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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Druckmusters auf eine zu bedruckende Oberfläche (z. B. eines Substrats oder Bauteils) und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Druckvorrichtung.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Druckvorrichtungen wie z. B. in Einspannrahmen eingespannte Drucksiebe oder einspannbare bzw. eingespannte Druckschablonen.
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Hintergrund der Erfindung
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Zum Aufbringen eines Druckmusters auf ein Substrat sind im Stand der Technik Druckvorrichtungen, wie z. B. Druckschablonen oder Drucksiebe, bekannt, mittels derer ein Druckmuster auf ein Substrat aufgebracht werden. Gattungsgemäße Druckvorrichtungen sind z. B. aus der
DE 10 2011 082 240 A1 oder der
DE 10 2007 052 679 A1 bekannt, wobei es sich dort beispielhaft um in Einspannrahmen (Einspannrahmen) eingespannte Drucksiebe handelt. Gattungsgemäße Druckvorrichtungen/Druckschablonen sind z. B. aus der
DE 10 2011 003 287 A1 bekannt.
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Gattungsgemäße Druckvorrichtungen weisen insbesondere eine in einem Einspannrahmen einspannbare bzw. eingespannte Druckschicht und einen in einem Bereich der Druckschicht angeordneten Druckbildbereich auf, wobei der Druckbildbereich eine oder mehrere Druckbildöffnungen entsprechend zumindest eines Teils eines Druckbilds des Druckmusters aufweist, und die Druckvorrichtung im in den Einspannrahmen eingespannten Zustand dazu geeignet ist, zum Aufbringen des Druckmusters ein Druckmedium (z. B. eine Druckpaste) durch die eine oder mehrere Druckbildöffnungen auf die Oberfläche eines Substrats bzw. Bauteils aufzubringen, z. B. mittels einer Rakel oder Rakelvorrichtung.
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Im Falle eines Drucksiebs weist die Druckschicht ein Siebgewebe auf. Derartige Drucksiebe weisen beispielsweise ein in einem Einspannrahmen eingespanntes Siebdruckgewebe auf, welches in einer fotosensitiven Beschichtung (z. B. Fotoemulsionsschicht bzw. Photopolymerschicht) eingebettet sein kann (siehe z. B.
DE 10 2007 052 679 A1 oder
DE 10 2011 082 240 A1 ). Die Beschichtung weist als eine Strukturschicht die dem Druckbild der zu druckenden Bereiche des Druckmusters entsprechende Druckbildöffnungen auf, wobei das Siebgewebe als Träger bzw. Trägergewebe auch die Druckbildöffnungen ausfüllt.
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Bei der Herstellung derartiger Drucksiebe wird üblicherweise das Siebdruckgewebe auf einen Rahmen aufgespannt und dann mit einem fotosensitiven Material beschichtet. Anschließend erfolgt die Strukturierung des Druckbildes z. B. mittels Belichtung des fotosensitiven Materials mit dem Druckmuster zum Herausarbeiten von Druckbildöffnungen entsprechend des Druckmusters. Im Falle einer Druckschablone weist die Druckschicht ein Druckschablonenblech z. B. aus Metall bzw. Edelstahl auf, oder eine Trägerplatte z. B. aus Kunststoff. Die Druckbildöffnungen können dann z. B. durch Zerspanen, Ätzvorgänge oder Laserschneiden eingearbeitet werden.
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Die Druckschablonen und Drucksiebe gemäß dem Stand der Technik sind allerdings beim Druckvorgang Scher- und Spannungskräften ausgesetzt, die zu Fehlern Im Druckbild und Beschädigung der Druckvorrichtung führen können, wenn unebene Oberflächen bedruckt werden sollen, z. B. wenn diese Oberflächen bereits benachbart zum Druckbereich im Innenbereich des Einspannrahmens aufgesetzte Bauteile aufweisen, die über der zu bedruckenden Oberfläche hervorstehen. Daher ist es zumeist nötig, Bauteile erst nach dem Druckvorgang aufzusetzen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es im Hinblick auf den Stand der Technik bzw. der damit verbundenen Problematiken, eine Druckvorrichtung bereitzustellen, die im Gegensatz zum Stand der Technik ein hohe Präzision beim Druckvorgang und insbesondere eine Verringerung des Beschädigungspotentials der Druckvorrichtung beim Druckvorgang aufweist bzw. den Druck trotz hervorstehender Bauteile überhaupt erst ermöglicht.
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Zusammenfassung
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Erfindungsgemäß wird eine Druckvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Druckvorrichtung gemäß dem Anspruch 15 vorgeschlagen. Abhängige Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Druckmusters auf eine Oberfläche eines Bauteils bzw. Substrats vorgeschlagen, mit einer in einem Einspannrahmen einspannbaren Druckschicht, sowie einen in einem Bereich der Druckschicht angeordneten Druckbildbereich, wobei der Druckbildbereich eine oder mehrere Druckbildöffnungen entsprechend zumindest eines Teils eines Druckbilds des Druckmusters aufweist, und die Druckvorrichtung im in den Einspannrahmen eingespannten Zustand dazu geeignet ist, zum Aufbringen des Druckmusters ein Druckmedium (z. B. eine Druckpaste) durch die eine oder mehrere Druckbildöffnungen auf die Oberfläche aufzubringen.
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Erfindungsgemäß wird zudem vorteilhaft zumindest ein bevorzugt außerhalb und/oder möglicherweise auch innerhalb (z. B. bei Verwendung eines geteilten Rakels) des Druckbildbereichs auf der Druckschicht befestigtes Rahmenelement bereitgestellt, sowie zumindest eine Aufnahmeöffnung, die in einem Innenbereich des zumindest Rahmenelements in der Druckschicht angeordnet ist.
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Bei mehreren Rahmenelementen können manche oder alle Rahmenelemente außerhalb und/oder mehrere oder alle Rahmenelemente innerhalb des Druckbildbereichs angeordnet bzw. auf der Druckschicht befestigt sein.
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Diese beispielhafte Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass etwaige bereits auf der zu bedruckenden Oberfläche angeordneten bzw. über die zu bedruckenden Oberfläche überstehenden Bauteile kompensiert werden können, indem diese bei entsprechender Platzierung der Bauteile bzw. der Aufnahmeöffnung(en) mit Rahmenelement(en) in den Innenbereich des Rahmenelements durch die jeweilige Aufnahmeöffnung hineinragen können, ohne die Druckschicht zu verzerren bzw. zu verformen, und ohne den Druckbildbereich zu verzerren bzw. zu verformen.
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Dies verbessert auch das Druckbild, da das Druckmedium nicht an den Druckbildöffnungen unter die Druckschicht laufen kann, wodurch die Genauigkeit des Druckbilds verschlechtert würde.
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Vorteilhaft absorbiert das zumindest eine Rahmenelement im eingespannten Zustand der Druckvorrichtung Spannungen der Druckschicht bzw. auf die Druckschicht wirkende Scherkräfte.
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Dies hat den Vorteil, dass insbesondere während des Druckvorgangs beim Aufbringen des Druckmediums durch eine Rakel verursachte Spann- und Scherkräfte, die an der Druckschicht angreifen, durch das Rahmenelement neutralisiert bzw. absorbierend aufgenommen oder zumindest abgeschwächt werden können, so dass eine Beschädigung der Druckschicht oder eine Veränderung bzw. Verzerrung des Druckmusters vorteilhaft verhindert wird, selbst wenn Bauteile von der zu bedruckenden Oberfläche hervorstehen, da diese durch die Aufnahmeöffnung(en) in den Innenbereich eines jeweiligen Rahmenelements hineinragen können, und die Druckschicht für den Druckvorgang dennoch Scherkräfte vermindernd planar/eben auf der zu bedruckenden Oberfläche positioniert werden kann.
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Auch eine Beschädigung des Rands der zumindest einen Aufnahmeöffnung kann selbst bei oftmaliger bzw. mehrfacher Verwendung der Druckvorrichtung vorteilhaft verhindert werden.
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Zudem ergeben sich Vorteile, dass etwaige von der zu bedruckenden Oberfläche hervorstehen Bauteile, die durch die Aufnahmeöffnung(en) in den Innenbereich eines jeweiligen Rahmenelements hineinragen, abgegrenzt und geschützt sind, vor dem im Druckbildbereich aufzutragenden Druckmedium.
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Bevorzugt ist das zumindest eine Rahmenelement in einer Ebene der Druckschicht umfänglich geschlossen, und weist insbesondere bevorzugt einen umfänglich geschlossenen Querschnitt auf.
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Dies hat den Vorteil, dass Spannungen und Scherkräfte der Druckschicht gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rahmenelements absorbiert werden können und ein in die Aufnahmeöffnung eingeführter Bauelementabschnitt gut vor Verschmutzung durch das Druckmedium geschützt ist.
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Bevorzugt umschließt das zumindest eine Rahmenelement die zumindest eine Aufnahmeöffnung in der Ebene der Druckschicht vollumfänglich. Dies hat den Vorteil, dass durch Absorption der Spannungen und Scherkräfte der Druckschicht durch das Rahmenelement den Rand der Aufnahmeöffnung schützt und Beschädigungen verhindert.
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In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen weist das jeweilige Rahmenelement eine der Aufnahmeöffnung zugewandte Öffnung zu dem Innenbereich des jeweiligen Rahmenelements auf, insbesondere derart, dass ein von der zu bedruckenden Oberfläche hervorstehendes Bauteil bzw. ein Bauteilabschnitt durch die zumindest eine Aufnahmeöffnung in den Innenbereich des zumindest einen Rahmenelements hineinragen kann.
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Dies hat den Vorteil, dass ein Bauteilabschnitt komplett durch eine Aufnahmeöffnung durchgeführt und eingepasst werden kann, so dass die zu bedruckenden Oberflächen in direkten Kontakt zu den korrespondierenden Druckbildöffnungen gebracht werden können, um ein präzises Druckmuster zu ermöglichen.
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Bevorzugt ist die der zumindest einen Aufnahmeöffnung zugewandte Öffnung des Rahmenelements in Form und Größe an die zumindest eine Aufnahmeöffnung in der Druckschicht angepasst. Dies verbessert die Positionierungsgenauigkeit der Druckvorrichtung relativ zu etwaigen hervorstehenden Bauteilen auf der zu bedruckenden Oberfläche und verhindert vorteilhaft ein etwaiges Verrutschen der Druckvorrichtung im Druckvorgang relativ zu der zu bedruckenden Oberfläche.
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Bevorzugt weist das zumindest eine Rahmenelement eine der zumindest einen Aufnahmeöffnung abgewandte Öffnung auf.
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Dies hat den Vorteil, dass eine genaue Platzierung der Druckvorrichtung erleichtert ist, da der Innenbereich des Rahmenelements bzw. der Rahmenelemente von oben eingesehen werden kann.
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Bevorzugt weist das Rahmenelement ein von der Aufnahmeöffnung abgewandtes Deckenelement bzw. einen Deckenabschnitt auf, und ist insbesondere bevorzugt mittels des Deckenelements bzw. Deckenabschnitts nach oben geschlossen ausgebildet.
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Dies hat den Vorteil, vorteilhaft eine unerwünschte Verunreinigung des hineinragenden Bauelements von oben verhindert werden kann.
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Bevorzugt weist das abgewandte Deckenelement ein Profil auf, das dem Profil des durch die Aufnahmeöffnung durchgeführten Bauelementabschnitts entspricht bzw. an diese angepasst ist.
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Dies hat den Vorteil, dass das Bauelement passgenau in die Druckvorrichtung eingeführt werden kann und somit die Stabilität während des Druckvorgangs erhöht wird.
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In zweckmäßigen Ausführungsbeispielen kann das zumindest eine Rahmenelement aus einem monolithischen Materialblock geformt sein, der um einen inneren Hohlraum des Innenbereichs umfängliche Seitenwände aufweist. Ein Innenbereich bzw. innerer Hohlraum kann ggf. zerspanend (z. B. durch Fräsen) herausgearbeitet sein. Alternativ kann das zumindest eine Rahmenelement mehrteilig ausgebildet sein, aufweisend um einen inneren Hohlraum des Innenbereichs umfängliche Seitenwandabschnitte.
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In zweckmäßigen Ausführungsbeispielen kann das zumindest eine Rahmenelement in einer Querschnittsebene parallel zur Ebene der der Druckschicht eine rechteckige Querschnittsform mit abgerundeten oder eckigen Ecken, eine kreisrunde Querschnittsform, eine elliptische Querschnittsform aufweisen. Andere bzw. beliebige (bevorzugt umfänglich geschlossene) Formen sind möglich.
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In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen ist das zumindest eine Rahmenelement auf der Druckschicht aufgeklebt.
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Dies hat den Vorteil, dass eine vereinfachte und kostengünstige Neuherstellung ermöglicht wird, und auch dass gattungsgemäße Druckvorrichtungen erfindungsgemäß nachgerüstet werden können durch Aufkleben der Rahmenelemente und z. B. anschließendes Herausarbeiten der jeweiligen Aufnahmeöffnung in der Druckschicht im Innenbereich des jeweiligen Rahmenelements.
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In alternativen Ausgestaltungen können die Rahmenelemente auch anders oder durch Kombination von Befestigungsarten auf der Druckschicht befestigt werden (z. B. durch Kleben, Schweißen, Laserschweißen, Schrauben, Stanzen und/oder Nieten).
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Bevorzugt ist die Druckvorrichtung als Drucksieb ausgestaltet, wobei die Druckschicht ein Siebdruckgewebe z. B. aus Metall- oder Kunststoffgewebe und/oder eine fotosensitive bzw. lichtempfindliche Strukturschicht (z. B. lichtempfindliche Emulsionsschicht, Photopolymerschicht, Polymerfilm und/oder einen Kapillarfilm) aufweist.
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Alternativ kann die Druckvorrichtung als Druckschablone ausgestaltet sein, wobei die Druckschicht dann ein Schablonenblech oder eine Trägerplatte umfasst. In besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Druckschablone als in einen Einspannrahmen einspannbares Blech bzw. Schablonenblech ausgestaltet. Dieses Schablonenblech kann ebenfalls mit einer Photopolymerschicht beschichtet sein (z B. M-TeCK Schablone).
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Erfindungsgemäß wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Druckvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch vorgeschlagen, welches ein Bereitstellen einer Druckschicht, ein Herausarbeiten eines Druckbildes im Druckbildbereich der Druckschicht, ein Befestigen zumindest eines Rahmenelements auf der Druckschicht bzw. auf einem Siebgewebe einer Druckschicht (bevorzugt außerhalb und/oder bevorzugt innerhalb des Druckbildbereichs) und ein Herausarbeiten zumindest einer Aufnahmeöffnung innerhalb des von dem Rahmenelement umschlossenen Bereichs umfasst.
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Vorgeschlagen wird hierbei insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Druckvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Aspekte und Merkmale, umfassend die Schritte Bereitstellen einer in einem Einspannrahmen einspannbaren oder eingespannten Druckschicht; Befestigen eines Rahmenelements auf der Druckschicht (bevorzugt innerhalb und/oder außerhalb eines Druckbildbereichs der Druckschicht); Herausarbeiten zumindest einer Aufnahmeöffnung in der Druckschicht in einem Innenbereich des zumindest einen Rahmenelements; und Herausarbeiten einer oder mehrerer Druckbildöffnungen entsprechend zumindest eines Teils eines Druckbilds eines Druckmusters, zum Aufbringen des Druckmusters mittels Aufbringen eines Druckmediums durch die eine oder mehreren Druckbildöffnungen auf die zu bedruckende Oberfläche.
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Bei Herstellen eines Drucksiebes wird hierbei bevorzugt zunächst das Siebgewebe am Einspannrahmen gespannt und die Druckschicht bereitgestellt. Anschließend kann das zumindest eine Rahmenelement auf der gespannten Druckschicht (bevorzugt bereits mit aufgebrachter Strukturschicht wie z. B. einer Emulsionsschicht bzw. Photopolymerschicht, ggf. allerdings auch vor Aufbringen der Strukturschicht) befestigt werden, und nach Aufbringen des Rahmenelements kann die darin angeordnete(n) Aufnahmeöffnung(en) herausgearbeitet werden (bevorzugt nach Einspannen des Siebgewebes).
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Dies hat den Vorteil, dass die Aufnahmeöffnung(en) erst herausgearbeitet wird(werden), nachdem das Rahmenelement bereits Spannungen und Scherkräfte der Druckschicht absorbiert.
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Bei Druckschablonen ist diese Reihenfolge ebenfalls zu empfehlen, allerdings kann die Reihenfolge auch anders sein, da die Schablonenschicht bzw. das Schablonenblech bereits eine höhere Stabilität hat, als das Siebgewebe eines Drucksiebs. Hierbei ist es bei Druckschablonen auch möglich, diese ohne Einspannung in den Einspannrahmen herzustellen und einspannbar bereitzustellen.
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Beispielhaft ist es in weiteren Ausführungsbeispielen auch möglich, die Strukturschicht wie z. B. eine Emulsionsschicht bzw. Photopolymerschicht nicht vor sondern erst nach Befestigung des Rahmenelements bzw. der Rahmenelemente auf dem Siebgewebe aufzubringen.
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In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Rahmenelement im Herstellungsverfahren zur Begrenzung innerhalb und/oder außerhalb des Druckbildbereichs auf der Druckschicht aufgeklebt.
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Dies hat den Vorteil, dass das Rahmenelement unkompliziert und zeitsparend auf die Druckschicht aufgebracht werden kann und durch mechanische Einflüsse, wie beispielsweise Kontaktkräfte bei Berührung mit einer Rakel, beim Druckvorgang nicht in seiner Position verändert wird.
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In alternativen Ausgestaltungen können die Rahmenelemente auch anders oder durch Kombination von Befestigungsarten auf der Druckschicht befestigt werden (z. B. durch Kleben, Schweißen, Laserschweißen, Schrauben, Stanzen und/oder Nieten).
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf ein Drucksieb (Druckvorrichtung) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch das Drucksieb (Druckvorrichtung) gemäß 1 und 2B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch das Drucksieb gemäß 1 auf einer zu bedruckenden Oberfläche eines Bauteils;
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3A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch ein Drucksieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch das Drucksieb gemäß 3A auf einer zu bedruckenden Oberfläche eines Bauteils;
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4 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf eine Druckschablone (Druckvorrichtung) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch die Druckschablone (Druckvorrichtung) gemäß 4 entlang der Schnittlinie A-A und 5B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch die Druckschablone gemäß 4 auf einer zu bedruckenden Oberfläche;
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6A und 6B zeigen eine bevorzugte beispielhafte Modifikation des Ausführungsbeispiels gemäß 3A und 3B in Querschnitt- und Längsschnittdarstellung;
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7 zeigt eine beispielhafte schematische Perspektivdarstellung von schräg oben auf eine Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Druckmusters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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8 zeigt eine beispielhafte schematische Perspektivdarstellung von schräg unten auf eine Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Druckmusters gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Figuren und bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
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Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein.
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Es sei hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung jedoch in keinster Weise auf die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist, sondern weiterhin Modifikationen der Ausführungsbeispiele umfasst, die durch Modifikationen der Merkmale der beschriebenen Beispiele bzw. Kombination von Merkmalen der beschriebenen Beispiele im Rahmen des Schutzumfangs der unabhängigen Ansprüche umfasst sind.
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In den folgenden Beispielen wird bei Druckvorrichtungen auf Oberseiten bzw. Unterseiten bzw. auf Oben oder Unten gemacht. Dies ist so zu verstehen, dass die Unterseite der Druckvorrichtung diejenige Seite ist, die im Druckvorgang bei sachgemäßer Verwendung der Druckvorrichtung der zu bedruckenden Oberfläche zugewandt ist, und die Oberseite der Druckvorrichtung diejenige Seite ist, die im Druckvorgang bei sachgemäßer Verwendung der Druckvorrichtung der zu bedruckenden Oberfläche abgewandt ist. Bei Drucksieben und Druckblechschablonen spricht man bei der Oberseite oft auch von der sogenannten Rakelseite.
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1 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf ein Drucksieb als beispielhafte Ausführung einer Druckvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Druckvorrichtung 100 bzw. das Drucksieb umfasst ein Siebgewebe 160, das beispielhaft in einen rechteckigen Einspannrahmen 180 eingespannt ist und somit unter Spannung steht. Im Innenbereich umfasst das Siebgewebe beispielhaft eine Photopolymerschicht 170 als beispielhafte Ausgestaltung einer Strukturschicht, die von dem Siebgewebe 160 getragen bzw. gehalten ist. Eine derartige fotosensitive Strukturschicht kann z. B. gebildet werden durch eine auf das Gewebe laminierte bzw. das Gewebe umschließende Emulsion, oder auch durch Aufbringen einer Folie auf das Gewebe.
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Die Photopolymerschicht 170 und das Siebgewebe 160 bilden zumindest im Druckbildbereich 110A eine Druckbildschicht 110, die in einem (durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten) Druckbildbereich 110A eine Mehrzahl von Druckbildöffnungen 120 aufweist. Die Druckbildöffnungen 120 sind beispielhaft derart ausgebildet, dass die Photopolymerschicht 170 an den Stellen der Druckbildöffnungen 120 vollständig von einem Druckmedium (z. B. eine Druckpaste) durchdringbare Öffnungen bzw. Löcher aufweist, wobei das tragende Siebgewebe 160 auch die Druckbildöffnungen 120 durchdringt und somit eine stabile gleichmäßige Spannkraft im gesamten Innenbereich des Einspannrahmens 180 aufweist.
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In 1 sind im Druckbildbereich 110A beispielhaft 20 in Reihen angeordnete quadratische bzw. rechteckige Druckbildöffnungen 120 angeordnet. Dies entspricht einem zu druckenden Druckmuster, wobei die Erfindung in keinster Weise auf bestimmte Druckmuster eingeschränkt ist. Die Druckmuster können eine beliebige Anzahl von Druckbildöffnungen 120 in beliebiger Form und Anordnung aufweisen.
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Die Druckvorrichtung 100 bzw. das Drucksieb gemäß 1 weist beispielhaft auf gegenüberliegenden Seiten des Druckbildbereichs 110A jeweilige Rahmenelemente 130A bzw. 130B auf, die beispielhaft von oben auf der Druckschicht 110 befestigt sind, z. B. durch Aufkleben. In 1 weisen die Rahmenelemente 130A bzw. 130B beispielhaft eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform mit abgerundeten Ecken auf.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch in keinster Weise auf derartige Rahmenelemente mit im Wesentlichen rechteckiger Querschnittsform mit abgerundeten Ecken beschränkt. Weiterhin sind andere Querschnittsformen möglich, z. B. rechteckig, quadratisch, kreisförmig, ellipsenförmig oder mit beliebiger Form. Jedoch ist es bevorzugt, dass die Rahmenelemente gemäß Ausführungen der Erfindung einen umfänglich geschlossenen Querschnitt aufweisen, um umfänglich Spannungen des Siebgewebes 160 aufzunehmen bzw. aufnehmen zu können.
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Im Innenbereich der jeweiligen Rahmenelemente 130A und 130B sind jeweilige Aufnahmeöffnungen 140A bzw. 140B in der Druckschicht 110 ausgebildet, wobei sich im Bereich der Aufnahmeöffnungen 140A bzw. 140B kein Material der Emulsionsschicht 170 befindet und auch kein Siebgewebe 160 angeordnet ist, so dass die Aufnahmeöffnungen 140A bzw. 140B es ermöglichen, dass Bauteile bzw. Bauteilabschnitte von unten zu der Oberseite der Druckschicht 110 durch die Aufnahmeöffnungen 140A bzw. 140B hindurchragen.
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Jedoch können Spannungskräfte als auch beim Druckvorgang auftretende Scherkräfte im Siebgewebe 160 an den Grenzbereichen der jeweiligen Rahmenelemente 130A und 130B, an denen die Rahmenelemente 130A und 130B auf der Druckschicht befestigt sind, aufgenommen und absorbiert werden.
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2A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch das Drucksieb (Druckvorrichtung) gemäß 1 entlang der Schnittlinie A-A und 2B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch das Drucksieb gemäß 1 auf einer zu bedruckenden Oberfläche 210 eines Bauteils 200.
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Insbesondere zeigt 2B das Drucksieb der Druckvorrichtung 100 aufgelegt auf die beispielhaft plane Oberfläche 210 einer Substratschicht 230 des Bauteils 200, wobei bereits Bauteile 220A und 220B auf der Oberfläche 210 der Substratschicht 230 aufgesetzt bzw. angeordnet sind.
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Die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B ermöglichen es jedoch vorteilhaft, dass die hervorstehenden Bauteile 220A und 220B durch die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in den Innenbereich der Rahmenelemente 130A und 130B hineinragen können, so dass die Druckschicht 110 dennoch trotz der hervorstehenden Bauteile 220A und 220B planar bzw. im Wesentlichen Eben auf die zu bedruckende Oberfläche 210 aufgelegt werden kann, ohne das Druckbild des Druckbildbereichs 110A mit den Druckbildöffnungen 120 zu verzerren.
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Somit ergeben sich die Vorteile, dass die Bauteile 220A und 220B durch die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in den Innenbereich der Rahmenelemente 130A und 130B hineinragen können, wobei sie weiterhin durch die Rahmenelemente 130A und 130B von im Druckbildbereich 110A aufgebrachtem Druckmedium geschützt sind.
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Hierzu sind die Wandhöhen der Wandabschnitte der Rahmenelemente 130A bzw. 130B in 2B bevorzugt beispielhaft höher (könnten aber auch niedriger sein) als die Höhen der hervorstehenden Bauteile 220A bzw. 220B bzw. weisen bevorzugt eine vorbestimmte Mindesthöhe auf (z. B. in Abhängigkeit der Höhe des Einspannrahmens).
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In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Wandhöhe der Wandabschnitte der Rahmenelemente 130A bzw. 130B bevorzugt beispielhaft mindestens 0,5 cm, bevorzugt größer als 1 cm sein (gemessen ab der Ebene des Siebgewebes).
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Zudem ergeben sich die Vorteile, dass die Spannungen und auftretenden Scherkräfte, z. B. beim Druckvorgang, die auf das Siebgewebe 160 bzw. die Druckschicht 110 wirken, durch die Rahmenelemente 130A und 130B aufgenommen und absorbiert werden, so dass die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B vorteilhaft von derartigen Spannungen und auftretenden Scherkräften geschützt sind.
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Somit ist selbst bei häufigem Gebrauch der Druckvorrichtung gewährleistet, dass die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B bzw. das Siebgewebe 160 oder die Emulsionsschicht 170 vor Beschädigungen geschützt sind, und insbesondere die Ränder der Aufnahmeöffnungen 140A und 140B nicht ausreißen. Zudem verhindern die Rahmenelemente 130A und 130B, dass aufgrund der Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in der Druckschicht 110 im Druckbildbereich ungleichmäßige Spannungen auftreten, die das Druckbild verzerren könnten.
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3A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch ein Drucksieb als weitere beispielhafte Ausführung einer Druckvorrichtung 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch das Drucksieb gemäß 3A auf einer zu bedruckenden Oberfläche 210 eines Bauteils 200.
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Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Rahmenelemente 130A und 130B derart ausgebildet, dass die Rahmenelemente 130A und 130B nicht wie in 1, 2A und 2B nach oben geöffnet ausgebildet sind, sondern auf den Aufnahmeöffnungen 140A bzw. 140B gegenüberliegende Deckenabschnitte 132 aufweisen, zusätzlich zu den seitlichen Wandabschnitten 131, die sich umfänglich geschlossen um die Aufnahmeöffnungen 140A bzw. 140B erstrecken.
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Hierbei ergeben sich die gleichen Vorteile, wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben, wobei die Innenbereiche der Rahmenelemente 130A und 130B und damit insbesondere die hineinragenden Bauteile 220A bzw. 220B noch besser vor Verunreinigungen, insbesondere von oben einfallenden Verunreinigungen geschützt sind. Zudem bewirkt der Wandabschnitt 132 der Rahmenelemente 130A und 130B, dass diese insgesamt eine höhere Körpersteifigkeit aufweisen bzw. mit höherer Körpersteifigkeit bereitgestellt werden können, da der Wandabschnitt 132 verhindert, dass die Anordnung der Wandabschnitte 131 zueinander bei Aufnehmen der Spannungen und Scherkräfte der Druckschicht 110 verformt werden kann.
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4 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf eine Druckschablone als weitere beispielhafte Ausführung einer Druckvorrichtung 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Druckvorrichtung 100 bzw. die Druckschablone aus 4 umfasst analog zu 1 einen Einspannrahmen 180, wobei als Druckschicht 110 ein Schablonenblech bzw. eine Schablonenplatte an dem Einspannrahmen 180 eingespannt ist.
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Analog zu 1 umfasst die Druckvorrichtung 100 bzw. die Druckschablone aus 4 an der Druckschicht 110 beispielhaft den Druckbildbereich 110A (wieder durch die gestrichelte Linie dargestellt) mit der Mehrzahl von Druckbildöffnungen 120. Auf gegenüberliegenden Seiten des Druckbildbereichs 110A sind Rahmenelemente 130A und 130B angeordnet, die auf der Druckschicht 110 befestigt sind, und in dem Innenbereich der Rahmenelemente 130A und 130B sind die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in der Druckschicht 110 ausgebildet, insbesondere beispielhaft als Öffnungen bzw. Löcher in dem Schablonenblech bzw. der Schablonenplatte der Druckschicht 110.
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5A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch die Druckschablone (Druckvorrichtung) gemäß 4 entlang der Schnittlinie A-A und 5B zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung durch die Druckschablone gemäß 4 auf einer zu bedruckenden Oberfläche 210 eines Bauteils 200.
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Insbesondere zeigt 5B die Druckschablone der Druckvorrichtung 100 aufgelegt auf die beispielhaft plane Oberfläche 210 einer Substratschicht 230 des Bauteils 200, wobei bereits Bauteile 220A und 220B auf der Oberfläche 210 der Substratschicht 230 aufgesetzt bzw. angeordnet sind.
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Die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B ermöglichen es jedoch vorteilhaft, dass die hervorstehenden Bauteile 220A und 220B durch die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in den Innenbereich der Rahmenelemente 130A und 130B hineinragen können, so dass die Druckschicht 110 dennoch trotz der hervorstehenden Bauteile 220A und 220B planar bzw. im Wesentlichen Eben auf die zu bedruckende Oberfläche 210 aufgelegt werden kann, ohne das Druckbild des Druckbildbereichs 110A mit den Druckbildöffnungen 120 zu verzerren.
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Somit ergeben sich die Vorteile, dass die Bauteile 220A und 220B durch die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in den Innenbereich der Rahmenelemente 130A und 130B hineinragen können, wobei sie weiterhin durch die Rahmenelemente 130A und 130B von im Druckbildbereich 110A aufgebrachtem Druckmedium geschützt sind, und eventuelle Scherkräfte und Spannungen, die auch das Druckbild verzerren könnten, können vorteilhaft durch die Rahmenelemente 130A und 130B absorbiert werden.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Wandhöhen der Wandabschnitte der Rahmenelemente 130A bzw. 130B in 2B bevorzugt beispielhaft höher (können aber auch niedriger sein) als die Höhen der hervorstehenden Bauteile 220A bzw. 220B bzw. weisen bevorzugt eine vorbestimmte Mindesthöhe auf (z. B. in Abhängigkeit der Höhe des Einspannrahmens).
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6A und 6B zeigen eine bevorzugte beispielhafte Modifikation des Ausführungsbeispiels gemäß 3A und 3B. Hierbei entspricht 6A der Darstellung der 3B, wobei im Gegensatz zu 3A die Breite und Höhe des Innenraums der Rahmenelemente 130A bzw. 130B jeweils an die Breite und Höhe der hineinragenden Bauteile 220A bzw. 220B angepasst ist.
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Dies hat insbesondere den zusätzlichen Vorteil, dass die Positionierung der Druckvorrichtung 100 (hier beispielhaft ein Drucksieb im Einspannrahmen 180 mit Siebgewebe 160 und Photopolymerschicht 170 als Druckschicht 110 mit Druckbildöffnungen 120) auf der zu bedruckenden Oberfläche 210 der Substratschicht 230 genau platziert werden kann, und an dieser vorgesehenen Position die Positionierung der Substratschicht 230 relativ zu der Druckschicht 110 stabilisiert, da die Form der Bauteile 220A und 220B in den Innenbereich der Rahmenelemente 130A bzw. 130B eingepasst sind und bei bevorzugt besonders genau herausgearbeiteten Innenbereichen der Rahmenelemente 130A bzw. 130B im Wesentlichen annährend spielfrei aufgenommen werden können.
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6B zeigt beispielhaft eine Längsschnittdarstellung entlang Schnittlinie B-B in 6A. Hierbei ist beispielhaft gezeigt, dass das Bauteil 220A, das durch die Aufnahmeöffnung 140A der Druckschicht 110 in den Innenbereich des Rahmenelements 130A hineinragt, eine variierende Höhe hat und im Mittelabschnitt beispielhaft höher ausgebildet ist, als in den Seitenbereichen. Beispielhaft ist die Höhe des Wandabschnitts 132 des Rahmenelements 130A in Längsrichtung des Bauteils 220A an die variierende Höhe des Bauteils 220A angepasst und variiert somit ebenfalls in seiner Höhe über der Druckschicht 110.
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7 zeigt eine beispielhafte Perspektivdarstellung von schräg oben auf einen Teil einer Druckvorrichtung 100 (hier beispielhaft als ein Drucksieb ausgebildet) zum Aufbringen eines Druckmusters auf eine Oberfläche 210 (nicht dargestellt) eines Bauteils 200 (z. B. eines Substrats) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Einspannrahmen zum Einspannen des Drucksiebs ist in den folgenden Figuren nicht dargestellt, kann aber analog z. B. zu 1 bereitgestellt werden).
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Die Druckvorrichtung 100 bzw. das Drucksieb in diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine in dem Einspannrahmen (nicht dargestellt) einspannbare Druckschicht 110. Innerhalb eines Bereichs der Druckschicht 110 ist ein Druckbildbereich 110A angeordnet, der beispielhaft mehrere Druckbildöffnungen 120 aufweist, die zumindest einem Teil eines Druckbildes des aufzubringenden Druckmusters entsprechen.
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Wenn die Druckvorrichtung 100 im Einspannrahmen eingespannt ist und über der zu bedruckenden Oberfläche 210 z. B. eines Bauteils 200 platziert ist, kann durch die Druckbildöffnungen 120 ein Druckmedium auf die Oberfläche 210 des Bauteils 200 aufgebracht werden.
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Die Druckschicht 110 weist in 7 beispielhaft ein gitterartiges Siebdruckgewebe 160 auf, welches die Druckschicht 110 hält, spannt und stabilisiert. Außerhalb des Druckbildbereichs 110A zeigt 7 beispielhaft auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Rahmenelemente 130A und 130B, die auf der Druckschicht 110 befestigt sind.
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Das Rahmenelement 130A umschließt eine in einem Innenbereich 150A des Rahmenelements 130A angeordnete Aufnahmeöffnung 140A (siehe 8) in der Druckschicht 110 und das Rahmenelement 130B umschließt in einem Innenbereich 150B des Rahmenelements 130B angeordnete Aufnahmeöffnung 140B (siehe 8) in der Druckschicht 110.
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Die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B der Druckschicht 110 ermöglichen es vorteilhaft, dass die Druckvorrichtung 100 mit planer Druckschicht 110 auf die zu bedruckende Oberfläche 210 des Bauteils 200 aufgebracht werden kann, selbst dann, wenn auf der zu bedruckenden Oberfläche 210 des Bauteils 200 bereits Bauteile 220A und 220B angeordnet bzw. befestigt sind, die zwar von der zu bedruckenden Oberfläche 210 überstehen, aber durch die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B der Druckschicht 110 in die Innenbereiche 140A und 140B hineinragen können (siehe 7).
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Zudem bewirken die Rahmenelemente 130A und 130B eine vorteilhafte Abgrenzung der Aufnahmeöffnungen 140A und 140B eine Stabilisierung des (gespannten) Siebdruckgewebes 160 der Druckschicht 110 und eine Absorption gegen weitere auftretende Spannungs- und Scherkräfte beim Druckvorgang.
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Die 8 zeigt eine beispielhafte Perspektivdarstellung der Druckvorrichtung 100 aus 7 von schräg unten. Insbesondere sind die Druckbildöffnungen 120 gezeigt, die von dem Siebdruckgewebe 160 der Druckschicht 110 durchzogen sind, allerdings ermöglichen, dass das Druckmedium beim Druckvorgang durch die jeweilige Druckbildöffnung 120 auf die zu bedruckende Oberfläche aufgebracht werden kann Die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B der Druckschicht 110 weisen anders als die Druckbildöffnungen 120 kein Siebgewebe auf bzw. das Siebgewebe 160 hat eine Öffnung bzw. ein Loch an der Stelle der Aufnahmeöffnungen 140A und 140B. In 8 ist beispielhaft gezeigt, dass der Innenbereich 150A bzw. 150B der Rahmenelemente 130A bzw. 130B auf der Oberseite der Druckschicht 110. Dies ermöglicht, dass von der zu bedruckenden Oberfläche überstehende Bauteile durch die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B in die jeweiligen Innenbereiche 150A bzw. 150B hineinragen können.
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Die Druckschicht 110 mit dem Siebgewebe 160 ist im betriebsbereiten Zustand in den Einspannrahmen eingespannt, so dass die Druckschicht 110 mit dem Siebgewebe 160 unter Spannung steht, wobei die Bereiche, an denen die Rahmenelemente 130A bzw. 130B auf der Oberseite der Druckschicht 110 befestigt sind, die Spannungen aufnehmen und die Innenbereiche 150A und 150B von den Spannungen der Druckschicht 110 und beim Druckvorgang auftretenden Scherkräften im Druckbereich 110A schützt und die Spannungen absorbiert bzw. aufnimmt.
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Weiterhin zeigt 8 das der Druckbildbereich 110A der Unterseite der Druckvorrichtung 100 frei zugänglich ist, so dass die zu bedruckenden Oberfläche 210 des Bauteils 200 direkt und passgenau in den Druckbildbereich verbracht werden kann und das Druckmedium somit zielgenau von der Oberseite der Druckvorrichtung 100 durch Druckbildöffnungen 120 auf die entsprechenden zu bedruckenden Oberflächen 210 aufgebracht werden kann.
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Des Weiteren werden die Innenbereiche 150A und 150B durch die Rahmenelemente 130A und 130B von Druckmedium, das beim Druckvorgang im Druckbildbereich 110A aufgebracht wird, abgegrenzt und geschützt. Die Bauelemente 220A und 220B sowie die Aufnahmeöffnungen 140A und 140B sind somit gegen Eindringen und Verunreinigung durch das Druckmedium beim Druckvorgang von dem jeweiligen Rahmenelement 130A und 130B abgegrenzt.
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Weiterhin schützen die Rahmenelemente 130A und 130B die Druckvorrichtung 100 gegen Spannungen, die durch das Einspannen der Druckvorrichtung 100 sowie beim Druckvorgang auftreten können. Insbesondere verhindert oder verringern die Rahmenelemente 130A und 130B Spann und Scherkräfte, die auf das Siebdruckgewebe 160 beim Druckvorgang, insbesondere beim Auftragen des Druckmediums durch eine Rakel auftreten können, insbesondere da die Rakel auf die Druckschicht 110 aufgedrückt wird und somit die Druckschicht 110 auf die zu bedruckende Oberfläche drückt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011082240 A1 [0003, 0005]
- DE 102007052679 A1 [0003, 0005]
- DE 102011003287 A1 [0003]
