-
Die
Erfindung betrifft eine Siebdruckschablone mit einer ersten Siebdruckschablonenlage
mit einer ersten Ausnehmung und eine zweite Siebdruckschablonenlage
mit einer zweiten Ausnehmung, so dass ein Druckmedium von der Oberseite
der ersten Siebdruckschablonenlage durch die erste Ausnehmung und
zweite Ausnehmung in Richtung auf ein darunter platzierbares Substrat
beförderbar
ist.
-
Beim
Siebdruck oder Durchdruckverfahren wird ein Druckmedium auf eine
Siebdruckschablone aufgebracht, wobei anschließend mittels einer an der Oberseite
oder sehr nahe an der Oberseite der Siebdruckschablone entlang geführten Rakel
das Druckmedium in Ausnehmungen der Siebdruckschablone befördert wird.
Durch eine einmalige oder mehrmalige Rakelbewegung gelingt es, das
Druckmedium in Richtung zur Unterseite und auf ein darunter angeordnetes
Substrat zu bringen. An den von der Siebdruckschablone abgedeckten
Bereichen gelangt kein Druckmedium, so dass auf dem Substrat ein
Druckbild entsteht, welches im Wesentlichen den Ausnehmungen der
Siebdruckschablone entspricht.
-
Der
Siebdruck und der Einsatz von Siebdruckschablonen sind seit langem
bekannt und bewährt.
Besitzen die Ausnehmungen in der Siebdruckschablone jedoch kleine
Abmessungen, so ist es angebracht, die Rakel mit einer relativ hohen
Kraft auf die Siebdruckschablone zu drücken, so dass das Druckmedium
auch bis zur Unterseite befördert
werden kann und nicht auf dem Weg dahin in den kleinen Ausnehmungen
hängen
bleibt. Ein solcher hoher Druck ist nachteilig, da dies die Lebensdauer
einer Siebdruckschablone verringert und deren genau gefertigte Oberfläche relativ
schnell verschleißt.
-
Wird
nach dem Durchdrücken
des Druckmediums die Siebdruckschablone von dem Substrat entfernt,
kann es besonders bei kleinen Ausnehmungen passieren, dass das Druckmedium
an der Siebdruckschablone hängen
bleibt und nicht an dem Substrat haftet. Das Druckmedium fehlt dann
an dem Substrat. Bleibt das Druckmedium hingegen an dem Substrat
hängen,
wie dies auch vorgesehen ist, kann in den Ausnehmungen jedoch ein
Teil des Druckmediums verbleiben. Die Folge davon sind gedruckte Bereiche
auf dem Substrat, die unterschiedlich hohe Schichtdicken besitzen.
-
Eine
unterschiedlich hohe Schichtdicke tritt ferner aufgrund der Abschattung
des Siebdruckschablonenträgers,
zum Beispiel aus Gewebe, auf. An den Stellen von Gewebeöffnungen
tritt mehr Druckmedium durch die Schablone als an den Kreuzungspunkten.
Bei einem hochviskosen Druckmedium, bei dem kein seitliches Verlaufen
des Mediums auftritt, behält
der Druckauftrag ein Höhenprofil
mit relativ deutlichen Höhenunterschieden.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Siebdruckschablone zu
schaffen, mit der bei kleinen Ausnehmungen ein zuverlässiger Druckauftrag
auf ein Substrat erreicht wird, die Siebdruckschablone eine höhere Standzeit
als bisherige Schablonen besitzt, und eine gleichmäßige Schichtdicke auch
bei einem relativ breit aufgetragenen Druckmedium auf dem Substrat
möglich
ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Schutzanspruches gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
erfindungsgemäße Siebdruckschablone weist
eine erste Siebdruckschablonenlage auf, welche eine erste Oberseite
und einer erste Unterseite aufweist, wobei die Schablone eine erste
Ausnehmung aufweist, welche von der Oberseite bis zur Unterseite
reicht, wobei die erste Ausnehmung an der ersten Oberseite eine
Druckmedium-Eintrittsöffnung und
an der ersten Unterseite eine Druckmedium-Austrittsöffnung aufweist,
wobei die Fläche
der Eintrittsöffnung
bei einer Projektion senkrecht zu dieser Fläche maximal teilweise mit der
Fläche
der Austrittsöffnung übereinanderliegt,
wobei die Siebdruckschablone eine zweite Siebdruckschablonenlage
mit einer zweiten Oberseite und einer zweiten Unterseite aufweist,
wobei die zweite Oberseite der zweiten Siebdruckschablonenlage mit
der ersten Unterseite der ersten Siebdruckschablonenlage verbunden
ist, wobei die zweite Siebdruckschablonenlage eine zweite Ausnehmung
aufweist, so dass ein Druckmedium von der Oberseite der ersten Siebdruckschablonenlage
durch die erste Ausnehmung und zweite Ausnehmung hindurch auf ein
darunter platzierbares Substrat beförderbar ist.
-
Bei
einem solchen Aufbau einer Siebdruckschablone muss das Druckmedium
nicht mehr ausschließlich
normal bzw. senkrecht zur Oberseite der Siebdruckschablone in eine
Ausnehmung eingebracht werden, sondern kann auch in eine Richtung befördert werden, die
von der Normalen abweicht. Dies erleichtert den Transport des Druckmediums
in Richtung zum Substrat, so dass mit weniger Kraftaufwand durch
eine Rakel das Druckmedium durch eine Ausnehmung transportiert werden
kann. Damit kann eine höhere
Standzeit der Siebdruckschablone erreicht werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Wandung der ersten Ausnehmung im Bereich der
Austrittsöffnung
in Bezug auf die erste Unterseite der Siebdruckschablone in einem
Winkelbereich von größer 0° und kleiner
90° orientiert.
Damit ist eine „Abreißkante” gebildet,
die es ermöglicht,
das Druckmedium in vorbestimmter Weise abzuscheren und eine vollständige Haftung
des Druckmediums in der ersten Ausnehmung verhindert.
-
Es
ist besonders geschickt, wenn die Wandung der ersten Ausnehmung
zwischen ihrer Eintrittsöffnung
und Austrittsöffnung
in Bezug auf die Unterseite der ersten Siebdruckschablonenlage in
einem Winkelbereich von größer 0° und kleiner
90° orientiert
ist. Damit liegt eine schräg
zur Unterseite geneigte erste Ausnehmung vor, so dass bei einer
Bewegung der Rakel eine Vorzugsrichtung existiert, bei der das Druckmedium
besonders leicht in die erste Ausnehmung befördert werden kann. Die Abreißkante ist auch
bei dieser Ausführungsform
vorhanden.
-
Wenn
der Querschnitt der ersten Ausnehmung zwischen ihrer Eintrittsöffnung und
Austrittsöffnung
ungleichmäßig ist,
z. B. sich verringert, kann das Abscheren des Druckmediums weiterhin
gefördert
werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist mindestens eine der Ausnehmungen mit einer Beschichtung
versehen. Die Beschichtung verringert die Durchtrittsfläche für das Druckmedium und
ermöglicht
einen Druckauftrag mit noch kleineren Abmessungen, wobei die Beschichtung
mindestens eine Dicke von 5% der kleinsten Querschnittsbreite der
Ausnehmung besitzt und die Beschichtung einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser
in einem Bereich von 0° bis
90° besitzt.
-
Unter
einem Kontaktwinkel wird der Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen
auf der Oberfläche
eines Feststoffes zu dieser Oberfläche bildet. Bei einem Kontaktwinkel
im Bereich von 0° bis
90° bildet
das flüssige
oder pastöse
Druckmedium somit eine relativ gute Wechselwirkung zur Oberfläche der Beschichtung,
so dass ein Großteil
des Druckmediums in den solcherart beschichteten Ausnehmungen haften
bleibt, wenn die Siebdruckform von dem zu bedruckenden Substrat
entfernt wird. Dies wird durch die Wirkung der Abreißkante noch
erleichtert, so dass eine homogene Schichtdicke gedruckt werden kann,
ohne dass zuviel Material aus den Ausnehmungen der Oberseite mit
auf das Substrat gedruckt wird.
-
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung ist die Ausnehmung mit einer Beschichtung versehen,
so dass die Beschichtung die Durchtrittsfläche für das Druckmedium verringert
und einen Druckauftrag mit noch kleineren Abmessungen ermöglicht,
wobei die Beschichtung mindestens eine Dicke von 5% der kleinsten
Querschnittsbreite der Ausnehmung besitzt und die Beschichtung einen Kontaktwinkel
gegenüber
Wasser in einem Bereich von größer 90° bis 150° besitzt.
Dabei bildet sich nur eine geringe Wechselwirkung des Druckmediums
zur Oberfläche
der Beschichtung aus. Das Druckmedium kann mit geringerem Widerstand
in die Ausnehmung befördert
werden. Außerdem
kann nach dem Hindurchdrücken
des Druckmediums und Entfernen der Siebdruckschablone vom Substrat
das in der Ausnehmung verbleibende Druckmedium mit wenig Aufwand
entfernt werden. In den Ausnehmungen eingebrachtes Druckmedium verbleibt
nur zu einem geringen Anteil in den Ausnehmungen, wenn die Siebdruckform
von dem Substrat entfernt wird. Das Ergebnis ist ein Druckauftrag
mit einer Höhe,
welche gleich der Höhe
der Siebdruckform sein kann.
-
Die
erste Siebdruckschablonenlage und die zweite Siebdruckschablonenlage
können
einstückig ausgebildet
sein. Es ist jedoch auch möglich,
dass die zweite Siebdruckschablonenlage aus einer zur ersten Siebdruckschablonenlage
separaten Siebdruckschablonenlage gebildet ist. Diese separate Siebdruckschablonenlage
kann aus einer photosensitiven Schicht herausgearbeitet oder aus
einer Emulsion auf Basis von Polyvenyalkohol, einem Kapillarfilm
oder einem Festresist gebildet sein. Die separate Siebdruckschablonenlage
kann auch eine Metallschicht aufweisen, die durch galvanische Beschichtung
aufgebracht ist.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgenden
Figuren erläutert,
in welchen zeigen:
-
1 einen
Querschnitt einer ersten Siebdruckschablonenlage der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone;
-
2 einen
Querschnitt der ersten Siebdruckschablonenlage der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone
mit einem Druckmedium;
-
3 einen
Querschnitt der ersten Siebdruckschablonenlage der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone
mit einem Druckmedium und einer Seitenansicht eines bedruckten Substrates;
-
4 einen
Querschnitt einer ersten Ausführungsform
mit erster Siebdruckschablonenlage und zweiter Siebdruckschablonenlage
der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone;
und
-
5 einen
Querschnitt einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Siebdruckschablone.
-
In 1 ist
ein Querschnitt einer ersten Siebdruckschablonenlage 50 einer
erfindungsgemäßen Siebdruckschablone
dargestellt. Die Siebdruckschablonenlage 50 weist eine
erste Ausnehmung 1 auf, wobei diese an der ersten Oberseite 2 mit
einer Druckmedium-Eintrittsöffnung 3 und
an der ersten Unterseite 4 mit einer Druckmedium-Austrittsöffnung 5 versehen
ist.
-
Die
erste Siebdruckschablonenlage 50 ist derart ausgebildet,
dass die Fläche 7 der
Eintrittsöffnung 3 bei
einer Projektion entlang der Projektionsrichtung 6 senkrecht
zu dieser Fläche 7 maximal
teilweise mit der Fläche 8 der
Austrittsöffnung 5 übereinanderliegt.
Dies bedeutet, dass entweder überhaupt keine Überdeckung
der beiden Flächen 7 oder 8 oder nur
eine teilweise Überdeckung
der beiden Flächen 7 oder 8 vorliegt.
Der Bereich, in dem sich die Flächen 7 und 8 teilweise überdecken,
ist nachfolgend als Überdeckungsfläche 9 bezeichnet.
Diese Überdeckungsfläche 9 ist
stets kleiner als die Fläche 7 oder 8.
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung besitzt die Überdeckungsfläche 9 eine
Größe, die
nicht mehr als 30% der Fläche 7 oder
Fläche 8 beträgt. Bevorzugt
kommt es zu keiner Überdeckung
der beiden Flächen 7 und 8,
so dass auch keine Überdeckungsfläche 9 vorhanden
ist.
-
Bei
der in den 1 bis 3 dargestellten ersten
Siebdruckschablonenlage 50 ist die Wandung 13 der
ersten Ausnehmung 1 zwischen der Eintrittsöffnung 3 und
Austrittsöffnung 5 in
Bezug auf die Unterseite 4 der Siebdruckschablonenlage 50 in
einem Winkelbereich von ca. 70° orientiert,
siehe Bezugszeichen 14. Die erste Ausnehmung 1 ist
somit entlang ihrer gesamten Länge
von der ersten Oberseite 2 bis zur ersten Unterseite 4 der
Siebdruckschablone 100 geneigt. Ein Druckmedium 30 kann
bei der ersten Siebdruckschablonenlage 50 in diese geneigte erste
Ausnehmung 1 leichter eingebracht werden als bei einer
Ausnehmung, die senkrecht zur Oberseite der ersten Siebdruckschablonenlage
ausgerichtet ist. 2 zeigt ein Druckmedium 30,
welches mittels einer Rakel 10 in die erste Ausnehmung
hinein befördert
worden ist. Die Rakel wurde dazu in der Bewegungsrichtung 11 nahe
der ersten Oberseite 2 der Siebdruckschablonenlage 50 entlang
gezogen.
-
Das
vollständig
in die erste Ausnehmung 1 eingebrachte Druckmedium 30 hat
bei der in 2 dargestellten Situation ein
unter der ersten Siebdruckschablonenlage 50 angebrachtes
Substrat 20 erreicht und berührt dessen Oberfläche. Wenn
die Siebdruckschablonenlage bei einem darauffolgenden Schritt von
dem Substrat 20 entfernt wird, wirkt die Kante 12 an
der Unterseite 4 wie eine Abreißkante, so dass das Druckmedium
an dieser Kante beginnt, sich abzuscheren, siehe 3.
Auf dem Substrat 20 verbleibt dann ein Teil des Druckmediums 30, hier
als dreiecksförmiger
Teil 32 dargestellt, wobei ein anderer Teil des Druckmediums 30 in
der ersten Siebdruckschablonenlage 50 verbleibt. Die Anteile des
Druckmediums 30 auf dem Substrat und in der ersten Siebdruckschablonenlage 50 sind
jedoch aufgrund der Abreißkante
vorbestimmt und gut reproduzierbar, so dass ein gleichmäßiger Auftrag
des Druckmediums auf dem Substrat 20 erreicht wird.
-
In 4 ist
eine Siebdruckschablone 100 gemäß einer ersten Ausführungsform
dargestellt. Die Siebdruckschablone 100 weist eine erste
Siebdruckschablonenlage 50 und eine zweite Siebdruckschablonenlage 51 auf,
die miteinander fest verbunden sind. Die Siebdruckschablone 100 besitzt
in der ersten Siebdruckschablonenlage 50 zwei erste Ausnehmungen 1,
wobei diese ersten Ausnehmungen 1 an einer ersten Unterseite 4 enden.
Unterhalb dieser ersten Unterseite 4 ist eine zweite Siebdruckschablonenlage 51 mit
einer zweiten Ausnehmung 52 so ausgebildet, dass eine Stufung
vorliegt, so dass die Siebdruckschablone 100 eine zweite
Oberseite 53 und zweite Unterseite 54 aufweist.
Die zweite Ausnehmung 52 besitzt eine Wandung, welche senkrecht
zur zweiten Oberseite 53 und zweiten Unterseite 54 orientiert
ist. Die zweite Oberseite 53 ist mit der ersten Unterseite 4 der
ersten Siebdruckschablonenlage 50 verbunden. In diesem
Bereich zwischen der ersten Unterseite 4 und der zweiten
Unterseite 54 kann sich das von der ersten Oberseite 2 durch
die Ausnehmungen 1 und die zweite Ausnehmung 52 hindurch
gedrückte
Druckmedium 30 ansammeln und einen relativ breiten Druckauftrag 31 auf
dem Substrat 20 bilden.
-
Die
erste Siebdruckschablonenlage 50 kann mit der zweiten Siebdruckschablonenlage 51 einstückig ausgebildet
sein, siehe 5. Die zweite Siebdruckschablonenlage 51 lässt sich
dann derart herstellen, indem eine Stufung aus einem einzigen Schablonenmaterial
herausgearbeitet wird. Es ist jedoch auch möglich, dass eine separate Siebdruckschablonenlage 51 mit
der ersten Siebdruckschablonenlage 50 kombiniert wird,
um eine Siebdruckschablone 100 zu bilden, wie dies in 4 dargestellt
ist. Solch eine separate Siebdruckschablonenlage 51 kann
beispielsweise eine photosensitive Emulsionsschicht auf Basis von
Polyvenylalkohol, ein Kapillarfilm oder Festresist sein, in welche
die Stufung mittels lithografischer Verfahren eingebracht wird.
Die separate Siebdruckschablonenlage 51 kann auch durch strukturierte
galvanische Beschichtung realisiert werden, indem auf der ersten
Unterseite 4 eine temporär vorhandene Form gebildet
wird, in die die separate Siebdruckschablonenlage hineingalvanisiert
wird. Die Galvanikform wird nach der Beschichtung wieder entfernt.
-
Wird
die Siebdruckschablone 100 von dem Substrat 20 entfernt,
siehe 4, bilden sich auf dem Druckauftrag 31 Erhöhungen 33 an
den Stellen, an denen die Austrittsöffnungen 5 der ersten
Ausnehmungen 1 vorhanden waren. Die Erhöhungen 33 sind aufgrund
des in den ersten Ausnehmungen 1 abgescherten Druckmediums 30 jedoch
relativ niedrig, so dass eine relativ gleichmäßige Höhe des Druckauftrages 31 entlang
seiner Breitenerstreckung erreicht werden kann.
-
In 4 sind
mit gestrichelter Linie die dreiecksförmigen Anteile 32 des
Druckmediums 30 dargestellt, die unmittelbar nach dem Entfernen
der Siebdruckschablone 100 vom Substrat 20 zunächst übrig bleiben.
Wenn das Druckmedium eine genügende
Viskosität
besitzt, die auch ohne weitere Krafteinwirkung ein Fließen erlaubt,
kommt es an der Oberseite des Druckauftrages 31 jedoch
zu einem seitlichen Abfließen
der dreiecksförmigen
Anteile 32 des Druckmediums 30, so dass sich ein
nahezu ausgeglichenes Höhenprofil
des Druckauftrages 31 ergibt und relativ niedrige Erhöhungen 33 zurückbleiben.
-
Dieser
Effekt eines Druckauftrages mit nahezu uniformer Höhe tritt
selbstverständlich
in gleicher Weise auch bei einer Siebdruckschablone auf, welche
entgegen der Ausführungsform
gemäß 4 nur
eine einzige erste Ausnehmung 1 aufweist.