DE29708329U1 - Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien - Google Patents
Siebdruckschablone für pastöse DruckmedienInfo
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Description
Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien
Die Erfindung bezeichnet eine Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien.
Derartige Siebdruckschablonen werden als Matrize im Siebdruckverfahren eingesetzt.
Zum Auftragen der Druckmedien auf ein Substrat, werden diese durch geeignet geformte Aussparungen in der Siebdruckschabione auf das Substrat
gedrückt. Mit dieser Technik können bei präzisen Siebdruckschablonen feinste Strukturen aufgebracht werden. Nach dem Absprung der Siebdruckschablone
behalten die aufgetragenen Druckmedien auf Grund ihrer thixotropen Eigenschaften
die Geometrie der Aussparungen bei.
Zur Gewährleistung des Absprungs der Siebdruckschablone wird diese im allgemeinen
mittels eines Siebdruckrahmens über dem Substrat verspannt, wobei die Siebdruckschablone unter einer derartigen Zugspannung stehen muß, daß
sie frei über der zu bedruckenden Fläche positioniert ist und sich nach dem Druckvorgang selbständig von dem Substrat abhebt. Aus diesem Grund werden
weniger steife Materialien (Kunststoffe, Papiere usw.), welche über den Druckbereich die eigentliche Druckstruktur bilden, auf oder in eine Siebdruckgaze
als Träger eingebracht, die aus Metall- Kunststoff-, Glasfasern usw. bestehen kann und hinreichend steif ist. Anschließend werden die innerhalb des
Druckbereiches aufzutragenden Strukturen in Form von nicht zusammenhängenden Durchbrüchen eingebracht. Die mit der aufzutragenden Struktur versehene
Siebdruckschablone wird über die Siebdruckgaze entsprechend in einem Siebdruckrahmen verspannt.
Bei pastösen Druckmedien geschieht das Auftragen mit einem Rakel, der das
pastöse Druckmedium entlang einer Linie durch die Aussparungen drückt, wobei diese Rakellinie die zu bedruckende Fläche überstreicht. Der Rakel wird
von Hand oder maschinell geführt und drückt dabei die Siebdruckschablone auf das Substrat auf. Die Siebdruckschablone liegt in der Umgebung des
Durchbruchs eben auf und gewährleistet, daß das Druckmedium nicht zwi-
sehen die Siebdruckschablone und das Substrat gepreßt wird. Falls dies passiert,
ist der Druck unpräzise und des weiteren eine aufwendige Säuberung der Siebdruckschablone vor dem nächsten Rakelzug notwendig.
In der Elektronik ist die Leiterplattenbestückungstechnik ein Einsatzgebiet der
Siebdrucktechnik (auch als Schablonendrucktechnik bezeichnet), insbesondere für das Auftragen von Lotpaste bzw. von Kleber zur Befestigung von (surfacemounted-device)
SMD-Bauelementen auf Leiterplatten. Für diese besonderer
Art pastöser Druckmedien, wird bei der Siebdrucktechnik die tragende Siebgaze in den Durchbrüchen vollständig entfernt. Dazu sind mechanische Stanzverfahren,
fototechnische Verfahren, Laser- oder Wasserstrahlschneiden üblich. Nach einer entsprechenden Positionierung des als Substrat dienenden
Platinenmaterials wird die Siebdruckschablone paßgerecht darüber verspannt, wozu in der Regel ein Siebdruckrahmen verwendet wird. Bei den Druckmitteln
handelt es sich um pastöse, höher viskose Medien, die im Fall der Lotpaste,
bedingt durch den hohen Anteil von Metallpartikeln, eine abrasive Wirkung aufweisen. Diese abrasive Wirkung des Druckmediums führt auf Dauer zu einem
Verschleiß der Siebdruckschablone, wodurch insbesondere die Präzision der aufgetragenen Strukturen leidet. Bei Siebdruckschablonen aus Kunststoff
ist ein besonders hoher derartiger Präzisionsverlußt durch den Verschleiß der das aufzutragende Druckbild beinhaltenden Druckstruktur festzustellen.
Zur Vermeidung dieses Nachteils sind als Siebdruckschablonen neben den
Kunststoffschablonen insbesondere Metallschablonen bekannt, in welche die aufzutragenden Strukturen zuvor in Form von nicht zusammenhängenden
Durchbrüchen (Ellipsen, Vielecke usw.) mittels Laserschneiden, Ätzen oder auf galvanischem Weg eingebracht werden. Diese Metallschablonen sind hinreichend
hart, um in dem Tribosystem (Metalischablone + abrasive Lotpaste +
Rakel) ausreichend verschleißfest zu sein. Die Metallschablonen können ebenfalls auf einer tragenden Siebdruckgaze aufgebracht werden, oder sie
sind freitragend, wobei geeignet ausgeformte Strukturen (bsw. Honigwabenfe-
dem der Firma TECFOIL) eine gleichmäßige Spannungsverteilung in der
Schablone bewirken. Die Form der Kanten der Durchbrüche (im Querschnitt gesehen) variiert abhängig vom Herstellungs- und Anwendungsfail.
Bei Leiterplatten ist eine leitende Struktur aufgebracht, die Strukturerhöhungen
aufweist. Diese können zusätzlich durch Strukturen von Abziehlack, gebondeten Nacktchips sowie durch die Unebenheit der Druckunterlage, bsw. die durch
HAL-Verfahren (Heißiuftverzinnung oder hot-air-levelling) zu berücksichtigende
Koplanarität von Landeflächen bei Lötpads, überlagert sein. Die Summe aller
Strukturen resultiert in einer „Berg und Tal Landschaft", welche über das Siebdruckverfahren
zu bedrucken ist. Um in Bereichen mit Strukturerhöhungen das Siebdruckverfahren sowohl mit der notwendigen Präzision als auch sauber anwenden
zu können, ist es notwendig, daß durch die Deformationsverteilung innerhalb der Siebdruckschablone (Problem der elastischen Bettung) ein Aufliegen
in der Umgebung des Durchbruchs gewährleistet wird. Die Metallfolien können derartigen Strukturerhöhungen jedoch auf Grund ihres hohen Elastizitätsmoduls
nicht folgen. Aus diesem Grund werden, insbesondere bei Durchbrüchen in der Nähe starker Strukturerhöhungen des Substrates, in die Metallschablonen
mittels fräsen oder ätzen Dickenreduzierungen eingearbeitet, die entsprechend den Strukturerhöhungen verlaufen, um ein besseres derartiges
Aufliegen zu gewährleisten, damit möglichst weniger Druckmedium zwischen die Siebdruckschablone und das Substrat tritt. Dies ist jedoch mit aufwendigen
Fertigungsschritten verbunden und kann dennoch die Verunreinigung der Siebdruckschablone nicht ausreichend reduzieren. Aus diesem Grund müssen
die Siebdruckschablonen oft mit Hochdruckreinigern, Siebwaschanlagen, (polyurethan-rubber)
PUR-Reinigern, mittels Ultraschall und Hochdruckwaschanlagen aufwendig gesäubert werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Siebdruckschablone für pastöse
Medien zu entwickeln, welche die oben aufgeführten Nachteile vermeidet, so-
wohl verschleißfest gegenüber abrasiven Druckmedien ist, als auch ein lokales
Aufliegen bei Strukturerhöhungen aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Schutzanspruch 1 genannten
Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran-Sprüchen.
Die Vorteile der Erfindung sind allgemein:
• die Siebdruckschablone ist hinreichend verschleißfest gegenüber der Verwendung
von abrasiven Medien
• ein präziser Druck nahe Strukturerhöhungen ist möglich
· die Siebdruckschablone ist hinreichend steif zur Aufnahme der Siebdruckspannung
• ein geringerer Reinigungsaufwand der Siebdruckschablone ist nötig
• ein geringerer Verbrauch von Lösungsmitteln (geringere Umweltbelastung)
und Druckmedien wird erzielt
· ein geringerer Fertigungsaufwand der Siebdruckschablone ist gegeben
und für die Verwendung bei der Leiterplattenbestückungstechnik insbesondere
• Unebenheiten der Druckunterlage (Koplanarität, Abziehlacke) stören nicht
• ein elastisches Überrakeln von passivierten gebondeten Nacktchips bei der
(chip-on-board) COB-Technik ist möglich
• der Einsatz von superfeinen Korngrößen bei Lotpasten oder feinstkörnigen
Druckmedien ist gegeben, ohne ständig nach jedem Rakelzug zu reinigen
Bei dieser erfinderischen Siebdruckschablone wird die Nachgiebigkeit und
Formanpassung eines Siebes mit der Formstabilität der offenen Durchbrüche einer Metallschablone verbunden. Das wird erreicht, indem eine Siebdruckschablone
verwendet wird, die bezüglich ihrer Ober- und Unterseite aus zwei verschiedenen Materialien besteht, die miteinander verbunden sind, wobei das
Material der Oberseite einen hohen Elastizitätsmodul und ausreichende Härte
jedoch das Material der Unterseite einen geringen Elastizitätsmodul aufweist.
Durch den hohen Eiastizitätzmodul der Oberseite der Siebdruckschablone wird
eine ausreichend hohe Steifigkeit zur Verspannung der Siebdruckschablone gewährleistet. Weiterhin bewirkt ein hoher Elastizitätsmodul im allgemeinen
eine hohe Härte, wodurch der Verschleiß der Oberseite der Siebdruckschablone bei der Benutzung abrasiver Druckmedien gering ist (Problem der Verschleißhochlage).
Bei Siebdruckschabionen, deren Matrix aus Materialien mit einem niedrigen Elastizitätsmodul besteht, bewirkt die elastische Bettung eine
ausreichende örtliche Deformation, um die strukturbedingten Höhenunterschiede lokal auszugleichen. Der niedrige Elastizitätsmodul der Unterlage der
Siebdruckschablone bewirkt bei der elastischen Bettung ebenfalls eine starke lokale Deformation, welche sich den Strukturerhöhungen angleicht und somit
stets ein lokales Aufliegen um die Durchbrüche gwährleisten. Bezüglich des
Verschleißes bei abrasiven Druckmedien (Problem der Verschleißtieflage) liegt eine räumliche Trennung zum Rakel vor, wodurch ebenfalls nur ein geringer
Verschleiß eintritt.
Die erfindungsgemäßen Siebdruckschablonen werden an Hand von
Fig. 1 als: Anordnung der Siebdruckschablone im Schnitt
Fig. 2 als: Einzelheit des Schnitts durch die Siebdruckschablone
Fig. 1 als: Anordnung der Siebdruckschablone im Schnitt
Fig. 2 als: Einzelheit des Schnitts durch die Siebdruckschablone
Fig. 3 als: Anordnung der Siebdruckschablone bei der Leiterplattenbestük-
kungstechnik
nachstehend näher beschrieben.
nachstehend näher beschrieben.
Nach Fig. 1 befindet sich eine Siebdruckschablone 1 für das Siebdruckverfahren
in einem gewissen Abstand von einem zu bedruckenden Substrat 2, indem bsw. mittels geeigneter Distanzen 3 ein Siebdruckrahmen 4 fixiert wird, der die
Siebdruckschablone 1 optional mittels einer Siebdruckgaze 5 derart verspannt, daß ein sich über den Druckbereich 6 bewegender Rakel 7 die Siebdruckscha-
blone 1 lokal auf das Substrat 2 aufdrückt und ein Druckmedium 8 auf das
Substrat 2 aufdruckt, indem es durch nicht zusammenhängende Durchbrüche 9 der Siebdruckschablone 1 von dem Rakel 7 durchgedrückt wird. Die Durchbrüche
9 sind mit mechanischen Stanzverfahren, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Ätzen oder ähnlichen Verfahren zuvor in die Siebdruckschablone 1
eingebracht wurden.
Nach Fig. 2 besteht die Siebdruckschablone auf ihrer Oberseite (dem Rakel
zugewandt) und ihrer Unterseite (dem Substrat 2 zugewandt) aus mindestens zwei unterschiediichen Folien, einer Oberseitenfolie 10 und einer Unterseitenfolie
11, welche miteinander geeignet verbunden sind, bsw. über eine Klebeschicht
12 verklebt. Dabei weist die Oberseitenfolie 10 einen höheren Elastizitätsmodul
als die Unterseitenfolie 11 auf. Die Oberseitenfolie 10 weist eine hohe
Steifigkeit auf Grund eines hohen Elastizitätsmoduls auf. Abhängig von der Dicke der Oberflächenfolie 10 kann zusätzlich die optionale Siebdruckgaze 5
zur zusätzlichen Versteifung in eine der Folien 10, 11 oder der Klebeschicht 12
eingebettet sein. Der hohe Elastizitätsmodul der Oberseitenfolie 10 bewirkt ebenfaiis eine hohe Härte. Bei abrasiven Druckmedien gewährleistet eine harte
Oberseitenfolie 10 einen geringen Verschleiß der Durchbrüche 9 und damit die
Gewährleistung eines präzisen Drucks über eine längere Nutzungsdauer. Entsprechend
der Durchbrüche 9 der Siebdruckschablone wird das Substrat 2 mit dem Siebdruckverfahren bedruckt, obwohl es auf seiner Oberfläche optional
Strukturerhöhungen 13 aufweist, die keine lokal ebene Auflage der Unterseite
der Siebdruckschablone gestatten. Dabei wird bezüglich der Unterseite der Siebdruckschablone die sich durch die elastische Bettung bei niedrigem Elastizitätsmodul
der Unterseitenfolie 11 ergebende hohe Deformationsverteiiung genutzt, damit trotz fehlender lokal ebener Auflage eine lokal dichtes Anliegen
der Siebdruckschablone auf der Oberfläche des Substrates 2 erreicht wird.
Vorteilhafte Ausführungen sind bsw.:
• Eine Folie mit hohem Elastizitätsmodul ist mit einer Foiie mit niedrigem Elastizitätsmodul
verbunden
• Eine Foiie mit hohem Elastizitätsmodul wird vollständig oder im Randbereich
des Druckbereiches mit einer Siebdruckgaze und einer Folie mit niedrigem Elastizitätsmodul verklebt, wobei die Siebdruckgaze von der Klebeschicht
ausgefüllt wird.
• Eine Metallfolie ist mit einer Kunststoffolie verbunden
• Eine Metallfolie wird vollständig oder im Randbereich des Druckbereiches
mit einer Siebdruckgaze und einer Kunststoffolie verklebt, wobei die Siebdruckgaze
von der Klebeschicht ausgefüllt wird.
• Eine Metallfolie wird mit einer Klebefolie verklebt, welche selbst die Unterseitenfolie
aus bildet.
• Eine Metallfolie wird vollständig oder im Randbereich mit Siebdruckgaze und
mit einer Klebefolie verklebt, welche selbst die Unterseitenfolie und die KIebeschicht
ausbildet, wobei die Siebdruckgaze in der Klebeschicht eingebettet ist.
• Eine Metallfolie wird jeweils mittels Klebefolien mit verschiedenen thermoplastischen
oder elastischen Folien sowie optional mit Siebdruckgaze verklebt.
Vorteilhafte Materialien sind bsw.:
• Folien mit hohen Elastizitätsmodul sind bsw. Metallfolien, Kunststoffolien aus
Polystyrol, PVC.
• Folien mit niedrigem Elastizitätsmodul sind bsw. Kunststoffolien aus Polyolefinen,
PUR-Elastomeren oder Gummi.
· Bei den Metallfolien ais Oberseitenfolie bieten sich rostfreie Stähle, Messinglegierungen,
Titan usw. an.
• Die Kunststoffolie als Unterseitenfolie besteht vorzugsweise aus Polyolefinen,
PUR-Elastomeren oder Gummi.
• Als Klebefolie kann vorzugsweise eine Heißschmelzklebefolie bsw. auf Basis
von Polymerbiends aus Polyurethan, Ethyienvenylacetatcopolymer, Acrylestern und Sensibilisatoren benutzt werden.
• Als optionale Siebdruckgazen bieten sich bekannte Metall-, Kunststoff- und
Glasgewebe an.
Eine derart aufgebaute Siebdruckschablone kann nach dem Herstellungsprozeß
optional nachvernetzt wurden sein (bsw. bei Verwendung einer nachvernetzenden Heißklebefolie). Die nichtzusammenhängenden Durchbrüche 9
wurden in einem anschließenden Prozeß mit bekannten Verfahren eingebracht. Eine aufwendige Reduzierung der Dicke der Siebdruckschablone an Stellen
von Strukturerhöhungen 13 der Oberfläche des zu bedruckenden Substrats 2 entfällt. Die fertige Siebdruckschablone wird entweder direkt oder über die eingebrachte
Siebdruckgaze 5 im Siebdruckrahmen verspannt, um im Siebdruckverfahren benutzt zu werden.
Nach Figur 3 kann eine derartige Siebdruckschablone 1 vorteilhaft in der Leiterplattenfertigung
eingesetzt werden. In diesem Anwendungsfall wird das Substrat 2 durch eine Leiterplatte 14 gebildet, über der die Siebdruckschablone
1 mittels des Siebdruckrahmens 4 positioniert und, optional mittels einer Siebdruckgaze
5, verspannt wird. Eine Leiterplatte 14 weist auf Grund der leitenden
Struktur 15, Strukturen von Abziehlack 16, gebondeten Nacktchips 17, der Koplanarität
und Welligkeit von Lötpads 18 usw. verstärkt Strukturerhöhungen 13
auf, die eine lokal ebene Auflage der Siebdruckschablone 1 verhindern, z.B.
leitende Strukturen 15, Strukturen von Abziehlack 16, gebondete Nacktchips
17 oder Lötpads 18. Das Druckmedium ist entweder Lotpaste, die auf Grund
ihres Gehalts an Metallpartikeln eine hohe abrasive Wirkung auf die eingebrachten
Durchbrüche 9 hat, oder ein Kleber bsw. zum Befestigen von SMD-Bauelementen.
Ein weiterer Einsatzbereich der Siebdruckschablone 1 als Druckschablone liegt bei der Dickschicht- und Hybridtechnik in Form von SMD-Schablonen,
Kleberschablonen und SMD-Verbundschablonen für das Auftragen von bsw. Wärmeleit-, Isolier-, elektrisch leitfähigen und Widerstandspasten.
verwendete Bezugszeichen
1 Siebdruckschablone
2 Substrat
3 Distanz
4 Siebdruckrahmen
5 Siebdruckgaze
6 Druckbereich
7 Rakel
8 Druckmedium 9 Durchbruch
10 Oberseitenfolie
11 Unterseitenfolie
12 Klebeschicht
13 Strukturerhöhung 14 Leiterplatte
15 leitende Struktur
16 Strukturen von Abziehiack
17 gebondeter Nacktchip
18 Lötpad
Claims (9)
1. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien, wobei eine im Siebdruckverfahren
lokal auf ein Substrat (2) aufgedrückte Siebdruckschablone (1), welche
optional vollständig oder im Randbereich des Druckbereiches (6) eine Siebdruckgaze
(5) einbettet, welche in Durchbrüchen (9) vollständig entfernt ist, ein
pastöses Druckmedium (8) durch die nicht zusammenhängende Durchbrüche (9) auf das Substrat (2) aufdruckt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Siebdruckschablone (1) eine Oberseitenfolie (10) mit einem hohen Elastizitätsmodul und eine Unterseitenfolie (12) mit einem niedrigen Elastizitätsmoduls beinhaltet, die miteinander verbunden sind.
daß die Siebdruckschablone (1) eine Oberseitenfolie (10) mit einem hohen Elastizitätsmodul und eine Unterseitenfolie (12) mit einem niedrigen Elastizitätsmoduls beinhaltet, die miteinander verbunden sind.
2. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Oberseitenfolie (10) ais eine Metallfolie und die Unterseitenfolie (11)
als eine Kunststoffolie ausgeführt ist.
3. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach einem der Ansprüche 1
bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Siebdruckschablone (1) eine Klebeschicht (12) zur Verbindung mit der
Oberseitenfolie (10) beinhaltet.
4. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Siebdruckgaze (5) von der Klebeschicht (12) ausgefüllt wird.
5. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klebeschicht (12) zur Verbindung mit der Oberseitenfoiie (10) als eine
Klebefolie ausgeführt ist.
6. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine Klebefolie sowohl die Klebeschicht (12) zur Verbindung mit der Oberseitenfolie
(10) als auch die Unterseitenfolie (11) ausbildet.
7. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Metallfolie jeweils mittels Klebefolien mit verschiedenen thermoplastischen
oder elastischen Folien sowie optional mit Siebdruckgaze (5) verklebt ist.
8. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das zu bedruckende Substrat (2) speziell Leiterplatten (14) sind, welche
Strukturerhöhungen (13) aufweisen.
9. Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckmedium (8) speziell Lotpaste, Kleber zur Befestigung von SMD-Bauelementen,
Wärmeleit-, Isolier-, elektrisch leitfähige Paste und/ oder Widerstandspasten
ist.
HIERZU ZWEI SEITEN ZEICHNUNGEN
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29708329U DE29708329U1 (de) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29708329U DE29708329U1 (de) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29708329U1 true DE29708329U1 (de) | 1997-09-04 |
Family
ID=8040158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29708329U Expired - Lifetime DE29708329U1 (de) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | Siebdruckschablone für pastöse Druckmedien |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29708329U1 (de) |
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