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Die Erfindung betrifft eine Druckschablone, insbesondere zur Verwendung bei der Leiterplattenbestückung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Druckschablone ist aus der
US 5,076,162 und aus der
US 5,163,367 bekannt.
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Eine derartige Druckschablone wird beispielsweise in der Leiterplattenbestückungstechnik für das Auftragen eines Druckmediums, insbesondere einer Lotpaste bzw. eines Klebers, zur Befestigung von SMD-Bauelementen (surface-mounted-device) auf Leiterplatten eingesetzt. Bei der Herstellung solcher Druckschablonen wird das Schablonenmaterial beispielsweise mittels Lasertechnik lokal derart abgetragen, dass dem gewünschten Druckbild bzw. einer bestimmten Druckstruktur entsprechende Drucköffnungen oder -kanäle entstehen, durch die das Druckmedium mittels einer so genannten Rakel hindurch auf die Leiterplatten aufgebracht werden kann.
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Aus der
DE 44 38 281 C1 sind ein Siebdruck-Sieb und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Das als Druckschablone wirkende Siebdruck-Sieb besteht im Wesentlichen aus einem Schablonenrahmen, auf den ein feines Metalldrahtgewebe unter Vorspannung aufgeklebt wird. Anschließend wird im mittleren Bereich des Metalldrahtgewebes eine das Druckmuster aufweisende dünnwandige Metallschablone mit deren Außenrand am Metalldrahtgewebe vorzugsweise mittels eines elektrischen Rollschweißverfahrens befestigt. Der beschriebene Rahmen kann formsteif und rechteckig sein und aus einem Leichtmetall-, Strangguss- oder Edelstahlprofil bestehen.
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Aus der
DE 100 34 648 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Druckschablone bekannt, bei dem eine Metallschablone auf einen Rahmen gespannt wird, der zunächst durch Verformung vorgespannt wird. Die Metallschablone wird unmittelbar mit dem vorgespannten Rahmen unlösbar verbunden und anschließend durch Aufhebung der Rahmenvorspannung verspannt. Eine Ausführung des Schablonenrahmens enthält nicht näher spezifizierte Hohlprofile, welche auf Gehrung an den jeweiligen Stirnflächen miteinander direkt ohne weitere Verbindungsmittel verschweißt sind. Vor oder im Anschluss an die Aufbringung der Metallschablone auf den Rahmen werden ein Druckbild bildende Öffnungen in die Metallschablone eingebracht. Die Befestigung der Metallschablone mit dem Rahmen erfolgt bei dem bekannten Verfahren bevorzugt durch Laserschweißen.
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Die Ausführung des Rahmens in Vollmaterial ist aufgrund des hohen Gewichts und der hohen Materialkosten nachteilig. Das Fügen der Rahmenprofile zu einem Rahmen ohne weitere Verbindungsmittel erfordert Schweißen, was wiederum einen hohen Arbeitsaufwand sowie hohe Werkzeugkosten bedingt und die Verbindungen unlösbar macht.
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Aus der
US 6,427,588 B1 ist ein Siebdruckrahmen mit bezogen auf die Ebene einer Siebdruckschablone seitlich geschlitzen Rahmenprofilen bekannt, welche über schraubbare Eckverbinder verbunden sind. Die Befestigung der Siebdruckschablone am Rahmen erfolgt mittels adhesiv an schlaufenartig gefalteten Schablonenrändern gehaltenen Stabelementen, die zusammen mit den gefalteten Schablonenrändern in die seittichen Profilschlitze der Rahmenprofilen eingeschoben werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht montierbare und demontierbare Druckschablone mit einem besonders geeigneten Rahmen anzugeben, der eine einfache Fixierung der Schablone ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Hierzu enthält der Schablonenrahmen als vorzugsweise im Wesentlichen geschlossene Hohlprofile ausgebildete Rahmenprofile. Die Rahmenprofile weisen jeweils mindestens einen Materialsteg und eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsgrundform auf. Weitere Bestandteile des Rahmens sind Eckverbinder. Zwei Rahmenprofile sind über einen Eckverbinder miteinander verbunden, wobei der Eckverbinder an dem jeweiligen Materialsteg des Rahmenprofils fixiert ist. Unter Materialsteg wird ein Überschuss von Material verstanden, das nicht zwingend notwendig für die Stabilität des Rahmenprofils ist. Insbesondere dient der Materialsteg vielmehr nur der Aufnahme des Verbindungsmittels zwischen Rahmenprofil und Eckverbinder.
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Die Form des entlang der Profilrichtung des jeweiligen Rahmenprofils verlaufenden Materialstegs ist geeigneterweise quaderförmig, wobei sich der Materialsteg im Inneren des Rahmenprofils befindet. Dabei kann der Materialsteg im Eckbereich liegen. Vorzugsweise wird der Materialsteg jedoch durch eine Anzahl von Stützstegen, auch als Tragarme bezeichnet, zentral stabil fixiert. Zweckmäßigerweise ist hierzu der Materialsteg von vier Stützstegen gehalten, von denen drei den Eckbereichen des Rahmenprofils entspringen und zu dem nabenartigen Materialsteg führen, der sich zentral im Inneren des Profils befindet. Insbesondere bestehen die Stützstege aus dem gleichen Material wie der Materialsteg und wie das übrige Rahmenprofil und werden in einem Arbeitsgang mit eben jenen, vorzugsweise im Stranggusssverfahren, geformt.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung weist der Eckverbinder eine Anzahl von Erhebungen in Form von Zapfen auf. Die Zapfen zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich im Montagezustand vollständig innerhalb der Rahmenprofile befinden. Vorzugsweise umfasst der Eckverbinder vier solche Zapfen, von denen jeweils zwei in das gleiche Rahmenprofil eingreifen.
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Gemäß einer bevorzugten Variante ist der Eckverbinder mit dem jeweiligen Rahmenprofil verdrehsicher verbunden. Geeigneterweise liegen daher die Zapfen im Montagezustand formschlüssig innerhalb des Rahmenprofils ein. Insbesondere greifen die Zapfen passfederartig in zweckmäßig ausgeformte Profilkammern innerhalb des Rahmenprofils ein. Dadurch wird auch eine Translationsbewegung des Eckverbinders quer zur jeweiligen Profilrichtung verhindert.
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Um eine einfache Handhabung und plane Auflage des Rahmens auf bestimmungsgemäßen Arbeits- oder Montageflächen zu ermöglichen, fluchten der Eckverbinder und das Rahmenprofil an mindestens zwei Längsseiten. Im Montagezustand beträgt der Winkel zwischen den Stirnflächen zweier benachbarter Rahmenprofile vorzugsweise 90°, kann jedoch auch größer sein.
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Der Eckverbinder ist mit dem jeweiligen Rahmenprofil am Materialsteg mittels einer Befestigungsschraube verschraubt. Insbesondere ist die Befestigungsschraube das einzige Mittel zur Befestigung, wodurch der Rahmen schnell und kostengünstig montiert und wieder demontiert werden kann.
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Geeigneterweise enthält der Eckverbinder eine Materialaussparung längs einer Strecke, auch als Kanal bezeichnet, in den die Befestigungsschraube eingeführt werden kann. Dieser Kanal verläuft durch den Eckverbinder entlang der Profillängsachse des Rahmenprofils, mit dem der Eckverbinder verbunden ist, und trifft im Montagezustand zweckmäßigerweise auf den Materialsteg eben jenes Rahmenprofils. Geeigneterweise verjüngt sich der Kanal nach einer Strecke, die länger ist als der kürzeste Abstand zwischen der Mitte des Materialstegs und der Profilaußenwand, die einen Teil der Rahmenaußenseite bildet. Dabei befindet sich der Teil des Kanals mit der größeren Querschnittsfläche, die den Querschnitt des Kopfes der Befestigungsschraube überdeckt, auf der dem Rahmenprofil abgewandten Seite des Eckverbinders. D. h. der Kanal ist dort ausreichend breit, um die Befestigungsschraube vollständig durch diesen Teil des Kanals zu führen. Die Querschnittsfläche des verbleibenden Teils des Kanals ist kleiner als der Querschnitt des Kopfes der Befestigungsschraube und nimmt das Gewinde der Befestigungsschraube auf. Somit liegen im Montagezustand die mit dem jeweiligen korrespondierenden zentralen Materialsteg der jeweiligen Rahmenprofile verbunden Befestigungsschrauben in einer Ebene. Dabei enthält der Kanal zweckmäßigerweise eine konische oder zylindrische Senkmulde, die derart ausgestaltet ist, dass diese den Kopf der Befestigungsschraube aufnehmen kann, was insbesondere formschlüssig erfolgt.
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Die Schablone ist an dem Schablonenrahmen klemmfixiert. Zu diesem Zweck ist eine Längsseite des Rahmenprofils in Profillängsrichtung geschlitzt und die Schablone randseitig unter Bildung von Fixierlaschen abgekantet. Im Montagezustand befinden sich die Fixierlaschen innerhalb des durch den Schlitz gebildeten Klemmspalts, wobei sich der Schlitz auf der Schablonenseite des Rahmens befindet. Dabei ist mindestens einer der beiden den Klemmschlitz bildenden Klemmarme L-förmig, wobei der vergleichsweise kurze Schenkel ein Teil der geschlitzten Seite des Rahmenprofils ist. Dieser Schenkel ist dicker als der vergleichsweise lange L-Schenkel des Klemmarms.
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Dabei einer der Stützstege der Stirnseite des vergleichsweise kurzen L-Schenkels gegenüber. Der Stützsteg fluchtet mit der Seite des Schlitzes, die der Seite des Schlitzes gegenüberliegt, die von dem L-Schenkel gebildet wird. Dadurch ist die Fläche, die die Klemmkraft überträgt, unabhängig von der Profildicke des Rahmenprofils. Geeigneterweise steht der vergleichsweise kurze L-Schenkel des Klemmspalts um die Dicke der Schablone nach außen über, so dass im Montagezustand der Druckschablone die Schablone und der kurze L-Schenkel fluchten.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung ist dabei die Breite des Schlitzes geringer als die Dicke der Schablone, so dass die Schablone im Montagezustand kraftschlüssig klemmfixiert ist. Der vergleichsweise lange L-Schenkel kann eine Durchgangsöffnung aufweisen. Durch diese kann eine Klemmschraube in den Materialsteg eingeschraubt werden, so dass eine zusätzliche Kraft zur Klemmfixierung bereitgestellt ist. Insbesondere kann die Durchgangsöffnung eine Senkmulde enthalten, die den Schraubenkopf der Klemmschraube aufnehmen kann, so dass diese im Montagezustand die Rahmenaußenseite nicht überragt.
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Gemäß einer bevorzugten Variante bestehen der Eckverbinder aus Kunststoff und das Rahmenprofil aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl. Diese Materialkombination erlaubt eine schnelle und kostengünstige Herstellung der Eckverbinder und der Rahmenprofile.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Gewicht der Druckschablone geringer ausfällt, als das Gewicht einer vergleichbaren Druckschablone, bei der die Rahmenprofile als Vollmaterial ausgeführt sind. Weiterhin sind die Rohmaterialkosten deutlich geringer. Ebenfalls kann durch die Ausführung der Rahmenprofile als Hohlprofil bei geeigneter Querschnittsgeometrie ein Klemmspalt bereitgestellt werden, der intrinsisch, d. h. ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Mitteln, die Schablone sicher klemmfixiert. Ferner kann die Druckschablone relativ leicht montiert und demontiert werden mit nur geringen Werkzeugkosten, insbesondere wenn als Befestigungsmittel eine Schraube gewählt wird.
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Der Schablonenrahmen ist geeigneterweise aus vier zueinander rechtwinklig verlaufend Rahmenprofilen, die mit vier Eckverbindern zu einer geschlossenen Rechteckform lösbar gefügt sind, aufgebaut.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in Draufsicht eine Druckschablone mit einem Schablonenrahmen und daran klemmbefestigter Schablone,
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2 ausschnittsweise in einer perspektivischen Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 1 eine Druckschablone mit klemmfixierter Schablone,
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3 perspektivisch einen Eckverbinder, und
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4 einen Eckverbinder in Draufsicht auf die Schnittfläche entlang der Schnittebene IV-IV in 3.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Druckschablone 2 im Montageendzustand mit einem Schablonenrahmen 4 und einer Schablone 6, insbesondere einer Metallschablone, zur Herstellung von mit elektronischen Bauteilen bestückbaren Leiterplatten. Der Schablonenrahmen 4 ist aus Eckverbindern 8 und Rahmenprofilen 10 zu einer starren und umlaufend geschlossenen rechteckförmigen formstabilen Rahmenkontur zusammengefügt. Schablonenseitig weist das Rahmenprofils 10 einen Schlitz 12 auf. In die Schablone 6 sind ein bestimmtes Druckbild 14 bildende Löcher oder Drucköffnungen eingebracht. Die Form dieser Drucköffnungen kann – wie beispielhaft dargestellt – rechteckig, quadratisch, dreieckig, oval oder rund sein.
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Die dieses Druckbild 14 tragende Schablone 6 ist am Schablonenrahmen 4 klemmfixiert. Wie in der Figur gezeigt, kann die Schablone 6 in den Eckbereichen des Schablonenrahmens 4, beispielsweise durch 45°-Schnitte 16, freigeschnitten sein.
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2 zeigt ausschnittsweise in einer perspektivischen Schnittdarstellung die Druckschablone 2 mit einer im Klemmspalt 17 klemmfixierten Schablone 6. Das Rahmenprofil 10 ist vorwiegend hohl und mit einem zentralen Materialsteg 18 einstückig ausgebildet, der von vier Stützstegen 20, 22 fixiert wird. Die Oberseite 24 des Rahmenprofils 10 ist in Profillängsrichtung 26 geschlitzt. Drei der vier Stützstege 20 entspringen den Eckbereichen 28 des Rahmenprofils 10. Dem Eckbereich 30, der von der geschlitzten Seite 24 und der Seite 32, die die Rahmenaußenseite umfasst, gebildet wird, entspringt kein Stützsteg 20. Innerhalb des Schlitzes 12 liegt form- und/oder kraftschlüssig eine abgekantete Fixierlasche 34 der Schablone 6 ein. Dort wird sie von dem die eine der beiden Klemmflächen 36 bildenden vierten Stützsteg 22, der parallel zu der Rahmenaußenseite 32 des Rahmens 4 verläuft und der geschlitzten Seite 24 rahmeninnenseitig 38 des Schlitzes 12 entspringt, und der die andere der beiden Klemmflächen 36 bildenden Stirnseite 40 des vergleichsweise kurzen L-Schenkels 42 des Klemmarms 43 klemmfixiert. Die Schablone 6 liegt auf dem rahmeninnenseitigen 38 Bereich der geschlitzten Seite 24 auf dem Rahmenprofil 10 auf, mit dem anderen fluchtet sie. Eine Klemmschraube 44 befindet sich in einer Durchgangsöffnung 45, die durch die Rahmenaußenseite 32 verläuft, die den vergleichsweise langen L-Schenkels 46 des Klemmarms 43 bildet. Der Schraubenkopf der Klemmschraube 44 fluchtet mit der Rahmenaußenseite 32.
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3 zeigt perspektivisch einen Eckverbinder 8. Der Eckverbinder 8 ist im Wesentlichen quaderförmig. An zwei benachbarten Seiten befinden sich mittig jeweils zwei gleichgroße quaderförmige Zapfen 47, 48, deren Flächen zu den Flächen des Eckverbinders 8 parallel sind. Alle Zapfen 47, 48 liegen in einer Ebene und befinden sich im Montagezustand vollständig in den von den Stützstegen 20, 22, dem Materialsteg 18 und den Profilinnenwänden 50 bzw. auch von der Schablone 6 geformten Profilkammern 52 und schließen dort formschlüssig an. Da der Eckverbinder 8 und das Rahmenprofil 10 im Montagezustand fluchten, beträgt der Abstand zwischen den zwei Zapfen 47, 48 einer Seite der Dicke des Materialstegs 18. Der Abstand zwischen einem der rahmeninnenseitigen Zapfen 47 und der Innenkante 54 des Eckverbinders 8 entspricht genau der Dicke der rahmeninnenseitigen Profilwand des Rahmenprofils 10. Der Abstand zwischen dem rahmenaußenseitigen Zapfen 48 und der Außenkante 56 des Eckverbinders 8 beträgt genau der Dicke der rahmenaußenseitigen 32 Profilwand des Rahmenprofils 10.
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4 zeigt einen Eckverbinder 8 in Draufsicht auf die Schnittfläche entlang der Schnittebene IV-IV in 3. im Montagezustand. Jeweils einer der beiden Kanäle 58 verjüngt sich über eine Senkmulde 60 und durchstößt die Seite des Eckverbinders zwischen zwei Zapfen 47, 48 einer Seite. Der Verlauf des Kanals 58 ist im Lot zu der Seite, der er entspringt. Die Senkmulde 60 nimmt den Kopf 62 der Befestigungsschraube 64 auf, die in den Materialsteg 18 des jeweiligen Rahmenprofils 10 eingeschraubt ist. In den Profilkammern 52, die durch den Materialsteg 18 und die Profilinnenwände 50 begrenzt werden, liegen formschlüssig die Zapfen 47, 48 ein. Der Winkel 66 zwischen den zwei Stirnflächen 68 der beiden Rahmenprofile 10, mit denen der Eckverbinder 8 verbunden ist, beträgt 90°.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Druckschablone
- 4
- Schablonenrahmen
- 6
- Schablone
- 8
- Eckverbinder
- 10
- Rahmenprofile
- 12
- Klemmschlitz
- 14
- Druckbild
- 16
- Freischnitt
- 17
- Klemmspalt
- 18
- Materialsteg
- 20
- dem Eck entspringender Stützsteg
- 22
- Klemmseite bildender Stützsteg
- 24
- geschlitzte Rahmenseite/Oberseite
- 26
- Profillängsrichtung
- 28
- Profilecke mit Stützsteg
- 30
- Profilecke ohne Stützsteg
- 32
- Rahmenaußenseite
- 34
- Fixierlasche
- 36
- Klemmfläche
- 38
- Rahmeninnenseite
- 40
- Schenkelstirnseite
- 42
- kurzer L-Schenkel
- 43
- Klemmarm
- 44
- Klemmschraube
- 45
- Durchgangsöffnung
- 46
- langer L-Schenkel
- 47
- rahmeninnenseitiger Zapfen
- 48
- rahmenaußenseitiger Zapfen
- 50
- Profilinnenwand
- 52
- Profilkammer
- 54
- Eckverbinderinnenkante
- 56
- Eckverbinderaußenkante
- 58
- Kanal
- 60
- Senkmulde
- 62
- Schraubenkopf
- 64
- Befestigungsschraube
- 66
- Winkel
- 68
- Rahmenprofilstirnfläche
