DE19923166A1

DE19923166A1 - Verfahren zur Herstellung einer Schablone und Schablone zum Aufbringen von Lötpaste auf Leiterplatten

Info

Publication number: DE19923166A1
Application number: DE1999123166
Authority: DE
Inventors: Bernd Hackmann
Original assignee: LPKF Laser and Electronics AG
Current assignee: LPKF Laser and Electronics AG
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-12-07

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Schablone (1) und eine Schablone (1) zum Aufbringen von Lötpaste (7) auf Leiterplatten beschrieben, wobei die Schablone (1) von einer in einem metallischen Spannrahmen (9) angeordneten Kunststoffolie mit Depotöffnungen (6) gebildet ist, die zur Dosierung der Lötpaste (7) in Bereichen unterschiedlicher Dicke der Kunststoffolie angeordnet sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbundfolie durch Verkleben einer ersten Folie (3) mit einer zweiten Folie (4) bzw. auch weiteren Folien hergestellt wird, wobei in die zweite Folie (4) bzw. den weiteren Folien vor dem Verkleben Ausschnitte (5) eingebracht werden, die jeweils den Bereich der Ausschnitte (5) der darunterliegenden zweiten Folie (4) bzw. der weiteren Folien und weitere Bereiche einbeziehen, derart, daß eine Verbundfolie unterschiedlicher Dicke ausgebildet wird, daß in die Verbundfolie die Depotöffnungen (6a, 6b) eingebracht werden und die Verbundfolie vor oder nach dem Einbringen im Spannrahmen (9) aufgespannt wird. Es wurde eine in ihrer Dicke abgestufte Schablone (1) geschaffen, die mit vergleichsweise einfachen Mitteln in ihren Dickenabmessungen präzise und sicher herstellbar ist und die es daher ermöglicht, die Menge der aufgetragenen Lötpaste (7) sehr sicher exakt zu dosieren (in Verbindung mit der Figur der Zeichnung).

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schablone und eine Schablone zum Aufbringen von Lötpaste auf Leiterplatten, wobei die Schablone von einer in einem metallischen Spannrahmen angeordneten Kunststoffolie mit Depotöffnungen gebildet ist, die zur Dosierung der Lötpaste in Bereichen unterschiedlicher Dicke der Kunststoffolie angeordnet sind.

Bei Leiterplatten ist es erforderlich, die Lötpaste auf die Lötstellen in Form von Pads positioniert aufzutragen, wobei die Pads bestimmte Abmessungen aufweisen müssen, die exakt einzuhalten sind. Es ist eine definierte Mange Lötpaste aufzubringen. Hierzu werden Siebdruckschablonen eingesetzt, die mit Depotöffnungen versehen sind, über die die Lötpaste aufgetragen wird und deren Abmessungen der Größe und der Form der aufzutragenden Lötpads angepaßt ist. Die vorzugsweise mittels eines Lasers eingebrachten Depotöffnungen weisen eine bestimmte Tiefe auf, die der Dicke der Schablone entspricht. Auch die Tiefe der Depotöffnungen bestimmt das Aufnahmevermögen der Depotöffnungen für die als Lötpad aufzubringende Lötpaste. Hier ist jedoch zu beachten, daß die Abmessungen der Depotöffnungen im Verhältnis zur Dicke der Schablone nicht zu klein werden dürfen, da dann die in den Depotöffnungen wirksamen Adhäsionskräfte verhindern, daß die Lötpaste auf die Leiterplatte übertreten kann. Sofern Depotöffnungen mit kleinen Abmessungen eingebracht werden sollen ist es daher erforderlich die Dicke der Schablonen zu reduzieren. Dieses begrenzt jedoch insbesondere in den Fällen, in denen feine und grobe Bauteile auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet werden müssen, in nachteiliger Weise die Aufnahmefähigkeit von in die Schablone zusätzlich einzubringende Depotöffnungen größerer Abmessungen.

Grundsätzlich sind daher auch bereits abgestufte Schablonen bekannt, in die mittels eines chemischen Ätzvorganges vertiefte Bereiche eingearbeitet sind, die die Dicke der Schablone im Bereich eines Teils der Depotöffnungen reduzieren. Es soll so ermöglicht werden, die in den Depotöffnungen bevorratete Menge an Lötpaste den jeweiligen Erfordernissen besser anzupassen. Es bereitet hier jedoch Schwierigkeiten, den Ätzvorgang so zu kontrollieren, daß der Abtrag stets mit der erforderliche Präzision erfolgt.

In der kanadischen Patentanmeldung 2,189,291 ist bereits vorgeschlagen worden, in eine von einem Polyimidfilm gebildete Schablone die vertieften Bereiche mittels eines Lasers einzuarbeiten. Hier ist es nachteilig, daß es erforderlich ist, die Einwirkung des Lasers mittels einer aufwendigen Vorrichtung zu steuern, was den Bearbeitungsvorgang insgesamt sehr aufwendig und unsicher gestaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in ihrer Dicke abgestufte Schablone zu schaffen, die mit vergleichsweise einfachen Mitteln in ihren Dickenabmessungen präzise und sicher herstellbar ist und die es daher ermöglicht, die Menge der aufgetragenen Lötpaste sehr sicher exakt zu dosieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Vorgesehen ist es, daß eine Verbundfolie durch Verkleben einer ersten Folie mit einer zweiten Folie bzw. auch weiteren Folien hergestellt wird, wobei in die zweite Folie bzw. den weiteren Folien vor dem Verkleben Ausschnitte eingebracht werden, die jeweils den Bereich der Ausschnitte der darunterliegenden zweiten Folie bzw. der weiteren Folien und weitere Bereiche einbeziehen, derart, daß eine Verbundfolie unterschiedlicher Dicke ausgebildet wird, daß in die Verbundfolie die Depotöffnungen eingebracht werden und die Verbundfolie vor oder nach dem Einbringen im Spannrahmen aufgespannt wird. Es ist so erreicht worden, daß die Depotöffnungen in Bereichen unterschiedlicher Dicke der Kunststoffolie angeordnet werden können. Die Bereiche unterschiedlicher Dicke sind dabei durch eine einfache Auswahl der Dicke der Folien auf einfache Weise exakt und sicher bestimmbar.

Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Verbundfolie durch Verkleben einer ersten Folie mit einer zweiten Folie hergestellt wird, in die ein oder mehrere Ausschnitte eingebracht sind. Vorzugsweise werden die Depotöffnungen in die Schablone mittels eines Lasers eingebracht. Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Ausschnitte in die Folien der Schablone mittels eines Lasers eingebracht werden. Die Folien werden vorzugsweise mittels eines Heißklebers verklebt.

Die Schablone ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie als durch Verkleben einer ersten Folie mit einer zweiten Folie bzw. auch weiteren Folien hergestellte Verbundfolie ausgebildet ist, wobei die zweite Folie bzw. die weiteren Folien Ausschnitte aufweisen, die jeweils den Bereich der Ausschnitte der darunterliegenden zweiten Folie bzw. der weiteren Folien und weitere Bereiche einbeziehen, derart, daß die Schablone im Bereich ihrer Depotöffnungen eine unterschiedliche Dicke aufweist. Vorzugsweise bestehen die Folien aus einem Polyimid.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als vergrößerter Ausschnitt aus einer gestuften Schablone 1 zum Aufbringen von Lötpaste 7 auf eine Leiterplatte 2, im Querschnitt dargestellt. Die Schablone 1 ist als Verbundfolie von einer ersten Folie 3 und einer zweiten Folie 4 gebildet, die miteinander mittels eines Heißklebers 12 verklebt sind. Die Gesamtdicke der Schablone 1 liegt etwa zwischen 20 µ und 200 µ.

Die zweite Folie 4 weist bereits vor dem Verkleben eingebrachte Ausschnitte 5 auf, die die Dicke der Schablone 1 in den Bereichen der Ausschnitte 5 reduzieren. Die Ausschnitte 5 sind in die zweite Folie 4 beispielsweise mittels eines frequenz-verdreifachten YAG-Lasers eingebracht worden. Die Folien 3 und 4 sind vorzugsweise von einer Polyimidfolie gebildet, die mittels des Lasers sehr gut bearbeitet werden können.

Die Schablone 1 weist Depotöffnungen 6a und 6b auf, die nach dem Verkleben der Folien 3 und 4 in die erste Folie 3 und bereichsweise auch in beide Folien 3 und 4 eingebracht wurden. Die im Bereich der Ausschnitte 5 der zweiten Folie 4 allein in die erste Folie 3 eingebrachten Depotöffnungen 6a weisen kleinere Abmessungen auf, als die im dicken Bereich der Schablone 1 eingebrachten Depotöffnungen 6b. Auch die Depotöffnungen 6a und 6b werden vorzugsweise mittels eines frequenz-verdreifachten YAG-Lasers eingebracht. Dieser Laser ermöglicht eine sehr exakte Bearbeitung der Folien 4 und 5 und eine Herstellung auch sehr feiner Depotöffnungen 6a mit hoher Präzision.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weisen die Depotöffnungen 6b der Schablone 1 in den von beiden Folien 3 und 4 gebildeten Bereichen ein größeres Volumen auf, als die Depotöffnungen 6a in den allein von der ersten Folie 3 gebildeten Bereichen der Schablone 1. Hieraus ergibt sich der Effekt, daß in die Depotöffnungen 6a und 6b unterschiedliche Mengen Lötpaste 7 eingebracht werden können. Es ist somit möglich, mittels eines Druckverfahrens auf die Leiterplatte 2 von einer unterschiedlichen Menge Lötpaste 7 gebildete Lötpads 8 exakt positioniert aufzubringen. Zusätzlich ist es möglich, im dünnen, allein von der Folie 4 gebildeten Bereich der Schablone 1 den Durchmesser der Depotöffnungen 6a zu reduzieren, ohne daß die in den Depotöffnungen 6a wirksamen Adhäsionskräfte verhindern, daß die Lötpaste 7 auf die Leiterplatte 2 übertreten kann. Es ergibt sich so die Möglichkeit mittels der Schablone 1 auf die Leiterplatte 2 im Bereich grober Bauteile Lötpads 8 großer Abmessungen und in deren Bereich feiner Bauteile auch Lötpads 8 kleiner Abmessungen aufzubringen.

Das Verschweißen der Folien 3 und 4 und gegebenenfalls auch weiterer Folien erfolgt vorzugsweise, indem rückseitig mit einem Heißkleber beschichtete Folien laminiert werden. Die Schablone 1 wird nach dem Verkleben der Folien 3 und 4 auf einen metallischen Spannrahmen 9 gespannt. Die Depotöffnungen 6a und 6b können vor oder nach dem Aufspannen eingebracht werden.

Selbstverständlich ist es möglich, die Schablone 1 durch Verkleben einer ersten Folie 3 mit einer zweiten Folie 4 und mehreren weiteren Folien herzustellen, in die vor dem Verkleben die Ausschnitte 5 eingebracht werden, die jeweils den Bereich der Ausschnitte 5 der darunterliegenden Folien einbeziehen. Hier ergibt sich die Möglichkeit, weitere Abstufungen der auf die Leiterplatte 2 aufzubringenden Abmessungen der Lötpads 8 vorzunehmen.

Insgesamt ergibt sich der Vorteil, daß die jeweilige Dicke der Schablone 1 von der Dicke der miteinander verschweißten Folien exakt vorgegeben ist, so daß die Längserstreckung der dann eingebrachten Depotöffnungen 6a und 6b exakt vorgegeben ist. Die Bearbeitung der Folien d. h. das Einbringen der Ausschnitte 5, beeinflußt die Dicke der Folien bzw. der Schablone 1 in keiner Weise. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß die Ausschnitte 5 entsprechend der Anforderungen der Leiterplatte 2 angeordnet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schablone (1) zum Aufbringen von Lötpaste (7) auf Leiterplatten, wobei die Schablone (1) von einer in einem metallischen Spannrahmen (9) angeordneten Kunststoffolie mit Depotöffnungen (6a, 6b) gebildet ist, die zur Dosierung der Lötpaste (7) in Bereichen unterschiedlicher Dicke der Kunststoffolie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbundfolie durch Verkleben einer ersten Folie (3) mit einer zweiten Folie (4) bzw. auch weiteren Folien hergestellt wird, wobei in die zweite Folie (4) bzw. den weiteren Folien vor dem Verkleben Ausschnitte (5) eingebracht werden, die jeweils den Bereich der Ausschnitte (5) der darunterliegenden zweiten Folie (4) bzw. der weiteren Folien und weitere Bereiche einbeziehen, derart, daß eine Verbundfolie unterschiedlicher Dicke ausgebildet wird, daß in die Verbundfolie die Depotöffnungen (6a, 6b) eingebracht werden und die Verbundfolie vor oder nach dem Einbringen im Spannrahmen (9) aufgespannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie durch Verkleben einer ersten Folie (3) mit einer zweiten Folie (4) hergestellt wird, in die ein oder mehrere Ausschnitte (5) eingebracht sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Depotöffnungen (6a, 6b) in die Schablone (1) mittels eines Lasers eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (5) in die Folien der Schablone (1) mittels eines Lasers eingebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Depotöffnungen (6a, 6b) und die Ausschnitte (5) in die Folien (4) der Schablone (1) mittels eines frequenz-verdreifachten YAG-Lasers eingebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (3, 4) mittels eines Heißklebers (12) verklebt werden.

7. Schablone (1) zum Aufbringen von Lötpaste (7) auf Leiterplatten, wobei die Schablone von einer in einem metallischen Spannrahmen (9) angeordneten Kunststoffolie mit Depotöffnungen (6a, 6b) gebildet ist, die zur Dosierung der Lötpaste (7) in Bereichen unterschiedlicher Dicke der Kunststoffolie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie als durch Verkleben einer ersten Folie (3) mit einer zweiten Folie (4) bzw. auch weiteren Folien hergestellte Verbundfolie ausgebildet ist, wobei die zweite Folie (4) bzw. die weiteren Folien Ausschnitte (5) aufweisen, die jeweils den Bereich der Ausschnitte (5) der darunterliegenden zweiten Folie (4) bzw. der weiteren Folien und weitere Bereiche einbeziehen, derart, daß die Schablone im Bereich ihrer Depotöffnungen (6a, 6b) eine unterschiedliche Dicke aufweist.

8. Schablone (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (3, 4) Polyimidfolien sind.