DE3231831A1

DE3231831A1 - Verfahren zur herstellung eines rotationsdrucksiebs

Info

Publication number: DE3231831A1
Application number: DE19823231831
Authority: DE
Inventors: Stephen Glenn 17554 Mountville Pa. Mearig
Original assignee: Armstrong World Industries Inc
Current assignee: Armstrong World Industries Inc
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1983-05-26
Also published as: US4379737A; GB2109411B; DE3231831C2; JPS5891453A; FR2516448B1; CA1174506A; GB2109411A; FR2516448A1

Description

v.FÜNER EBBINGHAUS FINCK

F' AT F. NTANWALTK EUROPEAN PATENT ATTO Fi N EYS

MARIAHILFPL ATZ 2*3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 0160, D-BOOO MÜNCHEN 05

26. August 1982 DEA-30125

Verfahren zur Herstellung eines Rotationsdrucksiebs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotationsdrucksiebs und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Siebs durch galvanisches Abscheiden, wobei der Maschenbereiche ein Maschenmuster in einem Flächenbereich hat, der gegenüber der Außenfläche des Rotationsdrucksiebs vertieft ist.

Zur Herstellung einer Düsenplatte für ein Strahltropfen-Aufzeichnungsgerät ist es bereits bekannt, abwechselnd Galvanisiervorgänge mit Photoresist und Nickel auszuführen (US-PS 4 184 925) . Die erste Resist- und Galvanisierfolge ergibt eine öffnungs- bzw. Düsenaussparung auf einer Seite der Platte, während die zweite Folge einen großen Hohlraum auf der Seite der Platte erzeugt, die der Aussparung gegenüberliegt. Durch den zweiten Galvanisierschritt wird die Düsenplatte auch verstärkt.

Bekannt ist außerdem eine starke, selbsttragende Maske für Elektronenstrahlprojektionsvorgängc (US-PS 4 O8O 267), die durch mehrere Schritte hergestellt wird, nämlich durch Beschichten mit Resist, Belichten, Entwickeln und Galvanisieren. Eine zweite und dritte Folge der gleichen Schritte erzeugen große öffnungen in der Maske.

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Zum Stand der Technik gehört außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Rotationsdrucksiebs (US-PS 3 759 800)/ bei welchem eine galvanisch abgeschiedene Metallhülse geätzt wird, um ein Muster von Löchern zu erzeugen. Auf der Metallhülse wird eine Gewebehülse angebracht. Eine weitere Galvanisierung der Metallhülse mit der darauf positionierten Gewebehülse arretiert das Gewebe auf der Metallhülse. Dann wird auf dem Sieb ein Druckbild aufgebaut_/ wobei öffnungen vorgesehen werden/ die viel größer als die öffnungen in dem Gewebe sind/ wodurch mehr Luft durch die Metcillbasis hindurchgehen kann und beim Druckvorgang ein feineres Detail erhalten wird.

Schließlich ist noch die galvanische Ausbildung eines Drucksiebs bekannt (US-PS 3 772 160), bei der ein Nickelmuster/ welches die Maskenflache des zu reproduzierenden Musters aufweist/ zunächst galvanisch abgeschieden wird. Anschließend wird eine eutektische? Legierung auf der Nickelfäche abgeschieden und ein Drahtnetz in die Legierungsschicht gepreßt. Das Netz bzw. das Sieb überbrückt die Spalte in der Nickelmaskenschicht, die das wiederzugebende Symbol darstellt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun in folgender Weise ein Sieb mit einer Aufbaufläche hergestellt: Zunächst wird ein Photoresistüber'/.ug durch Beschichten, Belichten und anschließendes Entwickeln auf einer Dornfläche mit einem gewünschten Druckmuster hergestellt, welches die Bereiche aufweist, durch welche Farbe hindurchgeht, wobei diese Bereiche als Maschenbereiche bezeichnet werden. Die mit Resist beschichtete Dornfläche wird in herkömmlicher Weise durch Galvanisieren auf die gewünschte Stärke gebracht. Das galvanisierte Sieb wird auf dem Dorn belassen. Auf der gesamten Dornfläche wird dann ein zweiter Photoresistüberzug aufge-

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bracht. Der Photoresistüberzug wird belichtet, um die Bereiche zu polymerisieren, wo sich die Masche auf dem ursprünglich platierten Sieb befindet und wird in den Bereichen nicht belichtet, wo keine Durchbrechungen aufgrund eines Maschenmusters vorhanden sind. Die neue Resistbeschichtung wird entwickelt. Das sich ergebende Produkt wird dann in herkömmlicher Weise galvanisiert. Diese Galvanisierung wird durchgeführt, um eine Fläche mit gewünschter Stärke zu erhalten. Wenn das Galvanisieren beendet und das Sieb von dem Dorn entfernt und gereinigt ist, sieht man, daß in den Bereichen, wo sich kein Maschenmuster befindet, das Sieb wenigstens die doppelte Stärke hat. In den Bereichen, wo sich das Maschenmuster befindet, hat das Sieb einfache Stärke, wobei sich ein großer ausgesparter offener Bereich zwischen dem Maschenmuster und der Außenfläche des Rotationssiebdruckers befindet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 perspektivisch den entwickelten Resistüberzug,

Fig. 2 entwickelt ein auf dem Resistüberzug von Fig. 1 ausgebildetes galvanisiertes Muster,

Fig. 3 eine Seitenansicht von Fig. 2,

Fig. 4 den Aufbau von Fig. 3 überzogen mit einer Resistbeschichtung vor dem Entwickeln,

Fig. 5 den Aufbau von Fig. 4, nachdem die Resistbeschichtung belichtet und entwickelt worden ist und
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Fig. 6 im Schnitt einen Teil eines Rotationsdrucksiebs,

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Erfindungsgemäß soll ein Rotationsdrucksieb hergestellt werden/ mit dem gesteigerte Mengen an Farbe oder eines anderen Beschichtungsmaterials auf dem Material abgeschieden werden kann₇ das normal mit einem herkömmlichen"Rotationsdrucksieb abgelegt worden ist. Das Sieb soll sich besonders für die Abscheidung von Farbe auf relativ dicken Substraten eignen, beispielsweise für elastische Fußbodenbelagsmaterialien oder Teppichmaterialien- Gewöhnlich wird ein Rotationssieb mit einem Maschenbereich versehen, der eine bestimmte Auslegung hat, durch den Farbe hindurchgeführt wird, die nach dem Design der Maschenflächen abgeschieden wird. Der Umfang der Maschenfläche bildet das Design. Die Maschenfläche besteht tatsächlich aus einer Vielzahl von Löchern innerhalb des Umfangs der Maschenfläche. Normalerweise erstrecken sich die Durchbrechungen der Maschenfläche vollständig über der Stärke des Rotationssiebs. Das bedeutet, daß die gesamte Farbe, die durch ein einziges Loch in der Masche gedrückt wird, vollständig in das Substrat eintreten muß. Es bleibt keine Farbabscheidung an der Substratfläche zurück, da die Außenfläche des Siebs am Substrat liegt und die ganze Farbe innerhalb der Durchbrechung in der Durchbrechung bleibt, wenn sich das Sieb von dem Substrat wegdreht.

Um eine Farbabscheidung am Substrat zu erhalten, benötigt man einen Aufbau, wie er in Fig. 6 gezeigt ist. Das Substrat 2 wird dabei gegen diis Rotationssieb 4 gedrückt. Die Außenfläche des Siebs 6 steht in Kontakt mit der Oberseite des Substrats 2. Die Druckfarbe befindet sich im Bereich 8 und geht durch die Durchbrechungen 10 und 12 und wird auf dem Substrat abgeschieden. Normalerweise bilden die Durchbrechungen eine einzige Durchbrechung 14, wie sie in Fig. 6 links gestrichelt gezeigt ist. Man sieht, daß die gesamte Farbe in der Durchbrechung 14 dort bleibt, wenn das Sieb 4 und das Substrat 2 getrennt werden. Auf der Oberfläche des

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Substrats verbleiben keine Abscheidungen aus überschüssigem Material. Der Durchmesser der Durchbrechungen im Sieb liegt in der Größenordnung von 0,2 mm. Nach der Trennung des Drucksiebs und des Substrats tropft die Druckfarbe nicht aus der Perforation auf die Fläche des Substrats heraus sondern wird in der Durchbrechung durch die Oberflächenspannung gehalten.

Zur Vereinfachung ist der Flächenbereich, durch den Farbe hindurchgeht, in Form von zwei Durchbrechungen oder vier Durchbrechungen dargestellt. In Wirklichkeit wird das echte Produkt bei 40 bis 160 Durchbrechungen

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pro cm hergestellt, wobei der Bereich, der eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweist, als Maschenbereich des Siebs bezeichnet wird. Dieser Maschenbereich hat eine spezielle Form oder ein Design, das auf dem Umfangsrand oder dem Maschendesign beruht. Die durch alle Löcher in dem Sieb hindurchgehende Farbe bildet die Bedruckung auf einem Substrat mit der Form des Umfangs des Maschenbereichs. In den Bereichen, wo keine Farbe durch das Sieb hindurchgehen soll, ist der Bereich nicht rn.it Durchbrechungen versehen, es existiert also dort kein Ma.<5chenmuster. Wenn bei der Ausführung von Fig. 6 Farbe durch die Durchbrechungen 10 und 12 hindurchgeht, nimmt die darunter befindliche ausgesparte Kammer 16 überschüssige Farbe auf und ermöglicht es, daß diese Überschußfarbe an der Oberfläche des Substrats sitzt. Bei manchen Druckvorgängen ist dies erwünscht, so daß es nur mit einem Aufbau nach Fig. 6 erreicht werden kann.

Um den Aufbau nach Fig. 6 zu erreichen, wird folgendes Verfahren benutzt. Auf einer Oberfläche, die mit einem Muster aufgrund des Einsatzes von Photoresjstmaterialien versehen ist₇ wird ein Metall galvanisch abgeschieden. Die Photoresistmaterialien bilden ein erhabenes Muster, um das herum das Metall galvanisch abgeschieden wird.

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Wenn man also ein massives Sieb herstellen würde, würde man kein Resist auf der zu galvanisierenden Oberfläche abscheiden. In den Bereichen, wo ein Sieb oder ein DurcTibrechungsmuster ausgebildet werden soll, ' wird eine Vielzahl von Resistsäulen entsprechend der Anordnung und der Form ausgebildet, die man als Durchbrechungen im Endprodukt haben mochte. Dann wird um diese Säulen aus Resistmaterial Metall abgeschieden. Es wird eine metallische Oberfläche gebildet, die eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweist, welche nach Form und Design den Säulen des Resists entsprechen.

Zur Herstellung eines Rotationsdrucksiebs muß das Resistmaterial auf einer bestimmten Fläche abgeschieden werden. Normalerweise hat diese Fläche die Form eines Dorn, was im Grunde nichts anderes als eine zylindrische Hülse ist, an deren Außenseite eine Oberfläche vorhanden ist, auf welcher Photoresistmaterial haftend aufgebracht werden kann. Der erste Verfahrensschritt besteht darin, die Außenfläche des Dorns mit einem Photoresistmaterial zu überziehen, wobei dieses Photoresist ein positives Photoresist ist. Dieses Resist wird bis zu einer Stärke von etwa 0,025 mm abgeschieden. Darüber wird ein Film aufgebracht. Der Film hat ein Muster, das dem ähnlich ist, das man in dem Resist ausbilden möchte. Der Film wird in herkömmlicher Weise unter Verwendung von ultraviolettem Licht belichtet, das ausgerichtet ist, um parallele Lichtstrahlen zu erhalten. Die Belichtung dauert 15 Minuten bis 3 Stunden, was von dem verwendeten speziellen Resistmaterial abhängt. Dann wird das Resistmaterial entwickelt und der Dorn abgewaschen, wodurch sich eine Dornoberfläche ergibt, auf welcher die Härte des Resistmaterials in einem Muster abgeschieden ist, wobei dieses Muster von dem Bild auf dem Film bestimmt wird. Die bis hierher getroffenen Maßnahmen sind an sich bekannt. Bei der Herstellung des Rotationsssiebs werden Flächenbereiche

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gebildet, wo überhaupt kein Resist vorhanden ist. Dies ergibt durchbrechungsfreie Bereiche auf dem Rotationssieb. In anderen Bereichen auf dem Dorn sind kleine Säulen aus Resistmaterial ausgebildet. Die Säulen werden in Bereichen zur Bildung eines Musters gruppiert. Der Umfangsbereich dieser Gruppen von Säulen aus Resist bildet den Maschenumfang. Die Resistsäulen bilden die Durchbrechungen, die sich in dem Metallüberzug befinden, der anschließend auf den mit dem Resist beschichteten Dorn abgeschieden wird. In Fig. 1 ist zur Vereinfachung nur ein Teil eines Dorns mit vier Säulen 18 aus Resistmaterial gezeigt, die auf der Oberfläche des Dorns 20 ausgebildet sind. Diese Säulen aus Resistmaterial stehen etwa 0,025 mm hoch und haben einen Durchmesser von etwa 0,2 mm.

Nun wird der Dorn in einen herkömmlichen Galvanisiertank gebracht, um galvanisch Metall, vorzugsweise Nickel, auf der Oberfläche des Dorns abzuscheiden.

Auf der Oberfläche des Dorns werden in herkömmlicher Weise dabei etwa 0,075 bis 0,1 mm Metall abgeschieden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bildet sich in dem Bereich 22 des Dorns 20, wo kein Resist vorhanden ist, eine massive Nickelfläche. In dem Bereich, wo sich die Säulen 18 aus Resist befinden, wird das Metall um die Säulen 18 abgeschieden, so daß um die Säulen aus Resist herum tatsächlich Nickel angeordnet ist. Wenn das Resist abschließend aus der Nickelfläche entfernt wird, befinden sich dort durch das Nickel gehende Durchbrechungen. Der sich durch den Nickelauftragsvorgang gemäß Fig. 1 ergebende Atifbau schaut dann wie der in Fig. 2 gezeigte Aufbau aus, wobei die Säulem 18 aus Resist entfernt sind und der Bereich 22 zusammen mit dem gesamten Bereich angrenzend und zwischen den Löehern 19, wo sich die Säulen 18 befunden haben, mit Nickel überzogen ist. Nimmt man an, daß die mit Nickel

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überzogene Oberfläche von dem Dorn 2 entfernt wird und man den Aufbau im Querschnitt betrachtet, so ergibt sich ein Aufbau, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, wo die Löcher 19 vollständig von einer Abscheidung aus Nickelmaterial 24 umgeben sind.

Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß die mit Nickel galvanisierte Fläche 24 des Doms 20 noch mit den Säulen 18 aus Resist ' darin ausgebildet ist. Alternativ können die Säulen 18 daraus weggewaschen werden, wenn das Produkt des ersten Galvanisiervorgangs gereinigt und für den nächsten Galvanisiervorgang präpariert w.i rd. Dabei wird auf der vorher galvanisierten Fläche 24 ein zweiter Resistüberzug 26 abgeschieden. Das Resistmaterial überbrückt die Löcher 19, die in der Schicht 24 vorhanden sind und füllt die Löcher 19 einfach aus, die während des ersten Galvanisiervorgang gebildet worden sind. Das zweite Resist 26 kann ein Photoresist sein, das auf die Fläche 24 gesprüht werden kann, so daß es die Fläche 24 bis auf eine Tiefe ^von etwa 0,075 mm vollständig bedeckt und die Bereiche 18 füllt, wenn sie kein Resistmaterial mehr enthalten. Es kann auch ein Resistbahnmaterial verwendet werden, das einfach über die Schicht 24 gelegt oder auf ihr auflaminiert wird, wodurch sich ein Res istüberzug 26 ergibt, der die Löcher 19 lediglich überbrückt anstatt sie zu füllen.

Nun wird ein weiterer Film auf die Oberseite des Resists gelegt. Der Zweck dieses Films besteht darin, die ausgesparten Bereiche in dem Bereich des Maschenmusters zu bilden, das von den Löchern im ersten überzug 24 gebildet wird. Belichten und Entwickeln des zweiten Resistüberzugs erfolgt in herkömmlicher Weise, wodurch sich ein Aufbau ergibt/ wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Dabei verbleibt die zweite Resistschicht als gehärteter Resistüberzug im Bereich 28. Der Bereich 28 befindet sich innerhalb des Umfangs des Maschenbereichs, der von der Vielzahl von Durchbrechungen in der Schicht 24 gebildet wird. Der ur-

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sprüngliche überzug 24 aus Nickel wird aktiviert oder mit 50%iger Salzsäure gewaschen, wobei auch andere Nickelaktivierungsverfahren verwendet werden können, um es für den darauffolgenden Galvanisiervorgang vorzubereiten. Anschließend wird der mit der ersten Galvanisierschicht 24 und dem zweiten Resistüberzug 28 versehene Dorn in einen herkömmlichen Galvanisiertank eingebracht, wo das Galvanisieren bei etwas* niedrigeren als den normalen Galvanisierbedingungen durchgeführt wird, und zwar bei

einer niedrigen Stromdichte von 100 bis 200 A/m , Dadurch wird auf der Oberfläche der Schicht 24 in dem Bereich, wo sich kein Resist befindet, ein weiterer Nickelüberzug mit einer Stärke von 0,25 mm abgeschieden, der sich mit der Nickelbeschichtung 24 verbindet, wodurch eine dicke Nickol.schicht 3O gebildet wird, wie sie in Fig. 6 dargestellt wird. Dadurch, daß das Resist 28 im Bereich des Maschenmusters vorhanden ist, wird ein ausgesparter Bereich 16 gebildet. Nachdem der zweite Nickelauf tragsvorgai· _J ausgeführt ist, wird der Reaistbereich 28 aus der Fläche 16 ausgewaschen. Die Durchbrechungen 10 und 12 werden gereinigt. Die galvanisierte Metallhülse wird von dem Dorn entfernt. Nun führen die Durchbrechungen 10 und 12 in den erweiterten Bereich 16, der von den öffnungen 10 und 12 im Abstand von der Oberfläche des Substrats aufgrund des Vorhandenseins des Bereichs 16 gebildet wird. Somit hat man einen Aufbau, der das Abscheiden von Druckfarbe oder eines anderen Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche des zu bedruckenden Substrats ermöglicht.

Leerseite

Claims

ν . f' oner ebbinghaus finck

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 9BOIBO, D-8OOO MÖNCHEN »5

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Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung eines Rotationsdrucksiebes, bei welchem das Sieb zunächst dadurch jebildet wird, daß ein Galvanisierdorn mil: einem Resistmaterial beschichtet wird, daß auf dem Resistmaterial ein Film aufgebracht wird, daß das Resistmaterial durch den Film belichtet wird, wodurch ein Maschenmuster in dem Resistmaterial gebildet wird, daß das belichtete Resistmaterial entwickelt wird, wodurch sich ein Maschenmuster aus gehärtetem Resistmaterial auf dem Galvanisierdorn ergibt, daß der Galvanisierdorn so plaziert wird, da"· das Auftragsmaterial dort nicht abgeschieden wird, wo Resistmaterial vorhanden ist, jedoch in den Bereichen abgeschieden wird, wo kein Resistmaterial vorhanden ist, dadurch gekennzei chnet, daß

a) die neu galvanisierte Fläche mit einem zweiten Resistüberzug beschichtet wird,

b) auf den zweiten Resistüberzug ein Film aufgebracht wird, c) der Film mit parallel gerichtetem Licht belichtet wird, wodurch das Resistmaterial in ausgewählten Bereichen unter dem photographischen Film lichtempfindlich gemacht wird,

d) das belichtete Resist entwickelt wird, wodurch auf der ersten galvanisierten Fläche ein Muster des Resist-

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materials in bestimmten Bereichen und kein Resistmaterial in anderen Bereichen vorhanden ist, wobei Resistmaterial auf der galvanisierten Fläche nur in den Bereichen der ersten Galvanisierung vorhanden ist, die durchgehende Durchbrechungen aufweist,

e) die ursprünglich galvanisierte Fläche mit dem zweiten Resistmuster darauf galvanisiert wird, wodurch eine zweite galvanisierte Fläche gebildet wird, die mit der ersten galvanisierten Fläche in den Bereichen ein Stück bildet, wo kein Resistmaterial vorhanden ist, nicht jedoch mit der zweiten galvaniserten Fläche in den Bereichen ein Stück bildet, wo der zweite Resistüberzug vorhanden ist, wobei die Außenfläche der zweiten galvanisierten Fläche die Außenfläche des Drucksiebs bildet,

f) die galvanisierte Fläche gewaschen und gereinigt und von dem Galvanisierdorn entfernt wird/ wodurch sich ein zylindrisches Rotationssieb mit unterschiedlichen Bereichen von Durchbrechungen in einem Muster ergibt, welches ein Maschenmuster bildet, das sich im Abstand von der Außenfläche des Siebs befindet.