichbleibender Verteilung und Schichtdicke vereinfacht ist.task The invention is a sieve for to create the technical screen printing, with which the order of the for the Screen printing paste used in a constant distribution and layer thickness is simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am Siebgewebe voneinander beabstandete elektrische Anschlüsse befestigt sind, die zur Widerstandserwärmung des Siebgewebes an eine Stromquelle anschließbar sind. Durch Einleiten eines Heizstroms von vorzugsweise einer Spannung von 3 bis 6 V und einer Stromstärke von 20 bis 40 A wird das Siebgewebe großflächig auf eine erhöhte Temperatur gebracht und damit auch die aufgetragene Paste erwärmt, was deren Viskosität vermindert. Die gleichmäßige Verteilung der Paste in gleichbleibender Schichtdicke über die gesamte vorgesehene Siebfläche wird dadurch wesentlich vereinfacht.These Task is inventively characterized solved, attached to the mesh fabric spaced electrical connections are that for resistance warming of the mesh fabric can be connected to a power source. By initiating a Heating current of preferably a voltage of 3 to 6 V and a amperage from 20 to 40 A, the screen mesh is extensively heated to an elevated temperature brought and thus heated the applied paste, what their viscosity reduced. The even distribution the paste is in a constant layer thickness over the entire intended screen area thereby significantly simplified.

Aufgrund der geringen Drahtdurchmesser im jeweiligen Siebgewebe ist die Herstellung der notwendigerweise elektrisch leitenden Verbindungen der elektrischen Anschlüsse direkt auf dem Siebgewebe problematisch, da die Verbindungsmittel eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine ausreichende Temperaturfestigkeit haben müssen.by virtue of the small wire diameter in each screen fabric is the production the necessarily electrically conductive connections of the electrical connections directly on the screen mesh problematic because the fasteners a good electrical conductivity and have sufficient temperature resistance.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die elektrischen Anschlüsse direkt auf dem Siebgewebe durch Schweißen befestigt, und zwar vorzugsweise durch das sog. Rollschweißen, bei dem thermische Überbeanspruchungen der zu verbindenden Elemente vermieden werden. Bei dieser Schweißtechnik liegt das Siebgewebe auf einem leitenden Untergrund auf und der jeweilige elektrische Anschluss ist mit seinem Fußteil auf den vorgesehenen Gewebeabschnitt aufgelegt. Auf der Oberseite wird eine elektrisch leitende Rolle längs der vorgegebenen Schweißbahn unter Druck und Zuleitung eines elektrischen Stroms bewegt. Der elektrische Stromfluss durch die Rolle bewirkt eine ausreichend hohe Erhitzung und der über die Rolle aufgebracht Druck führt zu einer formschlüssigen Schweißverbindung der beiden Materialien. Die Stromstärke, die Laufgeschwindigkeit der Rolle und die Andruckkraft können eingestellt werden.According to one advantageous embodiment of the invention, the electrical connections fixed directly to the mesh by welding, preferably by so-called roll welding, at the thermal overloads the elements to be connected are avoided. In this welding technique the screen fabric is on a conductive surface and the respective electrical connection is with his foot on placed the intended tissue section. On the top is an electrically conductive roller along the predetermined welding path moved under pressure and supply of an electric current. Of the Electric current flow through the roller causes a sufficient high heat and the over the roll applied pressure leads to a positive welded connection of the two materials. The current, the running speed the role and the pressure force can be set.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die elektrischen Anschlüsse als dünnwandige Winkelschienen oder Winkelelemente ausgebildet und achsparallel zu den Längsholmen des Rahmens mit ihrem Fußteil auf dem Siebgewebe seitlich außerhalb des Rakelbereichs angeordnet sein. Diese Positionierung der elektrischen Anschlüsse führt zu einer gleichmäßigen Stromverteilung im Siebgewebe und damit zu einer gleichmäßigen Erwärmung der ausgewählten Bereiche dieses Siebgewebes, was sich wiederum positiv auf die angestrebt gleichmäßige Verteilung der Paste auswirkt.In a further embodiment of the invention, the electrical connections can be formed as thin-walled angle rails or angle elements and arranged axially parallel to the longitudinal beams of the frame with its foot on the screen fabric laterally outside of the doctor blade area. This posi tioning of the electrical connections leads to a uniform current distribution in the mesh and thus to a uniform heating of the selected areas of this mesh, which in turn has a positive effect on the desired uniform distribution of the paste.

Um den Grad der Erwärmung des Siebgewebes an die Konsistenz der jeweils verwendeten Paste anzupassen ist vorteilhaft ein Regler im Heizstromkreis vorgesehen.Around the degree of warming of the screen mesh to the consistency of the paste used in each case Advantageously, a regulator is provided in the heating circuit.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlicher beschrieben, in der ein Siebdrucksieb schematisch darstellt ist.in the The following will be a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing in more detail described in which a screen printing screen is shown schematically.

Das Sieb weist einen formsteifen Rechteckrahmen auf, dessen Längsholme 1 und Querholme 2, 3 zum Erhalt der erforderlichen Formsteifigkeit aus Aluminiumguss- oder Edelstahlprofilen bestehen. An der Unterseite der Längs- und Querholme ist ein umlaufender Streifen 4 aus einem feinmaschigen Polyestergewebe durch Kleben 5 dauerhaft und großflächig befestigt. Auf einem inneren Randabschnitt 6 dieses umlaufenden Streifens 4 ist der Randabschnitt eines feinmaschigen Edelstahlgewebes 6 mit seinem umlaufenden Randbereich 7 mittels einer dauerfesten Klebeverbindung 8 befestigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Unterseite des feinmaschigen Edelstahlgewebes 6 eine dünnwandige – hier strichpunktiert angedeutete – photoempfinliche Schicht 9 angeordnet. In dem mittleren Bereich des Edelstahl-Siebgewebes 6 wird die für den jeweiligen Siebdruckvorgang ausgewählte pastöse Masse aufgebracht und gleichmäßig verteilt. Damit das Auftragen und die Verteilung auch relativ hochviskoser Massen mit gleichbleibender Schichtdicke verbessert wird, ist erfindungsgemäß eine elektrische Beheizung des inneren Bereichs des feinmaschichten Stahldraht-Siebgewebes vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine elektrische Widerstandsheizung angewendet, die eine schematisch als Block 10 dargestellte Stromquelle 10 mit ggf. integriertem Regler enthält. An diese Stromquelle 10 ist über stromführende Leitungen 11 ein elektrischer Anschluss 12 angeschlossen. Ein weiterer elektrischer Anschluss 13 ist über Leitungen 14 mit Masse bzw. der Stromquelle 10 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden elektrischen Anschlüsse als Winkelleisten ausgebildet, deren einen durchgehenden Fußteil bildender Schenkel 15, 16 großflächig mittels Rollschweißen auf dem Randabschnitt des Edelstahl-Siebgewebes befestigt ist. Die aufrecht stehenden Schenkel 17, 18 dieser Winkelleisten 12, 13 tragen die elektrischen Verbindungselemente 19, 20 für den Anschluss der Stromleitungen 11, 14.The sieve has a dimensionally stable rectangular frame whose longitudinal spars 1 and crossbars 2 . 3 To obtain the required dimensional stability made of cast aluminum or stainless steel profiles. At the bottom of the longitudinal and transverse spars is a circumferential strip 4 from a fine-meshed polyester fabric by gluing 5 attached permanently and over a large area. On an inner edge section 6 this circumferential strip 4 is the edge section of a fine-meshed stainless steel mesh 6 with its peripheral edge area 7 by means of a durable adhesive bond 8th attached. In the illustrated embodiment is at the bottom of the fine mesh stainless steel fabric 6 a thin-walled - here dash-dotted lines - photo-sensitive layer 9 arranged. In the middle area of the stainless steel mesh 6 the pasty mass selected for the respective screen printing process is applied and evenly distributed. In order to improve the application and distribution of even relatively high-viscosity masses with a constant layer thickness, according to the invention, an electrical heating of the inner region of the fine-mesh steel wire mesh is provided. In the illustrated embodiment, an electrical resistance heating is applied, which schematically as a block 10 illustrated power source 10 with possibly integrated controller contains. To this power source 10 is over live lines 11 an electrical connection 12 connected. Another electrical connection 13 is via lines 14 with ground or the power source 10 connected. In the illustrated embodiment, the two electrical connections are designed as angle strips, whose legs forming a continuous foot part 15 . 16 is attached over a large area by means of roll welding on the edge portion of the stainless steel mesh fabric. The upright thighs 17 . 18 this angle strip 12 . 13 carry the electrical connectors 19 . 20 for connecting the power lines 11 . 14 ,

Wie dargestellt, können die Winkelleisten durchgehend sein oder – entsprechend den Strichlinien – in mehrere Segmente unterteilt sein, wobei in diesem Fall jedes Segment ein entsprechendes Anschlusselement 19, 20 aufweist.As shown, the angle strips may be continuous or - according to the dashed lines - be divided into several segments, in which case each segment is a corresponding connection element 19 . 20 having.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise statt der photoempfindlichen Schicht 9 auch dünnwandige Edelstahlschablonen verwendet werden, die in entsprechend geformten Ausschnitten des Siebgewebes 6 z.B. durch Rollschweißen befestigt sind und in ähnlicher Weise wie das umgebende Siebgewebe durch den elektrischen Stromfluss erwärmt werden. Ferner sind statt der dargestellten Winkelschienen 12, 13 auch andere geeignete Elemente für den Stromanschluss verwendbar. Schließlich kann in Sonderfällen das feinmaschige Stahldraht-Siebgewebe in dem mittleren Auftragsbereich für die Paste auch auf andere Weise, beispielsweis induktiv, aufgewärmt werden. Um flächenmäßige oder lokale Überhitzungen zu vermeiden und den Heizstrom an die jeweils eingesetzte Ausführung des Edelstahl-Siebgewebes anzupassen, kann die Temperatur des Siebgewebes 6 durch in geeigneter Weise plattierte Wärmesensoren überwacht und die Stromzufuhr entsprechend geregelt werden.The invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, instead of the photosensitive layer 9 Also thin-walled stainless steel stencils are used, which in correspondingly shaped cut-outs of the mesh fabric 6 For example, be fixed by roll welding and heated in a similar manner as the surrounding mesh by the electric current flow. Furthermore, instead of the illustrated angle rails 12 . 13 Other suitable elements for the power connection usable. Finally, in special cases, the fine mesh steel wire mesh in the middle application area for the paste in other ways, for example inductively warmed up. In order to avoid surface or local overheating and to adapt the heating current to the particular version of the stainless steel mesh used, the temperature of the mesh fabric 6 monitored by suitably plated heat sensors and the power supply can be regulated accordingly.

Claims (6)

Sieb für den technischen Siebdruck mit – einem formsteifen Rahmen (1, 2, 3), – einem am Rahmen allseitig unter Spannung befestigten Streifen (4) aus elektrisch nichtleitendem Material, – einem feinmaschigen Siebgewebe (6) aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise feinen Edelstahldrähten, das allseitig am Innenrand des Streifens (4) unter Spannung befestigt ist, und – dem Siebgewebe (6) zugeordneten druckaktiven Elementen (9), dadurch gekennzeichnet, dass – am Siebgewebe (6) voneinander beabstandete elektrische Anschlüsse (12, 13) befestigt sind, die zur Widerstandserwärmung des Siebgewebes (6) an eine Stromquelle (10) anschließbar sind.Sieve for technical screen printing with - a dimensionally stable frame ( 1 . 2 . 3 ), - a strip attached to the frame under tension on all sides ( 4 ) of electrically non-conductive material, - a fine-mesh screen mesh ( 6 ) made of electrically conductive material, preferably fine stainless steel wires, which on all sides on the inner edge of the strip ( 4 ) is attached under tension, and - the mesh ( 6 ) associated pressure-active elements ( 9 ), characterized in that - on the mesh ( 6 ) spaced apart electrical connections ( 12 . 13 ), which are used for resistance heating of the mesh ( 6 ) to a power source ( 10 ) are connectable. Sieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (12, 13) auf dem Siebgewebe (6) durch Schweißen befestigt sind.Sieve according to claim 1, characterized in that the electrical connections ( 12 . 13 ) on the mesh ( 6 ) are fixed by welding. Sieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (12, 13) je einen auf dem Siebgewebe (6) aufliegenden Fußteil (15, 16) aufweisen, der durch Rollschweißen mit den Drähten des Siebgewebes (6) dauerfest verbunden ist.Sieve according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical connections ( 12 . 13 ) one on the mesh ( 6 ) resting footboard ( 15 . 16 ) by roll welding with the wires of the mesh ( 6 ) is permanently connected. Sieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (12, 13) als dünnwandige Winkelstege ausgebildet und achsparallel zu den Längsholmen (1) des Rahmens mit ihrem Fußteil (15, 16) auf dem Siebgewebe (6) seitlich außerhalb des Rakelbereichs angeordnet sind.Screen according to one of the preceding claims che, characterized in that the electrical connections ( 12 . 13 ) formed as thin-walled angle webs and axially parallel to the longitudinal beams ( 1 ) of the frame with its foot part ( 15 . 16 ) on the mesh ( 6 ) are arranged laterally outside of the doctor blade area. Sieb nach Anspruch 4, dadurck gekennzeichnet, dass die Winkelschienen (12, 13) in Einzelsegmente unterteilt sind, von denen jedes ein elektrisches Anschlusselement (19, 20) aufweist.Sieve according to claim 4, dadurck characterized in that the angle rails ( 12 . 13 ) are subdivided into individual segments, each of which has an electrical connection element ( 19 . 20 ) having. Sieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler für den Heizstrom vorgesehen ist.Sieve according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a regulator for the heating current provided is.