AT398187B

AT398187B - Stencil printing device

Info

Publication number: AT398187B
Application number: AT70692A
Authority: AT
Original assignee: Alcatel Austria Ag
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1994-10-25
Also published as: ATA70692A

Abstract

The stencil 7 of a stencil printing device is fixed on one side at a lift-off distance 5 on the printing level 6 of the printing table 4. The side 13 of the stencil opposite the fixed side 12 is held in a clamping piece 14 which is articulated via pivotable clamping limbs 15 to an axis of rotation 16 on the printing table 4, which axis runs parallel to the fixed side 12. The axis of rotation 16 lies underneath the underside 17 of the stencil 7, by which means the tension and lift-off of the stencil 7 can be controlled simply merely by the weight acting on the clamping limbs 15. <IMAGE>

Description

AT 398 187 BAT 398 187 B

Die Erfindung betrifft eine Schablonendruckvorrichtung, insbesonders zum Aufbringen von Lötpaste oder Kleber auf SMD-Leiterplatten, mit einer beim Druckvorgang relativ zu dem das Druckgut in definierter Position aufnehmenden Drucktisch fixierten flexiblen Schablone mit einstellbarem Absprung.The invention relates to a stencil printing device, in particular for applying solder paste or adhesive to SMD printed circuit boards, with a flexible stencil fixed in the printing process relative to the printing table receiving the printing material in a defined position and having an adjustable jump.

Derartige Druckvorrichtungen, wie sie heutzutage beispielsweise im Zusammenhang mit der angesprochenen Vorbereitung von SMD (Surface Mounted Devices)-Leiterplatten für die Aufbringung bzw. Anlötung der elektronischen Bauelemente Verwendung finden, weisen zumeist Metallschablonen aus Edelstahl bzw. Neusilber in Materialstärken ab 0,01 mm auf, in denen die jeweiligen Durchbrüche geätzt oder für Einzelanfertigungen auch gebohrt sein können. Nach dem Überdecken des Druckgutes mit der Schablone in einem Absprung genannten Abstand im Bereich von etwa 0,5 mm wird die Lötpaste bzw. der Kleber entweder manuell oder mittels einer automatischen Vorrichtung mit einer in Druckrichtung leicht geneigten Rakel aufgetragen, wobei zufolge des auf die Rakel ausgeübten Druckes an der jeweiligen Auftragstelle ein Kontakt zwischen Oberfläche des Druckgutes und Schablone erfolgt, der mit dem Weiterbewegen der Rakel sofort wieder aufgehoben wird. Auf diese Weise wird ein sauberer Druck erreicht, bei dem nach Möglichkeit auch keinerlei aufzutragende Substanz in den Schablonenöffnungen bzw. an der Schablonenunterseite Zurückbleiben sollte.Such printing devices, as are used today, for example, in connection with the aforementioned preparation of SMD (Surface Mounted Devices) printed circuit boards for the application or soldering of the electronic components, mostly have metal stencils made of stainless steel or nickel silver in material thicknesses from 0.01 mm , in which the respective openings can be etched or drilled for one-off productions. After covering the printed matter with the stencil at a distance called a jump in the range of about 0.5 mm, the solder paste or the adhesive is applied either manually or by means of an automatic device with a squeegee slightly inclined in the printing direction, whereby according to the on the squeegee exerted pressure at the respective application point, there is a contact between the surface of the printed material and the stencil, which is immediately canceled when the doctor blade moves on. In this way, a clean print is achieved, in which, if possible, no substance to be applied should remain in the stencil openings or on the underside of the stencil.

Bekannt sind dabei Schablonendruckvorrichtungen der genannten Art, bei denen die Schablone in einem Siebrahmen fix eingeklebt oder mittels einer Schnellspannvorrichtung montiert wird. Dieser Siebrahmen selbst wird dann auf einem schwenkbaren Aufnahmerahmen montiert, der über Distanzschrauben die Einstellung des Absprungs relativ zur Druckebene erlaubt. Andererseits sind auch derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen die Schablone an einer Kante direkt auf der Druckoberfläche fixiert und auf Kontakt auf die Druckoberfläche aufgerollt wird. Im ersten Falle ergibt sich zwar die Möglichkeit sauberer und präziser Drucke, wobei allerdings ein relativ hoher konstruktiver Aufwand bzw. Montageaufwand für die Anbringung der Schablone, die Einstellung des Absprungs, usw. erforderlich ist, der einer einfachen, schnellen und wirtschaftlichen Anwendung beispielsweise für die Reparatur einzelner Leiterplatten bzw. für Kleinserien entgegensteht. Im zweiten Falle kann zufolge der einseitigen Einspannung der Schablone nur in einer Richtung, nämlich von der eingespannten Kante weg, gedruckt werden, wobei sich zusätzlich die Gefahr von unsauberen Drucken bzw. bleibenden Verschmutzungen der Schablone zufolge des nicht vorhandenen bzw. unkontrollierbaren Absprungs ergibt.Stencil printing devices of the type mentioned are known, in which the stencil is permanently glued into a sieve frame or mounted by means of a quick-action clamping device. This screen frame itself is then mounted on a swiveling mounting frame, which allows the jump to be adjusted relative to the pressure level using spacer screws. On the other hand, such devices are also known in which the stencil is fixed at one edge directly on the printing surface and rolled up on contact on the printing surface. In the first case, there is the possibility of clean and precise prints, but a relatively high design effort or assembly effort for attaching the stencil, setting the jump, etc. is required, which is a simple, fast and economical application, for example for the Repair individual circuit boards or for small series. In the second case, due to the one-sided clamping of the stencil, printing can only take place in one direction, namely away from the clamped edge, with the additional risk of dirty printing or permanent contamination of the stencil due to the non-existent or uncontrollable jump.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schablonendruckvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile der bekannten derartigen Einrichtungen vermieden werden und daß insbesonders mit einfachen und auch für Einzeldrucke bzw. Kleinserien vertretbarem Aufwand saubere und qualitativ hochwertige Drucke möglich sind.The object of the present invention is to improve a stencil printing device of the type mentioned at the outset in such a way that the aforementioned disadvantages of the known devices of this type are avoided and that clean and high-quality prints are possible in particular with simple outlay which is also justifiable for individual prints or small series.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Druckvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Schablone einseitig in Absprungdistanz auf der Druckebene des Drucktisches fixiert ist und daß die der fixierten Seite gegenüberliegende Schablonenseite in einem Spannstück gehalten ist, welches über zumindest einen schwenkbaren Spannschenkel an einer parallel zur fixierten Seite verlaufenden Drehachse am Drucktisch angelenkt ist, welche unterhalb der Unterseite der Schablone liegt. Durch die einseitig fixe Einspannung der Schablone ist auf sehr einfache Weise eine sehr hohe und reproduzierbare Genauigkeit der relativen Lage zwischen Schablone und Druckgut gewährleistet. Weiters kann über das an der der fixierten Seite gegenüberliegenden Schablonenseite angreifende Spannstück bzw. den damit in Verbindung stehenden, unterhalb der Unterseite der Schablone angelenkten Spannschenkel sehr leicht und einfach eine Spannung auf die Schablone in Richtung zwischen der fixierten Seite und der am Spannstück gehaltenen Seite aufgebracht werden, was definierte Lageverhältnisse auch bei Druck in zwei Richtungen sicherstellt.This object is achieved according to the invention in a printing device of the type mentioned in that the stencil is fixed on one side in the jump distance on the printing plane of the printing table and that the stencil side opposite the fixed side is held in a clamping piece which is attached to at least one pivotable clamping leg an axis of rotation running parallel to the fixed side is articulated on the printing table, which lies below the underside of the template. The one-sided fix clamping of the stencil ensures a very high and reproducible accuracy of the relative position between stencil and printed material in a very simple way. Furthermore, a tension can be applied very easily and simply to the template in the direction between the fixed side and the side held on the template by means of the clamping piece engaging on the side of the template opposite the fixed side or the associated clamping leg articulated below the underside of the template be, which ensures defined positional relationships even with pressure in two directions.

Die Absprungdistanz .an der fixierten Seite der Schablone kann nach einer bevorzugten und sehr einfachen Ausgestaltung der Erfindung mittels einer in ihrer Dicke variierbaren bzw. austauschbaren Absprungdistanzpiatte sichergestellt werden. An der gegenüberliegenden Seite gibt es im wesentlichen zwei unterschiedliche Möglichkeiten für die Sicherstellung des Absprungs. Wenn die Drehachse der Anlenkung des Spannschenkeis - bzw. der Anlenkung von natürlich ebenfalls möglichen zwei gegenüberliegenden Spannschenkeln, weiche über das Spannstück zu einer Art U-Bügel verbunden sind - unterhalb der Druckebene liegt, kann durch richtige Einstellung der Spannschenkellänge zwischen Drehachse und Spannstück, vorzugsweise über Schraubgewinde bzw. Stellmuttern, erreicht werden, daß allein durch das wirkende Gewicht eine entsprechende Spannung in der Schablone erzeugt wird, welche ihrerseits ein weiteres Absinken der am Spannstück gehaltenen Schablonenseite verhindert. Damit ist die Schablone einseitig eingespannt, hängt aber ansonsten frei schwebend über dem Druckgut. Andererseits kann bei einer Lage der Drehachse zwischen der Unterseite der Schablone und der Druckebene (also im Bereich des vorliegenden Absprungs) erreicht werden, daß die am Spannstück gehaltene Seite der Schablone, bei richtiger Einstellung der Spannschenkellänge zwischen Drehachse und Spannstück, nach dem Überwinden 2The jump-off distance on the fixed side of the template can be ensured according to a preferred and very simple embodiment of the invention by means of a jump-off distance plate which is variable or exchangeable in its thickness. On the opposite side there are essentially two different options for securing the jump. If the axis of rotation of the articulation of the tension leg - or the articulation of two opposing tension legs, which are of course also possible and which are connected via the tension piece to form a type of U-bracket - is below the pressure level, the correct adjustment of the length of the tension leg between the rotation axis and tension piece can preferably can be achieved via screw threads or adjusting nuts that a corresponding tension is generated in the template solely by the acting weight, which in turn prevents a further sinking of the template side held on the clamping piece. The stencil is thus clamped on one side, but otherwise hangs freely suspended above the print material. On the other hand, with a position of the axis of rotation between the underside of the template and the printing plane (i.e. in the area of the present jump) it can be achieved that the side of the template held on the clamping piece, with correct setting of the length of the clamping leg between the axis of rotation and clamping piece, after overcoming 2

AT 398 187 B einer Totstellung in Richtung zur Druckebene weiterkiappt, und dort entweder anliegt, oder aber mittels beispielsweise am Spannschenkel angeordnetem Anschlag in Absprungdistanz gehalten wird.AT 398 187 B of a dead position in the direction of the pressure plane, and either rests there, or is kept at a jump distance by means of a stop arranged on the clamping leg, for example.

In allen genannten Fällen ergeben sich definierte, vorzugsweise einstellbare Verhältnisse für den Absprung, der auf den beiden gehaltenen Seiten der Schablone auch unterschiedlich groß sein kann.In all the cases mentioned, defined, preferably adjustable conditions for the jump result, which can also be of different sizes on the two held sides of the template.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann an der Seite des Spannstückes ein auswechsel- und/oder verstellbares Belastungsgewicht angeordnet sein, vorzugsweise am Spannschenkel bzw. an beiden Spannschenkeln. Damit kann sehr leicht für den jeweiligen Anwendungsfall die ausreichende bzw. erforderliche Spannung in der Schablone sichergestellt werden und zwar unabhängig von den sonstigen konstruktiven Gegebenheiten der Vorrichtung.According to a preferred embodiment of the invention, an exchangeable and / or adjustable loading weight can be arranged on the side of the clamping piece, preferably on the clamping leg or on both clamping legs. This makes it very easy to ensure the sufficient or required tension in the template for the respective application, regardless of the other structural conditions of the device.

Ebenfalls sehr vorteilhaft ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, gemäß welcher der Abstand der Drehachse des Spannschenkels von der Unterseite der Schablone verstellbar ist, womit nicht nur die angesprochenen Verhältnisse zur Sicherstellung eines beidseitigen Absprungs sondern auch die Schablonenspannung bei gegebenem spannstückseitigem Beiastungsgewicht variiert werden kann.Also very advantageous is a further embodiment of the invention, according to which the distance of the axis of rotation of the clamping leg from the underside of the template can be adjusted, so that not only the mentioned conditions for ensuring a two-sided jump but also the template tension can be varied for a given tensioning-side load.

Zur Sicherung der Lage der Schablone können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in Öffnungen der Schablone eingreifende Paßstifte oder dergleichen zumindest an der fixierten Seite vorgesehen sein, was eine einfache, bei der Montage und Demontage leicht zu handhabende und insgesamt dauerhafte und reproduzierbare Schablonenfestlegung ermöglicht.To secure the position of the template, in a further embodiment of the invention, dowel pins or the like which engage in openings in the template can be provided, at least on the fixed side, which enables simple, easy to handle during assembly and disassembly and overall permanent and reproducible template setting.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand des in der Zeichnung teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Schablonendruckvorrichtung und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt.The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiment shown schematically in the drawing, in which FIG. 1 shows a partial section through a stencil printing device designed according to the invention and FIG. 2 shows a plan view of the device according to FIG. 1.

Die dargestellte Schablonendruckvorrichtung dient zum Aufbringen von Lötpaste 1 auf eine Leiterplatte 2 welche in einer Druckbrille 3 in definierter Position auf einem Drucktisch 4 gehalten ist. Zu diesem Zweck ist eine einseitig in Absprungdistanz 5 auf der Druckebene 6 fixierte Schablone 7 vorgesehen, in der auf hier nicht weiter interessierende Weise Ausnehmungen 8 geätzt sind, durch welche die Lötpaste 1 mittels einer in Druckrichtung 9 leicht schräg gestellten Rakel 10 gedrückt wird und dann als kleine Erhebung 11 in einem der Anordnung der Ausnehmungen 8 entsprechenden Muster auf der Leiterplatte 2 verbleibt.The stencil printing device shown is used to apply solder paste 1 to a printed circuit board 2 which is held in a defined position on a printing table 4 in printing glasses 3. For this purpose, a stencil 7 is provided on one side in the jump distance 5 on the printing plane 6, in which recesses 8 are etched in a manner not of further interest, through which the solder paste 1 is pressed by means of a squeegee 10 which is slightly inclined in the printing direction 9 and then remains as a small elevation 11 in a pattern corresponding to the arrangement of the recesses 8 on the printed circuit board 2.

Die Schablone 7, welche üblicherweise aus Edelstahl oder Neusilber besteht, ist an der der fixierten Seite 12 gegenüberliegenden Schablonenseite 13 in einem Spannstück 14 gehalten, welches über zwei schwenkbare Spannschenkel 15 an einer parallel zur fixierten Seite 12 verlaufenden Drehachse 16 am Drucktisch 4 angelenkt ist, welche unterhalb der Unterseite 17 der Schablone 7 liegt. Die Länge der Spannschenkel 15 zwischen Drehachse 16 und Spannstück 14, an dessen Unterseite die Schabionenseite 13 mittels Paßstiften 18 und einem Schnellverschluß 19 fixiert ist, ist verstellbar, wozu entweder das Spannstück 14 mittels Verstellrädern 20 relativ zu den Spannschenkeln 15 verschoben, oder aber mittels auf den Spannschenkeln 15 fixierter Einstellräder 26 die Spannschenkel 15 selbst über Gewinde 22 relativ zu Aufnahmestücken 23 an der Drehachse 16 verstellt werden können.The template 7, which usually consists of stainless steel or nickel silver, is held on the template side 13 opposite the fixed side 12 in a clamping piece 14, which is articulated on the printing table 4 via two pivotable clamping legs 15 on an axis of rotation 16 running parallel to the fixed side 12, which lies below the underside 17 of the template 7. The length of the clamping leg 15 between the axis of rotation 16 and the clamping piece 14, on the underside of which the sabotage 13 is fixed by means of dowel pins 18 and a quick-release fastener 19, is adjustable, for which purpose either the clamping piece 14 is displaced relative to the clamping legs 15 by means of adjusting wheels 20, or by means of the clamping legs 15 fixed setting wheels 26, the clamping legs 15 themselves can be adjusted via thread 22 relative to receiving pieces 23 on the axis of rotation 16.

Die Absprungdistanz 5 an der fixierten Seite 12 der Schablone 7, die auch hier über Paßstifte 18' und einen Schnellverschluß 19' in ihrer Lage fixiert ist, ist über eine in ihrer Dicke variierbare bzw. austauschbare Absprungdistanzplatte 24 festgelegt. Zum Fest- bzw. Planhalten der Schablonenseite 12 dient ein über die ganze Breite durchgehendes Verschlußstück 25, welches auf der gegenüberliegenden Schablonenseite 13 seine Entsprechung in einem Verschlußstück 25' hat.The jump distance 5 on the fixed side 12 of the template 7, which is also fixed here in its position by means of dowel pins 18 'and a quick-release fastener 19', is defined by a jump spacer plate 24 which is variable or exchangeable in its thickness. A locking piece 25 which is continuous over the entire width and which has its counterpart in a locking piece 25 'on the opposite side of the template 13 serves to hold the template side 12 in place.

An der Seite des Spannstückes 14 sind auswechselbare und in ihrer Position auch verstellbare Belastungsgewichte 21 angeordnet, welche zusammen mit den anderen an den Spannschenkeln 15 wirkenden Gewichten bei richtig eingestellter Spannschenkellänge zwischen Drehachse 16 und Spannstück 14 einerseits eine für einen sauberen Druck erforderliche ausreichende Spannung in der Schablone 7 erzeugen und andererseits sicherstellen, daß die Schablone im Gleichgewicht aller durch die beschriebene Geometrie und insbesonders die Anordnung der Drehachse 16 wirkenden Kräfte auch an der freien Schablonenseite 13 einen Absprung 27 relativ zur Druckebene 6 aufweist. Beim Druck selbst wird dann durch die Rakel 10 die Schablone in der in Fig. 1 gezeigten Weise nach unten durchgedrückt und kommt damit nur im Bereich des tatsächlichen Durchdrückens der Lötpaste 1 mit der Druckebene 6 in Kontakt.On the side of the clamping piece 14 interchangeable and in their position also adjustable load weights 21 are arranged, which together with the other weights acting on the clamping legs 15 with a correctly adjusted clamping leg length between the axis of rotation 16 and clamping piece 14, on the one hand, a sufficient tension in the required for a clean pressure Generate template 7 and, on the other hand, ensure that the template, in balance with all the forces acting through the described geometry and in particular the arrangement of the axis of rotation 16, also has a jump 27 on the free template side 13 relative to the printing plane 6. When printing itself, the squeegee 10 then presses the stencil downward in the manner shown in FIG. 1 and thus only comes into contact with the printing plane 6 in the area of the actual pressing through of the solder paste 1.

Es ist leicht ersichtlich, daß bei der beschriebenen Vorrichtung nicht nur die Absprungdistanz 5 sondern auch der Absprung 27 sehr leicht und auch unabhängig voneinander einstell- bzw. verstellbar ist, womit vielfältigste Anwendungen abgedeckt werden können. Damit sind auch bedarfsweise zwei gemischte Druckmethoden möglich - einerseits kann die Schablone im Kontakt in Druckrichtung sein und der Absprung der Schablone hinter der Rakel wirksam werden und andererseits kann die Schablone mit Absprung in Druckrichtung und Kontakt hinter der Rakel eingesetzt sein.It is easy to see that in the device described not only the jump distance 5 but also the jump 27 is very easy to adjust and adjust independently of one another, with which the most varied of applications can be covered. If necessary, two mixed printing methods are also possible - on the one hand, the stencil can be in contact in the printing direction and the jump off of the stencil can take effect behind the squeegee, and on the other hand the stencil can be used with jump off in the printing direction and contact behind the squeegee.

Abgesehen von der dargestellten Anordnung der Drehachse 16 unterhalb der Druckebene 6 könnte diese Achse aber auch im Bereich der Absprungdistanz 5, also zwischen Unterseite 17 der Schablone 7 und Druckebene 6 liegen, womit beim Herunterklappen der in Richtung des Doppelpfeils 28 verschwenkba- 3Apart from the arrangement of the axis of rotation 16 shown below the pressure plane 6, this axis could also lie in the area of the jump distance 5, that is to say between the underside 17 of the template 7 and the pressure plane 6, so that when the folds down in the direction of the double arrow 28, it can be pivoted 3

Claims

AT 398 187 B ren clamping leg 15 in the direction of the pressure level 6 - with the correct setting of the clamping leg length - after overcoming a dead center, the free stencil side 13 folds further in the direction of the pressure level 6 and either comes to rest there, or at stops not shown here, for example between the clamping legs 15 and the pressure glasses 3. This could achieve an automatic, non-resilient hold in the printing position. For the sake of completeness, it should also be noted here that in the schematic representation of the two figures, many of the elements and dimensions discussed are shown excessively large for clarification - the size and spacing of the recesses 8 move, for example, for so-called fine-pitch components in SMD applications nowadays in the range of about 0.2 to 0.5 mm; the template thickness is also approximately in the range mentioned; the jump distance is in the range of about 0.5 mm. 1. Stencil printing device, in particular for applying solder paste or adhesive to SMD printed circuit boards, with a flexible stencil fixed during the printing process relative to the printing table receiving the printing material in a defined position with an adjustable jump, characterized in that the stencil (7) is on one side is fixed in the jump distance (5) on the printing plane (6) of the printing table (4) and that the template side (13) opposite the fixed side (12) is held in a clamping piece (14) which is held by at least one pivotable clamping leg (15) is articulated on an axis of rotation (16) running parallel to the fixed side (12) on the printing table (4), which lies below the underside (17) of the template (7).

2. Printing device according to claim 1, characterized in that the axis of rotation (16) lies below the printing plane (6).

3. Printing device according to claim 1 or 2, characterized in that on the side (13) of the clamping piece (14) an exchangeable and / or adjustable loading weight (21) is arranged, preferably on the clamping leg (15).

4. Printing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the length of the clamping leg (15) between the axis of rotation (16) and clamping pieces (14) is adjustable, preferably via screw thread (22) or adjusting nuts (20).

5. Printing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the fixed side (12) of the template (7) in its thickness variable or interchangeable jump spacer (24) is arranged.

6. Printing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the distance between the axis of rotation (16) of the clamping leg (15) from the underside (17) of the template (7) is adjustable.

7. Printing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that to secure the position of the template (7) engaging in openings of the template dowel pins (18, 18 ') or the like. At least on the fixed side (12) are provided . Including 1 sheet of drawings 4