DE10105329A1 - Druckschablone - Google Patents

Abstract

Es wird eine Druckschablone (1) mit einer mit einem formstabilen Rahmen (2) verspannten flexiblen Dünnglasscheibe (4) angegeben, die einer vorgebbaren Druckstruktur entsprechende Öffnungen (26) aufweist. Die mit einer solchen Dünnglasschablone (4) bespannte Druckschablone (1) ist besonders vorteilhaft bei der Leiterplattenbestückung, Baugruppenherstellung und/oder beim Wafer-Bumping einsetzbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckschablone, insbesondere zur Verwen­ dung bei der Leiterplattenbestückung oder Baugruppenherstellung oder beim Wafer-Bumping.

Eine derartige Druckschablone wird üblicherweise in Verbindung mit dem soge­ nannten SMD-Verfahren (Surface mounted device) eingesetzt, bei dem Leiter­ platten mit elektronischen Bauteilen bestückt werden. Dazu werden die Leiter­ platten zunächst mittels Schablonendrucktechnik gemäß einer vorgegebenen Druckstruktur mit einer Druck- oder Lotpaste oder mit einem Kleber versehen. Dabei wird die Lotpaste bzw. eine Klebepaste mittels einer sogenannten Rakel durch der Druckstruktur entsprechende Öffnungen der Druckschablone hindurch auf die Leiterplatte aufgebracht, so dass dort Löt- oder Klebepunkte, sogenannte Pads oder Lotpastendepots gebildet sind, in die die Bauteile mittels einer Bestüc­ kungsmaschine eingesetzt werden.

Ein hierfür eingesetztes Siebdruck-Sieb ist aus der DE 44 38 281 C1 bekannt. Das als Druckschablone wirksame Siebdruck-Sieb besteht dabei im Wesentlichen aus einem formsteifen Rahmen, auf den ein feines Metalldrahtgewebe unter Vor­ spannung aufgeklebt wird. Anschließend wird im mittleren Bereich des Metall­ drahtgewebes eine das Druckmuster aufweisende dünnwandige Metallschablone mit deren Außenrand am Metalldrahtgewebe vorzugsweise mittels eines elektri­ schen Rollschweißverfahrens befestigt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der von der Metallschablone überdeckte mittlere Bereich des Metalldrahtgewebes entlang der Verbindungskanten ausgeschnitten.

Nachteilig bei einer derartigen Druckschablone ist, dass bei deren bestimmungs­ gemäßem Gebrauch zur Leiterplattenbestückung oder Baugruppenherstellung die Löt- bzw. Klebepunkte oder Pastendepots an den durch das Druckmuster bestimmten Öffnungsrändern der als Schablonenmaterial verwendeten Metallfolie anhaften. Dies wiederum führt häufig zu einem Aus- oder Einreißen der Außen­ ränder der auf die Leiterplatte aufgebrachten Pads beim Abheben der Druckscha­ blone, so dass dann die Anforderungen hinsichtlich des gewünschten konturen­ scharfen Druckbildes auf der Leiterplatte nicht erfüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die Leiterplattenbestückung oder Baugruppenherstellung und/oder für das Wafer-Bumping besonders geeig­ nete Druckschablone anzugeben, mit der die genannten Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu wird als Schablone oder als Schablonenmaterial eine Dünnglasscheibe verwendet. Eine solche, aus Dünnglas mit einer Dicke von 20 µm bis 300 µm, ins­ besondere 50 µm bis 200 µm, vorzugsweise 70 µm bis 150 µm, bestehende Dünn­ glasschablone ist für die Druckschablonenfertigung besonders geeignet und hier­ für ausreichend flexibel. Unter Dünnglasscheibe wird auch ein mit einer Kunst­ stofffolie laminiertes Dünnglas verstanden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich eine auch als Dünn­ glas bezeichnete, an sich z. B. aus der DE 199 18 942 A1 bekannte Dünnglas­ scheibe insbesondere mittels eines Lasers besonders glattwandig bearbeiten lässt, so dass ein Aus- bzw. Einreißen der Außenränder der Pastendepots auf der Leiterplatte beim Abheben der Druckschablone verhindert wird. Dabei sind die Öffnungskanten des Druckmusters bei Verwendung einer Dünnglasschablone besonders glatt und weisen daher eine im Vergleich zu einer Metallfolie entspre­ chend geringere Innenwandrauhigkeit auf. Somit wird gegenüber einer Schablone in Form einer Metallfolie bei Verwendung einer Dünnglasscheibe ein besonders präzises Druckbild mit konturenscharfen Pastendepots auf der Leiterplatte er­ reicht.

Gegenüber einer Kunststofffolie zeichnet sich die Verwendung einer flexiblen Dünnglasscheibe als Schablonenmaterial insbesondere durch deren Dimension­ beständigkeit sowie Formstabilität und damit durch deren Verzugsfreiheit aus. Dies ist besonders vorteilhaft beim Einbringen der Öffnungen oder Löcher des Druckbildes oder -musters in die Schablone, da sich die Dünnglasscheibe gegen­ über einer Kunststofffolie nicht verzieht. Außerdem ist die Dünnglasscheibe anti­ statisch, während sich eine Kunststofffolie durch die Rakelbewegung beim Druck­ vorgang statisch aufladen würde. Zudem läßt sich bei Verwendung einer gegen praktisch alle Reinigungsmittel resistenten Dünnglasscheibe als Schablone diese besonders gut reinigen.

Die Dünnglasschablone kann mit deren Außenwand direkt mit dem Rahmen ver­ bunden und dabei auf diesem vorzugsweise mittels eines UV-aushärtenden Kle­ bers befestigt sein. Alternativ kann die Dünnglasschablone auch mit deren Außen­ rand mit dem Innenrand eines im mittleren Bereich ausgeschnittenen Metallgewe­ bes unlösbar verbunden sein, wobei das Metalldrahtgewebe mit Vorspannung au­ ßenrandseitig auf dem Rahmen befestigt ist. Sowohl die Verbindung zwischen der Dünnglasschablone und dem Gewebe als auch die Verbindung zwischen diesem und dem Rahmen kann eine Klebeverbindung sein. Letztere ist jedoch zweckmä­ ßigerweise eine mittels Laser hergestellte Schweißverbindung. Insbesondere bei einer unmittelbaren Verbindung der Dünnglasschablone mit dem Rahmen der Druckschablone können die Rahmenecken freigeschnitten sein. Dadurch werden Aufwölbungen der Dünnglasschablone im Bereich der Rahmenecken vermieden.

Der Rahmen der Druckschablone kann auch als Spannrahmen, insbesondere als Wechselspannrahmen, mit einer Haltestruktur ausgeführt sein. Bei dieser Ausfüh­ rungsform ist die Dünnglasschablone zweckmäßigerweise außenrandseitig mit einem Metall- oder Stahlfolienrahmen fest, z. B. durch Verkleben, verbunden. Die­ ser ist dann mit einer Haltestruktur versehen, die in eine hierzu komplementäre Gegenstruktur am Spannrahmen eingreift. Zweckmäßigerweise ist dazu der Au­ ßenrand des Metall- bzw. Stahlfolienrahmens umlaufend mit einer Vielzahl von beispielsweise schlitzartigen Öffnungen nach Art einer Randlochung versehen, die von auf einer Rahmenoberseite angeordneten und mit diesen fluchtenden Stiften durchsetzt werden. Der Rahmen selbst kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Bei einer zweiteiligen Rahmenausführung weist ein Tragrahmenteil die die komplementären Randlochöffnungen durchgreifenden Stifte auf, die von einem weiteren Rahmenteil abgedeckt sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Druckschablone mit einem mit einer Dünnglasschablone bespannten Rahmen,

Fig. 2 ausschnittsweise eine Druckschablone mit Metalldrahtgewebe und Dünn­ glasschablone, und

Fig. 3 ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung eine Druckschablone mit einem Spannrahmen und einer über einen Metallfolienrahmen gehaltenen Dünnglasschablone.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Druckschablone 1 mit einem Rahmen 2 und einer Dünnglasscha­ blone 4 zur vorteilhaften Verwendung bei der Baugruppenherstellung, Leiterplat­ tenbestückung und/oder beim Wafer-Bumping. Die Schablone 4 ist ein flexibles Dünnglas oder eine Dünnglasscheibe, z. B. ein Borosilicatglas oder ein Kalk- Natron-Glas, deren Dicke etwa 20 µm bis 300 µm, vorzugsweise 70 µm bis 150 µm, beträgt.

Der beispielsweise aus Aluminium oder Edelstahl bestehende Rahmen 2 ist aus in den Rahmenecken 6 miteinander fest verbundenen, vorzugsweise verschweißten, und die vier Rahmenseiten 8 bildenden Rohrprofilen oder Vierkantrohren zu einer geschlossenen, rechteckförmigen oder quadratischen, formstabilen Rahmenkon­ tur zusammengesetzt.

Wie in Fig. 1 an einer Rahmenecke 6 gestrichelt angedeutet, können diese von den entsprechenden Ecken der Dünnglasschablone 4 annähernd vollständig überdeckt oder freigeschnitten sein. Ein derartiger Freischnitt, vorzugsweise in Form eines 45°-Schnittes, ist insbesondere zweckmäßig bei einer unmittelbaren Befestigung der Dünnglasschablone 4 auf den Rahmenaußen- oder Rahmen­ oberseiten 10. Durch den Freischnitt werden Aufwölbungen der Dünnglasscha­ blone 4 im Bereich der Rahmenecken 6 vermieden.

Bei dieser Herstellungsvariante wird zweckmäßigerweise zunächst der Rahmen 2 vorgespannt, indem dessen an den Rahmenecken 6 miteinander verbundenen Rahmenseiten 8 konkav nach innen gewölbt werden, so dass sich insgesamt eine kissenartige Rahmenkontur ergibt. Die Dünnglasschablone 4 kann zunächst selbst unter eine gewisse Vorspannung gebracht werden, damit diese beim Befe­ stigen möglichst plan auf den Außenseiten des Rahmens 2 aufliegt. Anschließend wird die Schablone 4 unmittelbar mit dem vorgespannten Rahmen 2 unlösbar ver­ bunden. Dabei kann die Dünnglasschablone 4 den Rahmen 2 bzw. dessen Rah­ menaußenseiten vollständig oder nur teilweise überdecken. Im Anschluss an die Befestigung der Dünnglasschablone 4 auf dem Rahmen 2 wird durch Lösen der Rahmenvorspannung die Dünnglasschablone 4 automatisch gespannt. Die Befe­ stigung der Dünnglasschablone 4 auf dem Rahmen 2 erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer Klebeverbindung, wobei aufgrund der Transparenz der Dünnglas­ schablone 4 auch im Wellenlängenbereich ultravioletten (UV) Lichtes ein UV- aus­ härtender Kleber verwendet werden kann.

Wie in Fig. 2 anhand eines Ausschnitts einer derartigen Druckschablone 1 darge­ stellt ist, kann die Dünnglasschablone 4 auch mittelbar über ein Metalldraht- oder Kunststoffgewebe 12 mit dem Rahmen 2 fest verbunden sein. Während die Ver­ bindung zwischen der Dünnglasschablone 4 und einem Innenrand 14 des Gewe­ bes 12 wiederum zweckmäßigerweise eine Klebeverbindung 16 ist, ist zwischen dem Gewebe 12 und den Rahmenober- oder Außenseiten 10 vorteilhafterweise eine Laserschweißverbindung 18 vorgesehen. Auch bei dieser Variante kann wiederum im Bereich der Rahmenecken 6 ein Freischnitt vorgesehen sein, der in die­ sem Fall ein Gewebefreischnitt ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Rahmen der Druckscha­ blone 1 ein sogenannter Spannrahmen 2' mit einem Rahmengrundkörper 2a und einer Rahmenabdeckung 2b. Der Rahmengrundkörper 2a weist umlaufend eine Vielzahl von Stiften 20 oder dgl. auf. Diese durchsetzen korrespondierende und nach Art einer Randlochperforierung außenrandseitig vorgesehene Öffnungen 22 eines Metall- oder Stahlfolienrahmens 24, dessen Dicke etwa 150 µm bis 250 µm beträgt. Der Metall- bzw. Stahlfolienrahmen 24 ist innenrandseitig mit der Dünn­ glasschablone 4 fest verbunden, wobei die außenrandseitige Überdeckung oder Überlappung der Dünnglasschablone 4 mit dem Folienrahmen 24 etwa 10 mm bis 30 mm, zweckmäßigerweise 15 mm bis 25 mm beträgt. In diesem Überlappungsbe­ reich ist wiederum vorzugsweise eine Klebeverbindung vorgesehen.

Die Abdeckung 2b kann an den Rahmengrundkörper oder Tragrahmen 2a ange­ lenkt oder aber auch als separates Teil bereitgestellt sein. Auch kann die Abdec­ kung 2b entfallen, so dass dann bei der Bestückung einer Leiterplatte die dieser zugewandte Scheibenoberseite der Dünnglasschablone 4 eine durchgehend pla­ ne oder ebene Oberfläche der Druckschablone 1 darstellt.

In Fig. 1 angedeutete, dem vorbestimmten Druckmuster 26 entsprechende Öff­ nungen der Druckschablone 1 werden vor oder im Anschluss an die Aufbringung der Dünnglasschablone 4 auf den Rahmen 2, vorteilhafterweise durch Laserbear­ beitung, in die Dünnglasschablone 4 eingebracht.

Bezugszeichenliste

1

Druckschablone

2

Rahmen

2

' Spannrahmen

4

Dünnglasschablone

6

Rahmenecke

8

Rahmenseite

10

Rahmenoberseite

12

Gewebe

14

Innenrand

16

Klebeverbindung

18

Schweißverbindung

20

Stift

22

Öffnung/Perforierung

24

Metall-/Stahlfolienrahmen

26

Druckmuster

Claims (5)

1. Druckschablone, insbesondere zur Verwendung bei der Leiterplattenbestüc­ kung, mit einer aus einer flexiblen Dünnglasscheibe bestehenden Schablone (4), die mit einem formstabilen Rahmen (2) verspannt ist und einer vorgeb­ baren Druckstruktur entsprechende Öffnungen (24) aufweist.

2. Druckschablone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnglasscheibe (4) außenrandseitig mit dem Rahmen (2) unlös­ bar verbunden ist.

3. Druckschablone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnglasscheibe (4) über ein Gewebe (12) auf dem Rahmen (2) befestigt ist.

4. Druckschablone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnglasscheibe (4) über einen mit dieser unlösbar verbundenen metallischen Folienrahmen (24) am Rahmen (2) gehalten ist.

5. Druckschablone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dünnglasschablone verwendete Dünnglasscheibe (4) eine Dicke von 20 µm bis 300 µm, insbesondere 50 µm bis 200 µm, vorzugsweise 70 µm bis 150 µm, aufweist.