DE10030921A1 - Verfahren zur Erzeugung gedruckter Strukturen, Siebdruckmaschine, Siebdruckrakel sowie mit Strukturen bedruckte Oberfläche - Google Patents

Abstract

Bei einem Siebdruck wird ein Mehrfachdruck ausgeführt, wobei das Druckrakel sowie das Sieb jeweils mit einem höhren Abstand als bei einem vorherigen Druck angesetzt werden. Hierdurch lassen sich besonders feine und dennoch sehr hohe Strukturen ausbilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von gedruckten Strukturen, eine Siebdruckmaschine, ein Siebdruckrakel sowie eine mit Strukturen bedruckte Oberfläche.

Siebdruckverfahren bzw. Siebdruckmaschine, bei welchen fließfähiges Material durch Öffnungen in einem Drucksieb hindurch auf eine Oberflä­ che gebracht wird, sind seit langem bekannt. Insbesondere ist es auch be­ kannt, eine zu bedruckende Oberfläche nacheinander verschiedenen Druckvorgängen zu unterziehen und diese beispielsweise mit verschiede­ nen Farben zu bedrucken.

Darüber hinaus ist es auch bekannt, mittels Siebdruck Strukturen auf eine Oberfläche aufzudrucken. Dieses können beispielsweise Leiterbahnen, insbesondere für Heizleiter, Antennen bzw. Platinen, oder auch Schattie­ rungspunkte auf Fahrzeugscheiben sein. Die hierbei entstehenden Struktu­ ren sind durchweg breiter als 100 µm.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, den Siebdruck derart weiterzu­ entwickeln, dass auch kleinere Strukturen, die insbesondere verhältnismä­ ßig hoch bzw. stark über einer zu bedruckenden Oberfläche aufkragen, sicher mittels Siebdruck hergestellt werden können.

Als Lösung schlägt die Erfindung einerseits ein Verfahren zur Erzeugung von bedruckten Strukturen auf Oberflächen mittels Siebdruck, bei wel­ chem ein Druckrakel Druckmaterial durch ein Sieb hindurch auf die Oberfläche druckt, vor, welches sich dadurch kennzeichnet, dass nach ei­ nem ersten Druck, bei welchem eine erste Struktur aufgebracht wird, ein zweiter Druck, bei welchem eine zweite Struktur aufgebracht wird, durchgeführt und die zweite Struktur wenigstens teilweise über die erste Struktur aufgebracht wird. Hierbei soll das Druckrakel während des zwei­ ten Drucks mit einem größeren Abstand von der Oberfläche über das Sieb geführt werden, als dieses während des ersten Drucks geschieht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Sieb während des zweiten Drucks einen größeren Absprung be­ züglich der Oberfläche aufweisen, als dieses während des ersten Drucks der Fall ist. Hierbei bezeichnet der Begriff "Absprung" den zwischen dem Sieb bzw. einem Siebrahmen und der zu bedruckenden Oberfläche bzw. und einem Drucktisch bestehenden Abstand.

Dementsprechend schlägt die Erfindung auch eine Siebdruckmaschine vor, welche sich durch Mittel zum Beabstanden eines Druckrakels in va­ riablen Abständen während eines Druckvorganges auszeichnet. Insbeson­ dere kann die Siebdruckmaschine auch Mittel zum Fixieren eines variab­ len Absprungs während eines Druckvorganges umfassen. Es versteht sich, dass diese Variabilität in der Regel nicht zur Veränderung des Ab­ sprungs bzw. der Abstände genutzt wird, während das Druckrakel über das Sieb streicht. Vielmehr soll die erfindungsgemäße Siebdruckmaschi­ ne in der Lage sein, zwischen zwei verschiedenen Druckvorgängen ver­ schiedene Abstände zwischen Druckgut und Druckrakel bzw. Sieb zu ge­ währleisten.

Während bei bekannten Siebdruckmaschinen es eines verhältnismäßig großen Aufwand bedarf, den Abstand zwischen Druckrakel und Druckgut bzw. den Absprung, welcher während eines Druckvorganges gewahrt werden soll, einzustellen, ist die erfindungsgemäße Siebdruckmaschine mit den vorbeschriebenen Mitteln in der Lage, diese Abstände bzw. den Absprung zügig und mit höchster Präzision zwischen zwei verschiedenen Druckvorgängen zu verändern. Dieses kann beispielsweise auch durch Verändern entsprechender Anschläge bzw. Anlagen geschehen. Vor­ zugsweise sind die vorbeschriebenen Beabstandungsmittel bzw. Fixie­ rungsmittel elektrisch angetrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Siebdruck­ maschine ermöglichen somit einen mehrschichtigen Aufbau einer auf eine Oberfläche gedruckten Struktur. Hierbei ist gewährleistet, dass durch den nachfolgenden Druckvorgang die bereits gedruckte Struktur nicht zer­ stört wird. Es können somit auch ausreichend empfindliche Druckmateria­ lien genutzt werden. Durch einen derartigen Strukturaufbau wird es mög­ lich, auch kleinste Strukturen mit der notwendigen Profilierung herzustel­ len. Während es nach dem Stand der Technik bereits möglich ist, Feinlei­ ter von beispielsweise 30 µm bis 80 µm herzustellen, die allerdings nur wenige µm stark sind, ermöglicht es der erfindungsgemäße Schichtauf­ bau, Strukturen zu erzeugen, deren Stärke die Breite dieser Strukturen übersteigt. Insbesondere lassen sich hierdurch Strukturen bereitstellen, die wenigstens einen Bereich aufweisen, welcher unter 100 µm breit und über 30 µm stark ist. Insbesondere können auch Strukturen über 50 µm aufge­ baut werden. Auf diese Weise können beispielsweise Leiterbahnen, die verhältnismäßig schmal sind und dennoch wegen ihrer Höhe einen gerin­ gen Widerstand aufweisen, bereitgestellt werden. Neben Leiterbahnen können diese Schichtanordnungen in der Solartechnologie, bei Monitoren, in weiteren Anwendungen auf dem Gebiet der Elektronik bzw. zum Auf­ bau poröser Strukturen, wie sie in der EP 0 627 963 B 1 beispielhaft be­ schrieben sind, genutzt werden.

Um den Aufwand beim Bedrucken in ausreichenden Grenzen zu halten, sollten wenigstens zwei der Schichten, die senkrecht zur Oberfläche über­ einander angeordnet sind, größer 1 µm, vorzugsweise größer 10 µm, ins­ besondere größer 15 µm, stark sein. Als Materialien für den erfindungs­ gemäßen Druck eignen sich insbesondere pastöse Materialien. Je nach Aufbau bzw. Eigenschaft der Oberfläche sowie der gewünschten Struktur kann es vorteilhaft sein, mit verschiedenen Pasten zu arbeiten. So kann in einem ersten Druckvorgang eine Fundamentpaste aufgebracht werden, die für eine ausreichende Haftung auf der Oberfläche sorgt, während an­ schließend eine Aufbaupaste zur Anwendung kommt.

Je nach verwandten Materialien kann es vorteilhaft sein, die Oberfläche bzw. das Druckgut zwischen den Druckvorgängen unter dem Sieb zu ent­ fernen. Auf diese Weise kann eine Zwischenbehandlung, wie ein Trock­ nen, bzw. eine Überprüfung des durchgeführten Drucks vorgenommen werden.

Insbesondere bei letztgenannter Verfahrensweise ist eine äußerst genaue Positionierung des Druckgutes unter dem Sieb notwendig, wenn dieses für einen nachfolgenden Druck wieder unter das Sieb gebracht wird. Hierzu ist bereits eine Siebdruckmaschine bekannt, die eine Vorrichtung zum Überprüfen der Relativposition zwischen Sieb und gedruckter Struktur aufweist. In einer konkreten Ausführungsform handelt es sich hierbei um ein Kamerasystem, welches zwischen Sieb und Druckgut gebracht wird und die Lage einer Passermarke auf dem Sieb sowie die Lage deren Druckbild auf dem Druckgut vergleicht. Allerdings eignen sich die be­ kannten Anordnungen nur für verhältnismäßig kleinflächiges Druckgut. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Siebdruckmaschine zwei derartige Vorrichtungen, die vorzugsweise an verschiedenen Seiten des Siebs vorgesehen sind, aufweist. Auf diese Wei­ se können Passermarken bzw. andere Druckbilder an verschiedenen Sei­ ten des Siebs und des Druckguts einem derartigen Vergleich unterzogen werden, so dass auch bei großflächigeren Anordnungen eine hohe Präzi­ sion gewährleistet werden kann. Insbesondere können die Wege, die eine derartige Vorrichtung zur Überprüfung von Relativpositionen durchfahren muss, um zwischen Sieb und Druckgut zu gelangen, auf ein Mindestmaß beschränkt werden, so dass durch lange Wege bedingte Fehler in ihrem Ausmaß reduziert werden.

Durch Lagevergleich der Passermarken während der verschiedenen Druckvorgänge kann darüber hinaus eine Verschleißkontrolle, insbeson­ dere hinsichtlich des Siebes, durchgeführt werden. Mit zunehmender Nut­ zungsdauer neigt ein Sieb dazu, weiter durchzuhängen, wodurch ab einem gewissen Zeitpunkt eine ausreichende Druckpräzision nicht mehr gewähr­ leistet ist.

Neben einer Verschleißkontrolle können diese Vorrichtungen zum Über­ prüfen der Relativposition selbstverständlich auch zur Positionskontrolle des Druckguts bzw. der Oberfläche vor einem zweiten Druck genutzt werden. Um eine möglichst hohe Produktionsgeschwindigkeit zu ermögli­ chen, kann es vorteilhaft sein, die Oberfläche bzw. das Druckgut vor dem Druck zunächst vorzupositionieren und anschließend eine Feinpositionie­ rung vorzunehmen. Vorzugsweise erfolgt die Vorpositionierung auf ±­ 100 µm. Die Vorpositionierung kann hierbei vorzugsweise mit dem Auf­ legen des Druckgutes auf die Druckplatte erfolgen. Dies kann beispiels­ weise durch geeignete Zufuhreinrichtungen gewährleistet werden. Eine Feinpositionierung wird vorzugsweise durch Positionieren der Druckplat­ te über entsprechende Feinpositioniermittel ermöglicht. Letztere arbeitet vorzugsweise mit einer Genauigkeit zwischen 0,1 und 10, insbesondere bei ca. 1,5 µm. Durch eine derartige Verfahrensführung ist es darüber hinaus bei geeigneter Ausgestaltung möglich, ein kleines Blickfeld für die Vorrichtungen zum Überprüfen der Relativposition, nämlich lediglich zur Feinpositionierung, zu erlauben, wodurch letztere genauer in ihrer Positi­ onsmessung ausgebildet werden können.

Es versteht sich, dass die Verwendung von zwei Vorrichtungen zum Überprüfen der Relativposition sowie die Verfahrensführung beim Positio­ nieren des Druckguts mit Vorpositionieren und Feinpositionieren auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteil­ haft anwendbar sind.

Damit sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrfachdruck die Schichten gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Druckgutes ausbilden kön­ nen, wird vorgeschlagen, dass die Siebdruckmaschine Mittel zur Kom­ pensation eines Durchbiegens des Druckrakels aufweist. Dieses erweist sich insbesondere bei größeren Siebdruckmaschinen auch unabhängig von den übrigen Merkmalen derselben als vorteilhaft.

Um eine korrekte Kompensation durchführen zu können, sind vorteilhaft­ erweise Mittel zur Messung eines Durchbiegens des Druckrakels vorge­ sehen. Derartige Messmittel können einerseits unmittelbar an dem Druck­ rakel, einem Druckrakelhalter, einer Traverse oder der Siebdruckmaschi­ ne vorgesehen sein. Insbesondere ist diesbezüglich auch eine On-line- Messung denkbar. Darüber hinaus kann aber auch, insbesondere wenn das Druckgut zwischen zwei Druckvorgängen unter dem Sieb entfernt wird, das Druckbild selbst überprüft werden, um ein Durchbiegen des Druckrakels zu ermitteln. Dieses ist insbesondere im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen, verhältnismäßig starken Druckstrukturen bei verhältnismäßig geringem Aufwand realisierbar, zumal häufig bei derarti­ gen Druckvorgängen ohnehin eine Druckkontrolle vorgenommen wird. Eine derartige Messung der Druckrakeldurchbiegung ist auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft.

Insbesondere kann eine derartige Durchbiegungsmessung auch als Ver­ schleißkontrolle genutzt werden.

Die Siebdruckmaschine kann einen Regelkreis aufweisen, gemäß welchem ein Durchbiegen des Druckrakels gemessen und anschließend über geeig­ nete Kompensationsmittel kompensiert wird.

Insbesondere das erfindungsgemäße Siebdruckverfahren, dieses ist jedoch auch bei anderen Siebdruckverfahren von Bedeutung, muss eine außeror­ dentlich hohe Präzision aufweisen. Durch eine genaue Überwachung des Druckrakels lässt sich diesbezüglich eine verhältnismäßig hohe Präzision gewährleisten.

Um eine möglichst genaue Uberwachung der Druckrakel zu gewährleis­ ten, wird erfindungsgemäß ein Siebdruckrakel vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass es fest mit einem Identifier verbunden ist.

Auf diese Weise können bestimmte Rakeleigenschaften ohne weiteres ei­ nem bestimmten Siebdruckrakel zugeordnet werden. Um Bedienfehler zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass der Identifier maschinenlesbar aus­ gestaltet ist. So kann beispielsweise die Siebdruckmaschine Mittel zur Speicherung der Rakeldaten, wie eines Identifiers, der Rakelstärke, einer Schleifstärke, einer Durchbiegung und ähnlichem, aufweisen, so dass die Maschine geeignete Maschinenparameter, wie beispielsweise eine Kom­ pensation, je nach momentan eingesetztem Druckrakel wählt. Entspre­ chend ist es vorteilhaft, wenn die Siebdruckmaschine Mittel aufweist, die einen Siebdruckrakelidentifier unmittelbar auslesen können.

Es versteht sich, dass andere Maschinen, die ebenfalls in Verbindung mit einem Siebdruckrakel zum Einsatz kommen, ähnlich ausgerüstet sein kön­ nen. Dieses gilt insbesondere für eine Schleifmaschine, welche zum Schleifen des Druckrakels genutzt wird. Diese kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie bestimmte Schleifdaten einem Siebdruckrakel mittels dessen Identifier zuordnet. Diese Schleifdaten können dann der Druckmaschine übermittelt werden, um einen möglichst optimalen Einsatz des mit diesen Schleifdaten behandelten Druckrakels zu gewährleisten.

Es versteht sich, dass derartige Identifier bzw. ein derartiges Speichern von Rakeldaten auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegen­ der Erfindung vorteilhaft zur Verbesserung der Druckqualität beim Sieb­ druck genutzt werden können.

Wie bereits vorstehend angedeutet, unterliegen die Druckrakel einem ge­ wissem Verschleiß. Diesem kann unter anderem dadurch begegnet wer­ den, dass ein Rakel regelmäßig geschliffen bzw. ausgetauscht wird. Um einen derartigen Austausch zu erleichtern, wird eine Siebdruckmaschine vorgeschlagen, bei welcher eine Rakelbefestigung zur Befestigung des Druckrakels an der Siebdruckmaschine Mittel zum Zentrieren des Druck­ rakels umfasst. Hierdurch kann ein Rakelaustausch wesentlich schneller und betriebssicherer durchgeführt werden. Durch die Zentrierung ist darüber hinaus, gewährleistet, dass ein Rakel, nachdem es wiederholt eingesetzt wird, in identischer Position bezüglich der Siebdruckmaschine befestigt wird. Auf diese Weise kann die Präzision der Sieb­ druckmaschine erheblich erhöht werden. Dieses gilt in aller Allgemeinheit auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung, ist jedoch insbesondere im Zusammenhang mit der vorbeschriebenen Spei­ cherung der Rakeldaten von Vorteil.

Vorzugsweise sind die Zentriermittel selbstzentrierend ausgebildet, so dass diesbezüglich die Gefahr von Bedienfehlern reduziert wird.

Darüber hinaus können die Zentriermittel eine Klemmeinrichtung zur klemmenden Befestigung des Druckrakels an der Siebdruckmaschine um­ fassen, so dass der Zentriervorgang sowie ein Fixieren des Druckrakels an der Siebdruckmaschine in einem Arbeitsgang vorgenommen werden können. Auf diese Weise lässt sich ein Rakelwechsel verhältnismäßig schnell und funktionssicher durchführen.

Vorzugsweise umfasst das Rakel einen Rakelhalter sowie ein entsprechen­ des, mit diesem Rakelhalter verbundenes Rakelgummi. Beispielsweise können an dem Rakelhalter auch Identifier oder ähnliches vorgesehen sein. Der Rakelhalter ermöglicht somit eine einfache Handhabe des an­ sonsten verhältnismäßig empfindlichen Rakelgummis sowie eine verhält­ nismäßig umkomplizierte Befestigung des Rakelgummis bezüglich der Siebdruckmaschine. Um eine einfache Befestigung eines Rakels zu ge­ währleisten, kann der Rakelhalter wenigstens eine Halteleiste bzw. we­ nigstens eine Halteausnehmung aufweisen, die sich in Längsrichtung des Druckrakels erstreckt. Greift eine entsprechende Klemmeinrichtung in eine derartige Halteausnehmung ein bzw. umgreift eine entsprechende Klemmeinrichtung eine derartige Halteleiste, so lässt sich besonders ein­ fach eine stabile und zentrierte Befestigung realisieren.

Vorzugsweise weist wenigstens der Rakelhalter oder die entsprechende Halteeinrichtung einer Rakeltraverse einen prismatischen Bereich auf, in welchem ein entsprechendes Gegenstück, beispielsweise ein gekrümmter Bereich zentriert wird.

Um eine sehr gute Positionierung des Druckrakels zu gewährleisten, kann die Zentriereinrichtung über mehr als 90% der Druckrakellänge wirksam ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Zentriereinrichtung über die ge­ samte Druckrakellänge wirksam.

Ist die Klemmeinrichtung bzw. die Zentriereinrichtung derart ausgebildet, dass das Druckrakel in unverklemmten Zustand so einlegbar ist, dass es von der Klemmeinrichtung bzw. der Zentriereinrichtung gehalten wird, wird ein Rakelwechsel erheblich erleichtert. Bei einer Rakelentnahme kann dann die Klemmeinrichtung bzw. die Zentriereinrichtung geöffnet und das nunmehr locker gehaltene Druckrakel entnommen werden. Eben­ so kann bei einem Einsetzen des Druckrakels dieses in die Klemmeinrich­ tung bzw. in die Zentriereinrichtung derart eingelegt, dass es von dieser gehalten wird, und anschließend verklemmt bzw. zentriert werden.

Eine derartige Ausbildung gestaltet sich baulich verhältnismäßig einfach, wenn die Klemmeinrichtung wenigstens eine in den Klemmbereich kra­ gende Halteschulter aufweist. Auf eine derartige Schulter kann dann ein entsprechender Haltebereich des Druckrakels vor einem Klemmen aufge­ legt werden. Hierbei ist auch eine derartige Halteschulter unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft.

Die Durchsatzgeschwindigkeit bei einem derartigen Druckverfahren läßt sich erhöhen, wenn bei Beginn des Druckvorganges das Druckrakel un­ mittelbar auf die zu bedruckende Oberfläche aufgesetzt wird. Ebenso kann das Druckrakel nach dem Druckvorgang unmittelbar von der be­ druckten Oberfläche abgehoben werden. Bei einer derartigen Verfahrens­ führung kann auf eine das Druckgut umgebende Maske, auf welcher das Druckrakel aufgesetzt bzw. von welcher das Druckrakel abgehoben wird, verzichtet werden. Der hierdurch bedingte Zeitgewinn wirkt sich, insbe­ sondere bei großen Stückzahlen, ganz erheblich auf den Durchsatz aus. Darüber hinaus erleichtert sich das Gesamthandling für die Siebdruckma­ schine, wenn auf eine derartige Maske verzichtet werden kann. Diese Maske braucht nicht extra positioniert zu werden oder hindert das Auf­ setzten bzw. Abheben des Druckgutes von der Druckplatte. Es versteht sich, dass eine derartige Verfahrensführung auch unabhängig von den üb­ rigen Merkmalen des erfindungsgemäßen Siebdruckverfahrens vorteilhaft ist.

Vorzugsweise wird das Druckrakel mit einer parallel zu Oberfläche ge­ richteten Geschwindigkeitskomponente auf die zu bedruckende Oberflä­ che aufgesetzt bzw. von der zu bedruckenden Oberfläche abgehoben. Auf diese Weise wird der Druckvorgang unmittelbar mit dem Aufsetzen ge­ startet, was zu einer weiteren Zeitersparnis führt. Darüber hinaus verbes­ sert sich das Druckbild, da das Druckrakel mit einer gleichmäßigeren Ge­ schwindigkeit über die Oberfläche bzw. über das Sieb streicht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese parallel zu Oberfläche gerichtete Geschwindigkeitskomponente, welche das Druckrakel während des Auf- bzw. Abhebevorganges aufweist, der Druckgeschwindigkeit während des Druckvorganges entspricht, so dass das Druckrakel während des gesam­ ten Druckvorgangs mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit über das Sieb streicht. Auf diese Weise wird der Druck besonders gleichförmig.

Es versteht sich, dass ein derartiges Aufsetzten mit einer parallel zu Ober­ fläche gerichteten Geschwindigkeitskomponente auch unabhängig von den übrigen Merkmalen des erfindungsgemäßen Druckverfahrens vorteilhaft zur Anwendung kommen kann, um ein besonders gleichmäßiges Druck­ bild zu erreichen.

Die vorbeschriebene Verfahrensführung läßt sich insbesondere mit einer Siebdruckmaschine durchführen, welche Mittel zum Gewährleisten einer stetigen funktionalen Abhängigkeit zwischen der horizontalen und der vertikalen Rakelbewegung zumindest während eines Bewegungsabschnit­ tes aufweist. Vorzugsweise sind dieser Bewegungsabschnitt das Aufsetz­ ten und bzw. das Abheben des Druckrakels.

Durch die stetige funktionale Abhängigkeit zwischen der horizontalen und der vertikalen Rakelbewegung kann bei einer derartigen Vorrichtung ohne weiteres gewährleistet werden, dass das Rakel mit einer bestimmten, pa­ rallel zu Oberfläche gerichteten Geschwindigkeitskomponente an der je­ weiligen Kante der zu bedruckenden Oberfläche aufsetzt bzw. von einer derartigen Kante abgehoben wird. Vorzugsweise wird die stetige, funkti­ onale Abhängigkeit der Art gewählt, dass das Druckrakel sowohl in hori­ zontale als auch in vertikale Richtung möglichst langsam und gleichförmig beschleunigt wird, so dass die Siebdruckmaschine auch bei größeren, mit dem Druckrakel bewegten Massen verhältnismäßig schwingungsarm ar­ beitet.

Eine derartige Arbeitsweise ist bei bekannten Siebdruckmaschinen nicht möglich, da das Druckrakel zunächst in einem Bereich über einer Maske verfahren, dann verhältnismäßig schnell abgesenkt und anschließend auf seine Druckgeschwindigkeit beschleunigt wird. Vor dem Abheben wird das Druckrakel wieder abgebremst und dann anschließend erst von der Maske abgehoben. Die hier durch bedingten, unstetigen Richtungswechsel bedingen verhältnismäßig hohe Schwingungen der Druckmaschine, wel­ che die Genauigkeit bzw. die Fehlertoleranz beeinflussen. Als entspre­ chende Gewährleistungsmittel kann jeder Antrieb, jede geeignete Mess­ vorrichtung und/oder jeder geeigneter Regelkreis Anwendung finden.

Die Genauigkeit des Aufsatz- bzw. Abhebepunktes für das Druckrakel sollte hierbei unter 200 µm, insbesondere in der Größenordnung von 100 µm, liegen.

Vorzugsweise wird das Druckrakel elektromotorisch abgesetzt, wodurch sich eine äußerst hohe Präzision in der Absetzposition sowie in dem Ab­ stand des Druckrakels über der zu bedruckenden Oberfläche gewährleis­ ten läßt. Es versteht sich, dass ein derartiger elektromotorischer Antrieb in horizontalen Richtung für das Druckrakel auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der Erfindung vorteilhaft für eine exakte Positionie­ rung des Druckrakels einsetzbar ist.

Der horizontaler Antrieb für die Druckrakelpositionierung kann auch in vorteilhafter Weise zur Gewährleistung eines einstellbaren Absprungs ge­ nutzt werden.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand der Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert. In der Zeich­ nung zeigen beispielhaft:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckvorgangs,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Überprüfung von Relativ­ positionen zwischen Sieb und gedruckter Struktur,

Fig. 3 eine Frontansicht auf ein erfindungsgemäßes Druckrakel nebst Rakeltraverse,

Fig. 4 zwei Schnitte durch die Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Siebdruckmaschine,

Fig. 6 die Siebdruckmaschine nach Fig. 5 in Frontansicht,

Fig. 7 die Siebdruckmaschine nach Fig. 5 und 6 in Aufsicht und

Fig. 8 eine erfindungsgemäße, mit einer Struktur bedruckte Oberflä­ che.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung streicht ein Druckrakel 1, wel­ ches von einer entsprechenden Traverse 12 gehalten wird, über eine Oberfläche 3 eines Druckgutes 30, welches von einem Drucktisch 4 gehal­ ten ist. Zwischen dem Druckrakel 1 und dem Druckgut 30 ist ein Sieb 5 vorgesehen, welches von einem entsprechenden Siebrahmen 50 gehalten wird. In bekannter Weise streicht das Druckrakel 1 während des Druck­ vorganges Druckmaterial, wie eine Farbe, durch das Sieb 5 hindurch auf die Oberfläche 3.

In erfindungsgemäßer Weise hingegen wird bei vorliegendem Ausfüh­ rungsbeispiel die Oberfläche 3 mehrfach bedruckt. In diesem Falle wird mit jedem Druckvorgang sowohl das Rakel 1 um einen bestimmten Ab­ stand angehoben über das Sieb geführt als auch der Absprung - sprich der Abstand zwischen Oberfläche 30 und Siebrahmen 50 - um einen gewissen Betrag erhöht.

Das Druckrakel 1 wird in horizontale Richtung elektromotorisch ange­ trieben, wobei Mittel vorgesehen sind, welche die Position und Ge­ schwindigkeit des Druckrakels 1 in Abhängigkeit von der vertikalen Posi­ tion des Druckrakels bzw. der Geschwindigkeit in vertikale Richtung steuern können. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass das Druckrakel 1 im Betrieb mit einer Genauigkeit unter 200 µm an einer Kante des Druckgutes 30 aufsetzt und an einer gegenüber liegenden Kante des Druckgutes 30 wieder abgehoben wird. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel weist das Druckrakel 1 beim Aufsetzen bzw. beim Abheben seine Druckgeschwindigkeit, mit welcher es für das Druckgut 30 streicht, auf und wird zuvor in geeigneter Weise beschleunigt bzw. danach in ge­ eigneter Weise abgebremst. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Beschleunigungsvorgänge nicht zu abrupt erfolgen, so dass der Druck­ tisch verhältnismäßig schwingungsarm arbeitet.

In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff "horizontal" eine Richtungskomponente senkrecht zur zu bedruckenden Oberfläche 3, wäh­ rend der Begriff "vertikal" eine Richtungskomponente parallel zu dieser Oberfläche 3 bezeichnet.

Zur genauen Positionierung des Druckgutes 30 sowie zur Verschleißüber­ prüfung werden vor Beginn eines Druckvorganges zwei Vorrichtungen 2 zum Überprüfen der Relativposition zwischen Sieb 5 und einer gedruck­ ten Struktur zwischen Sieb 5 und Druckgut 30 gebracht. Diesbezüglich ist in Fig. 2 lediglich eine der Überprüfungsvorrichtungen 2 dargestellt. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Überprüfungs­ vorrichtungen 2 um CCD-Kameras, welche über einen Strahlenteiler so­ wohl das Sieb 5 als auch die Oberfläche 3 betrachten können. Auf diese Weise lassen sich Abweichungen in der Relativposition zwischen Sieb 5 und Druckgut 30 äußerst genau feststellen. Aufgrund der Verwendung von zwei Überprüfungsvorrichtungen 2 können diese an verhältnismäßig kurzen Halterungen befestigt werden, so dass Fehler durch Schwingungen bzw. Durchbiegungen minimiert sind.

Um eine entsprechende Positionierung vornehmen zu können, ist der Drucktisch 4 mit einer Feinpositionierung versehen, die eine Positionie­ rung auf etwa 1 µm in horizontaler Richtung erlaubt. Dieses schließt so­ wohl eine Verschiebung in x- bzw. y-Richtung als auch eine Drehung ein. Eine notwendige Hauptpositionierung erfolgt über entsprechende Zufuhr­ einrichtungen 43, die nachstehend erläutert sind.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Druckrakel umfaßt ein Rakel­ gummi 10, welches fest mit einem Rakelhalter 11 verbunden ist. Bei die­ ser Ausführungsform ist det Rakelhalter 11 mit einem maschinenlesbaren Identifier verbunden, so dass das Rakel 1 durch die Siebdruckmaschine bzw. durch andere Maschinen, wie eine Schleifmaschine, eindeutig er­ kannt werden kann.

Das Rakel 1 ist an einer maschinenseitigen Rakeltraverse 12 befestigt bzw. befestigbar. Hierzu ist eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen, die einerseits klemmend und andererseits selbstzentrierend wirkt. Zu diesem Zweck weist der Rakelhalter 11 zwei Halteleisten 13 auf, welche seitens der Traverse 12 mittels prismatischer Halteausnehmungen umgriffen wer­ den. Die prismatischen Ausnehmungen weisen in den Klemmbereich kra­ gende Schultern auf, auf welchen die Halteleisten 13 auch in unverklemm­ ten Zustand zur Anlage kommen können, so dass das Rakel 1 leicht in den Klemmbereich eingeführt bzw. aus diesem entnommen werden kann.

Der eigentliche Klemmvorgang wird durch Spannmodule 14 bewirkt, welche zwischen Druckplatten 15 und Klemmbacken 16 eine entspre­ chende Spannkraft erzeugen.

Darüber hinaus weist die Traverse Feststellachsen 17 auf, mittels welcher eine der Klemmbacken 16 fest an der Traverse 12 befestigt wird. An die­ sen Punkten sind auch Messeinrichtungen 18 vorgesehen, welche eine Durchbiegung der Traverse 12 und mithin des Druckrakels 1 messen. Darüber hinaus sind in der Traverse 12 Druckstempel 19 vorgesehen, welche einerseits durch eine der Klemmbacken 16 hindurch auch den Ra­ kelhalter 11 einwirken und andererseits von einer Druckplatte 19', welche sich an der Traverse 12 abstützt, mit einem Druck beaufschlagt werden können. Auf diese Weise kann eine Durchbiegung des Druckrakels 1 kompensiert werden.

Das vorbeschriebene Druckrakel nach Fig. 3 und 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Siebdruckmaschine 40 vorgesehen. Hierbei wird das in den Fig. 5 und 7 nicht bezifferte Druckrakel 1 von einer ebenfalls nicht bezifferten Traverse 12 verschiebbar über einem Drucktisch 41 an der Maschine 40 gelagert. Hierzu dient ein Traversenschlitten 42. An dem Traversenschlitten 42 ist eine weitere Traverse mit einem Streichrakel vorgesehen, welches vor einem Druck das Druckmaterial gleichmäßig auf dem Sieb verteilt.

Der Traversenschlitten 42 führt das Druckrakel 1 über die Druckplatte 4, auf welcher sich das Druckgut 30 befindet.

Beidseits des Drucktisches 4 sind eine Zufuhr 43 bzw. eine Abfuhr 44 vorgesehen, mittels welcher das Druckgut 30 mittels Bandlaufeinrichtun­ gen zugeführt wird. Hierbei ist die Zufuhr 43 derart ausgestaltet, dass das Druckgut vorpositioniert auf etwa 100 µm den Drucktisch 4 erreicht und mittels einer Feinpositionierung und der Vorrichtungen 2 zum Überprüfen der Relativposition zwischen Druckgut 30 und Sieb 5 feinpositioniert wird.

Die in Fig. 8 gezeigte, beispielhafte Struktur, welche auf die Oberfläche 3 in erfindungsgemäßer Weise aufgebracht wurde; umfaßt Stege 7, welche aus einem Fundament 70 und Aufbauschichten 71, 72 (exemplarisch be­ ziffert) gebildet sind. Hierbei wurde das Fundament 70 mittels einer Fun­ damentpaste bedruckt, während die Aufbauten 71, 72 aus Aufbaupasten bestehen. Hierbei ist für die Aufbauten 71 eine leitende Aufbaupaste und für die Aufbauten 72 eine nichtleitende Aufbaupaste verwendet worden. Zwischen den einzelnen Druckschritten wurden Trocknungsvorgänge durchgeführt sowie die Druckqualität überprüft.

Die Stege dieses Ausführungsbeispieles sind in etwa 30 µm breit und ca. 150 µm stark (in vorliegendem Zusammenhang ist der Begriff "Stärke" als Höhe über der Oberfläche 3 anzusetzen).

Wie ersichtlich, ergeben sich durch einen derartigen Aufbau dreidimensi­ onale Leiterstrukturen 73, in welchen wesentlich höhere Ströme als in klassischen Leiterbahnen fließen können. Durch die isolierenden Schich­ ten 72 können auch Leiterbahnen 74 und 75 übereinander angeordnet werden, wodurch sie die Packungsdichte und Flexibilität bei derartigen Leiteranordnungen wesentlich erhöhen lässt.

Claims (20)

1. Verfahren zur Erzeugung von gedruckten Strukturen auf Oberflächen mittels Siebdruck, bei welchem ein Druckrakel Druckmaterial durch ein Sieb hindurch auf die Oberfläche druckt, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem ersten Druck, bei welchem eine erste Struktur (70, 71) aufgebracht wird, ein zweiter Druck, bei welchem eine zweite Struktur (71) aufgebracht wird, durchgeführt wird und die zweite Struktur (71) wenigstens teilweise über die erste Struktur (70, 71) aufgebracht wird, wobei das Druckrakel (1) während des zweiten Drucks mit einem größeren Abstand von der Ober­ fläche (3) über das Sieb (5) geführt wird als während des ers­ ten Drucks.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (5) während des zweiten Drucks einen größeren Ab­ sprung bezüglich der Oberfläche (3) aufweist als während des ersten Drucks.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (3) zwischen den beiden Druckvorgängen für eine Zwischenbehandlung unter dem Sieb (5) entfernt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Oberfläche (3) vor dem Druck zu­ nächst, vorzugsweise auf ±100 µm, vorpositioniert und an­ schließend feinpositioniert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Druckrakel (1) bei Beginn des Druckvorganges unmittelbar auf die zu bedruckende Oberflä­ che (3), vorzugsweise mit einer parallel zur Oberfläche ge­ richteten Geschwindigkeitskomponente, aufgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrakel (1) nach dem Druckvorgang unmittelbar von der bedruckten Oberfläche (3), vorzugsweise noch mit einer parallel zur Oberfläche gerichteten Geschwindigkeitskomponente, abgehoben wird.

7. Siebdruckmaschine, gekennzeichnet durch Mittel zum Beabstanden eines Druckrakels (1) in variablen Abständen während eines Druckvorganges.

8. Siebdruckmaschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zum Fixieren eines variablen Absprungs während des Druckvorganges.

9. Siebdruckmaschine nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch zwei Vorrichtungen (2) zum Überprüfen der Relativ­ position zwischen einem Sieb (5) und einer gedruckten Struk­ tur (7).

10. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ge­ kennzeichnet durch Mittel (19, 19') zur Kompensation eines Durchbiegens des Druckrakels (1).

11. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, ge­ kennzeichnet durch Mittel zur Messung eines Durchbiegens des Druckrakels (1).

12. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ge­ kennzeichnet durch Mittel zur Speicherung von Rakeldaten, wie Identifier, Rakelstärke, Schleifstärke bzw. Durchbiegung.

13. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, ge­ kennzeichnet durch eine Rakelbefestigung zur Befestigung des Druckrakels (1) an der Siebdruckmaschine (40), wobei die Rakelbefestigung Mittel (13, 16) zum Zentrieren des Druckrakels umfaßt.

14. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (4) Mittel zum Feinpositionieren der Druckplatte (4) und eines auf der Druckplatte (4) angeordneten Druckgutes (30) bezüglich des Siebes (5) aufweist.

15. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 14, ge­ kennzeichnet durch Mittel zum Gewährleisten einen stetigen funktionalen Abhängigkeit zwischen der horizontalen und der vertikalen Rakelbewegung zumindest während eines Bewe­ gungsabschnittes.

16. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, dass das Druckrakel (1) elektromoto­ risch abgesenkt bzw. in die Höhe angetrieben wird.

17. Siebdruckrakel, dadurch gekennzeichnet, dass es fest mit ei­ nem, vorzugsweise maschinenlesbaren, Identifier verbunden ist.

18. Siebdruckrakel nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ei­ nen Rakelhalter, der wenigstens eine Halteleiste (13) und/oder eine Halteausnehmung aufweist, die sich in Längs­ richtung des Druckrakels (1) erstreckt.

19. Mit Strukturen bedruckte Oberfläche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Struktur (7) wenigstens einen Bereich aufweist, der unter 100 µm breit und über 30 µm, vorzugsweise über 50 µm, stark ist.

20. Oberfläche nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) senkrecht zur Oberfläche (3) mehrschichtig aufgebaut ist und wenigstens zwei der Schichten (70, 71), die senkrecht zur Oberfläche (3) übereinander angeordnet sind, größer 1 µm stark sind.