DE19926941A1 - Trägermaterial mit Leiterbahnen und gedruckten Lötanschlüssen sowie Verfahren zu deren Herstellung, Druckschablonen hierfür und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Trägermaterial mit Leiterbahnen und gedruckten Lötanschlüssen sowie Verfahren zu deren Herstellung, Druckschablonen hierfür und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Bei einem Trägermaterial mit Leiterbahnen und durch Druckschablonen (10) und ein Druckverfahren hergestellten Lötanschlüssen ist deren Dickenauftrag nach Maßgabe der Querschnittsflächen der Lötanschlüsse abgestuft unterschiedlich. Zum Herstellen dieses Trägermaterials werden Druckschablonen (10) verwendet, die für unterschiedliche Dickenaufträge an den Lötanschlüssen unterschiedlich lange Durchtrittskanäle (11, 12, 31) für ein leitfähiges Material aus der Gruppe Lötpaste und Leitkleber aufweisen. Die Druckschablonen (10, 20, 30) weisen auf ihrer Auftragseite ein stufenförmiges Höhenprofil mit mindestens zwei gegeneinander abgestuften Oberflächen-Bereichen auf, in denen sich die Durchtrittskanäle (11, 12, 31) befinden. Dabei werden entweder Druckschablonen (10) verwendet, die auf der Kontaktseite und/oder auf der Auftragseite stellenweise durch mindestens ein Oberflächen-Abtragverfahren zur örtlichen Verringerung der Dicke der Druckschablone (10) mit Ausnehmungen (15) versehen werden. In diese können entweder von der Kontaktseite oder von der Auftragseite her Schabloneneinsätze (16) mit den Durchtrittskanälen (11, 12, 31) eingesetzt sein. Die Längen der Durchtrittskanäle (11, 12, 31) können dabei abgestuft zwischen 0,05 mm und 1,00 mm, vorzugsweise zwischen 0,10 mm und 0,50 mm, variiert werden. Zur Herstellung des Höhenprofils bzw. der Topografie können dabei Abtragverfahren aus der Gruppe chemische Ätzverfahren und/oder Verfahren mit Energiestrahlen aus der Gruppe ...
Description
Die Erfindung betrifft Trägermaterialien mit Leiterbahnen und durch
Schablonen und ein Druckverfahren hergestellten Lötanschlüssen.
Zu solchen Trägermaterialien gehören auch Leiterplatten, jedoch bezieht
sich die Erfindung auch auf andere Trägermaterialien wie gedruckte Folien
und elektrische Geräte und Baugruppen, die mit Lötanschlüssen versehen
werden müssen.
Üblicherweise sind solche Trägermaterialien je nach der Größe der anzu
bringenden elektrischen Bauteile und/oder deren Anschlußkontakte mit
Lötanschlüssen unterschiedlicher Größe versehen. Der Bedarf an Lötma
terial aus der Gruppe Lötpaste und Leitkleber kann also pro Lötanschluß
sehr unterschiedlich sein, was sich nicht nur an der Fläche jedes einzelnen
Lötanschlusses orientiert, sondern auch an dem jeweils notwendigen
Dickenauftrag des leitfähigen Materials. Es handelt sich hierbei um Weich
lote mit Schmelzpunkten bis zu 450°C. In geschmolzenen Zustand, der
beispielhaft in einem Durchlaufofen erzielt werden kann, versucht das
leitfähige Material aufgrund seiner Oberflächenspannung die Form eines
Meniskus anzunehmen, in den der Gegenkontakt eintauchen muß, soll eine
gut leitfähige Lötverbindung entstehen. Ist bei geringen Abständen und
kleinen Flächen der Lötanschlüsse der Dickenauftrag zu groß, dann
besteht die Gefahr, daß das leitfähige Material Lötanschlüsse überbrückt
und Kurzschlüsse herbeiführt. Ist bei großen Flächen der Lötanschlüsse
der Dickenauftrag zu klein, dann besteht die Gefahr, daß anstelle von
Lötverbindungen sogenannte Kaltlötungen entstehen, so daß die Strom
kreise nicht zustande kommen.
Man hat bereits versucht, diese Probleme dadurch auszuschalten, daß
man Druckschablonen mit keilförmigem Querschnitt bzw. Dickenverlauf
verwendet, wobei die örtliche Dicke der Schablone den Dickenauftrag des
Lötmaterlals an dem jeweils zugehörigen Lötanschluß bestimmt. Dadurch
wird jedoch die Flexibilität hinsichtlich der Verteilung der Bestückung der
Trägermaterialien mit elektronischen Bauteilen erheblich beeinträchtigt, da
die Leiterbahnen nur in seltenen Fällen dem durch die Keilform der Druck
schablone erzwungenen Verteilungsmuster der elektronischen Bauteile
folgen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Trägermaterial der
eingangs beschriebenen Gattung, dessen Herstellung, hierfür geeignete
Druckschablonen und deren Herstellverfahren anzugeben, durch die ein
von den Leiterbahnen vorgegebenes Verteilungsmuster der elektronischen
Bauteile auf dem Trägermaterial ermöglicht wird und durch die an den
einzelnen Lötanschlüssen eine genau dosierbare Menge des leitfähigen
Materials vorhanden bzw. erzielbar ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen
Trägermaterial erfindungsgemäß dadurch, daß der Dickenauftrag der
Lötanschlüsse nach Maßgabe der Querschnittsflächen der Lötanschlüsse
abgestuft unterschiedlich ist.
Hierdurch wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, d. h. durch
die erfindungsgemäße Ausbildung des Trägermaterials wird ein von den
Leiterbahnen vorgegebenes Verteilungsmuster der elektronischen Bauteile
auf dem Trägermaterial ermöglicht, und an den einzelnen Lötanschlüssen
ist eine genau dosierte Menge des Leitfähigen Materials vorhanden.
Insbesondere können dadurch die Verteilungsmuster von Leiterbahnen,
Lötanschlüssen und elektronischen Bauteilen den elektrischen Vorgaben
angepaßt werden und sind nicht umgekehrt von der Topografie der Druck
schablonen abhängig, wie dies bei Druckschablonen mit keilförmigem
Querschnittsverlauf, aber ebenen Begrenzungsflächen nach dem Stande
der Technik der Fall ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von Trägermateri
alien mit Leiterbahnen und Lötanschlüssen durch ein Druckverfahren mit
Druckschablonen, die eine Kontaktseite für das Trägermaterial und eine
Auftragseite sowie Durchtrittskanäle für ein leitfähiges Material aus der
Gruppe Lötpaste und Leitkleber aufweisen.
Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist ein solches Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß Druckschablonen verwendet werden, die auf der
Auftragseite ein stufenförmiges Höhenprofil mit mindestens zwei
gegeneinander abgestuften Oberflächen-Bereichen aufweisen, zwischen
denen und der Kontaktseite sich die Durchtrittskanäle mit ihren unter
schiedlichen Längen befinden.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in
Kombination - :
- - Druckschablonen verwendet werden, die auf der Kontaktseite und/oder auf der Auftragseite stellenweise durch mindestens ein Oberflächen-Abtragverfahren zur örtlichen Verringerung der Dicke der Druckschablone mit Ausnehmungen versehen werden,
- - in mindestens eine der Ausnehmungen ein Schabloneneinsatz mit den Durchtrittskanälen eingesetzt wird,
- - die Druckschablone unter Bildung einer stufenförmigen Grenzfläche flächig durchbrochen wird und wenn der Schabloneneinsatz von der Kontaktseite her auf diese Grenzfläche aufgelegt wird,
- - in der Druckschablone eine stufenförmig abgesetzte Ausnehmung mit einer Grenzfläche und mit innnerhalb dieser Grenzfläche liegenden Durchtrittskanälen erzeugt wird und wenn anschließend in diese Ausnehmung ein Schabloneneinsatz mit fluchtenden Durchtrittskanä len von der Auftragseite her eingelegt wird, und/oder, wenn
- - die Längen der Durchtrittskanäle in Transportrichtung des leitfähigen Materials nach Maßgabe von dessen Dickenauftrag unterschiedlich gewählt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Druckschablone zum Herstellen von
Trägermaterialien mit Leiterbahnen und Lötanschlüssen, mit einer ebenen
Kontaktseite für das Trägermaterial mit einer Auftragseite sowie mit Durch
trittskanälen für ein leitfähiges Material aus der Gruppe Lötpaste und
Leitkleber.
Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Druckschablone dadurch
gekennzeichnet, daß sie auf der Auftragseite ein stufenförmiges Höhen
profil mit mindestens zwei gegeneinander abgestuften Oberflächen-Berei
chen aufweist, zwischen denen und der Kontaktseite sich die Durchtritts
kanäle mit ihren unterschiedlichen Längen befinden.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in
Kombination:
- - die Druckschablone auf der Kontaktseite und/oder auf der Auftrag seite stellenweise in der Dicke durch mindestens eine Ausnehmung verringert ist,
- - in mindestens eine der Ausnehmungen ein Schabloneneinsatz mit den Durchtrittskanälen eingesetzt ist,
- - die Druckschablone unter Bildung einer stufenförmigen Grenzfläche flächig durchbrochen ist und wenn der Schabloneneinsatz von der Kontaktseite her auf diese Grenzfläche aufgelegt ist,
- - in der Druckschablone eine stufenförmig abgesetzte Ausnehmung mit einer Grenzfläche und mit innerhalb dieser Grenzfläche liegenden Durchtrittskanälen angeordnet ist und wenn in diese Ausnehmung ein Schabloneneinsatz mit fluchtenden Durchtrittskanälen von der Auftrag seite her eingelegt ist,
- - die Längen der Durchtrittsöffnungen in Transportrichtung des leitfähi gen Materials nach Maßgabe von dessen Dickenauftrag unterschied lich sind,
- - die Längen der Durchtrittskanäle in Transportrichtung des leitfähigen Materials zwischen 0,05 mm und 1,00 mm, vorzugsweise zwischen 0,10 mm und 0,50 mm betragen,
- - die Lage der Grenzfläche zwischen dem 0,2- bis 0,8-Fachen, vorzugs weise zwischen dem 0,4- bis 0,6-Fachen, der Dicke der Druckscha blone beträgt,
- - der mindestens eine Schabloneneinsatz eine geringere Dicke als die der Druckschablone aufweist, und/oder, wenn
- - der mindestens eine Schabloneneinsatz aus der Auftragsseite der Druckschablone hervorstehend angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von Druckscha
blonen für das Bedrucken von Trägermaterialien mit Leiterbahnen und
Lötanschlüssen.
Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist ein solches Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß man
- a) zwei Folienzuschnitte aus Transparentfolie mit unterschiedlichen Flächenmustern für die Kontaktseite und für die Auftragsseite der Druckschablone versieht,
- b) die beiden Folienzuschnitte in Bezug auf die Flächenmuster weit gehend deckungsgleich zueinander festlegt,
- c) einen beidseitig mit einem strahlungsempfindlichen Belag versehe nen Schablonenrohling zwischen den Folienzuschnitten unterbringt und den Schablonenrohling beidseitig einer die Beläge härtenden Strahlung aussetzt,
- d) anschließend die nicht gehärteten Belagbereiche auswäscht und
- e) die den Flächenmustern entsprechenden Ausnehmungen durch ein Abtragverfahren herstellt.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in
Kombination :
- - als Abtragverfahren ein chemisches Ätzverfahren eingesetzt wird,
- - als Abtragverfahren ein Verfahren mit Energiestrahlen aus der Gruppe Elektronenstrahlen und Laserstrahlen eingesetzt wird,
- - die Lage der Grenzfläche zwischen den beiderseitigen Abtragverfah ren zwischen dem 0,2- bis 0,8-Fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,4- bis 0,6-Fachen der Dicke des Schablonenrohlings gewählt wird,
- - die beiden Folienzuschnitte zu einer einseitig offenen Tasche vereinigt werden, in die der Schablonenrohling vor der Bestrahlung eingesteckt wird,
- - der Schablonenrohling auf seiner Kontaktseite mit Durchtrittskanälen für den Austritt des leitfähigen Materials versehen wird,
- - der Schablonenrohling auf seiner Kontaktseite mit mindestens einer Ausnehmung für das Einsetzen eines Schabloneneinsatzes versehen wird,
- - der Schablonenrohling auf seiner Auftragseite mit mindestens einer Ausnehmung für das Einsetzen eines Schabloneneinsatzes versehen wird,
- - der Schablonenrohling auf der Kontaktseite mit Durchtrittskanälen und der mindestens eine Schabloneneinsatz mit Durchtrittskanälen versehen wird, welche Durchtrittskanäle zur Deckung gebracht werden,
- - für den mindestens einen Schabloneneinsatz eine geringere Dicke als die des Schablonenrohlings gewählt wird,
- - der mindestens eine Schabloneneinsatz aus der Auftragsseite des Schablonenrohlings hervorstehend angeordnet wird, und/oder, wenn
- - der mindestens eine Schabloneneinsatz durch ein Verfahren aus der Gruppe Kleben und Punktschweißen in seiner Ausnehmung fixiert wird.
Die Schablonen und Schabloneneinsätze bestehen dabei vorzugsweise
aus einem für diese Zwecke bekannten Metallblech.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend
anhand der Fig. 1 bis 9 näher erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht von oben auf ein bestückungsfertiges
Trägermaterial in Form einer Leiterplatte,
Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf eine Druckschablone zum
Herstellen des Gegenstandes nach Fig. 1,
Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 5 eine Draufsicht von oben auf ein weiteres Ausführungs
beispiel einer Druckschablone analog Fig. 3,
Fig. 6 einen vertikalen Teilschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 5 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 7 eine Draufsicht von oben auf eine Druckschablone,
eingespannt in einen Schablonenrahmen unter Zwischen
schaltung einer flexiblen Halterung,
Fig. 8 sechs Schabloneneinsätze in einem gemeinsamen Blech
zuschnitt mit entsprechenden Dickenangaben und
Fig. 9 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Druckschablone mit verschiedenen Kombinationsmöglich
keiten von Schablonendicken und Schabloneneinsätzen.
In den Fig. 1 und 2 ist ein bestückungsfertiges Trägermaterial 1 in
Form einer Leiterplatte aus einem Isolierstoff gezeigt. Die metallischen
Leiterbahnen 2 sind der Einfachheit halber nur in Fig. 2 gezeigt. Fig. 1
zeigt jedoch die nach einem vorgegebenen Flächenmuster verteilten
rechteckigen Lötanschlüsse aus einem Lötmaterial, die in Fig. 2 mit 3
und 4 bezeichnet sind.
Daraus ergibt sich folgendes: Die Lötflächen sind unterschiedlich groß
und unterschiedlich dicht angeordnet. So z. B. sind die Lötflächen in den
Bereichen 5, 6, 7 und 8 relativ groß und in weitem Abstand angeordnet,
und die Lötflächen im Bereich 9 sind klein und in engem Abstand ange
ordnet. Bei gleichmäßigem Dickenauftrag des Lötmaterials hätten die
Lötanschlüsse 4 (in Fig. 1 im Bereich 9) im wesentlichen die gleiche
Höhe oder Dicke wie die Lötanschlüsse 3 (in Fig. 1 in den Bereichen 5
bis 8). Bedingt durch die Oberflächenspannung des Lötmaterials würde
sich beim gemeinsamen Löten, z. B. in einem Durchlaufofen, am Löt
anschluß 3 ein sehr viel flacherer Meniskus des verflüssigten Lötmaterials
(Weichlot) einstellen, so daß stellenweise die Gefahr von Kaltlötungen
besteht, d. h. von nicht zustande gekommenen elektrischen Verbindungen.
Erfindungsgemäß ist nun aber der Dickenauftrag des Lötmaterials
unterschiedlich groß, und zwar an größeren Lötflächen größer als an
kleineren Lötflächen. Würde man nun den Dickenauftrag an den kleineren
Lötflächen, deren Große und Dichte durch die Packungsdichte und die
Größe der elektronischen Bauelemente vorgegeben ist, gleich groß
machen wie an den größeren Lötflächen, dann bestünde die Gefahr einer
überbrückung von enger benachbarten Lötflächen und damit die Gefahr
von Kurzschlüssen. Der kritische Bereich ist hier der Bereich 9. Diese
Gefahr wird durch die Erfindung ausgeschaltet.
Die Fig. 3 und 4 zeigen nun eine Druckschablone 10 mit Durchtritts
kanälen 11 und 12 für ein druck- und leitfähiges Material aus der Gruppe
Lötpaste und Leitkleber. Die Durchtrittskanäle 11 und 12 entsprechen
hinsichtlich ihrer Querschnitte und Flächenverteilung dem Verteilungmuster
der Lötflächen auf dem Trägermaterial nach Fig. 1. Hinzu kommen aber
abgestufte Längen der Durchtrittskanäle 11 und 12, was hier nur sehr
grob schematisch dargestellt ist. Fig. 4 zeigt einen vereinfachten Schnitt
entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, d. h. im sog. kritischen Bereich 9
(Fig. 1).
Die Druckschablone 10 hat eine Kontaktseite 13 für die flächige Auflage
auf dem zu bedruckenden Trägermaterial 1 und eine Auftragseite 14 für
das Aufbringen und Verteilen des leitfähigen Materials z. B. einer Weichlöt
paste mittels einer Rakel. Die Konsistenz der Paste ist entsprechend den
Anforderungen einzustellen. Die Dicke "DS" der Druckschablone beträgt
zwischen 0,2 und 1,0 mm. Ein beidseitig mit einem strahlungsempfind
lichen Belag versehener Schablonenrohling wird nun entsprechend einem
vorgegebenen Abtrag- bzw. Ätzmuster auf beiden Seiten bestrahlt bzw.
belichtet, worauf die unbestrahlten Stellen ausgewaschen werden. Diese
Technologie ist bekannt und wird daher weiter unten nur anhand eines
Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schablonendicke "DS" bestimmt
die Länge L1 der Durchtrittskanäle 12 und damit den Dickenauftrag des
Lötmaterials, und aus dieser Länge sowie dem Querschnitt bestimmt sich
die jeweilige Menge des Lötmaterials an der betreffenden Lötstelle des
Trägermaterials.
Durch die Abtragvorgänge entsteht nun von der einen Seite, der Kontakt
seite 13, her eine stufenförmige Ausnehmung 15 mit der Tiefe "DE" für
einen plattenförmigen Schabloneneinsatz 16, und von der anderen Seite
her eine Durchbrechung 17, insgesamt aber ein vollständiger Durchbruch.
Die Durchtrittskanäle 11 sind im Schabloneneinsatz 16 angeordnet. Die
Tiefe DE bzw. die ihr entsprechende Dicke des Schabloneneinsatzes 16
bestimmt die Länge L2 der Durchtrittskanäle 11 und damit den Dicken
auftrag des Lötmaterials, und aus dieser geringeren Länge sowie dem
geringeren Querschnitt bestimmt sich die jeweilige Menge des Lötmateri
als an der zugehörigen Lötstelle des Trägermaterials.
Die Unterseiten von Druckschablone 10 und Schabloneneinsatz 16 sind
bündig angeordnet. Durch die Höhenabstufung bestehen im Schablonen
einsatz 16 Durchtrittskanäle 11 mit der Länge DE bzw. L2 und in der
Druckschablone 10 Durchtrittskanäle 12 mit der Länge DS bzw. L1, die
aufgrund der dadurch gebildeten Speichervolumina zu einem unter
schiedlichen Dickenauftrag des Lötmittels führen. Dieses ist in Fig. 4
schwarz dargestellt.
Die in der Durchbrechung 17 zunächst vorhandene, überschüssige Löt
masse wird vor dem Druck wieder durch eine Rakel entfernt, wobei es
nicht schadet, wenn in den Ecken der Durchbrechung 17 Reste der
Lötmasse zurückbleiben, weil diese durch die Durchtrittskanäle 11 nicht
nachgesaugt werden. Die Auftragsdicke entspricht daher ziemlich genau
den Längen L2 und L1 der Durchtrittskanäle 11 und 12 bzw. den Maßen DS
und DE. Die Umrißlinien des Schabloneneinsatzes 16 und der Durchbre
chung 17 sind in Fig. 3 ausgezogen bzw. gestrichelt dargestellt. Die
Druckschablone 10 ist fest in einen Schablonenrahmen 18 eingespannt.
Durch die beiderseitigen Abtragungen entsteht im Bereich der Stufe eine
Schulterfläche bzw. Grenzfläche 19, deren Abstand von der Kontaktfläche
13 zwischen dem 0,2- bis 0,8-Fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,4- bis
0,6-Fachen der Dicke DS der Druckschablone beträgt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 wurde wie folgt
vorgegangen, wobei der Schnitt nach Fig. 6 der Linie VI-VI in Fig. 5
entspricht:
Durch einen Abtragvorgang entsteht zunächst von der Auftragseite 14 her
in der Druckschablone 20 eine stufenförmige Ausnehmung 21 mit der Tiefe
"DT" für einen plattenförmigen Schabloneneinsatz 22, und von der Kon
taktseite 13 her werden die Durchtrittskanäle 11 eingebracht. Die Durch
trittskanäle 11 in der Druckschablone 20 setzen sich fluchtend in Form von
Durchtrittskanälen 11a im Schabloneneinsatz 22 fort, der entsprechend
vorbereitet wurde (siehe auch Fig. 8), und die Gesamtlänge L3 der
Durchtrittskanäle 11 und 11a bestimmt hier den Dickenauftrag des Lötma
terials. Der Schabloneneinsatz 22 hat das Dickenmaß DE, ragt aber jetzt
aus der Auftragseite 14 der Druckschablone 20 hervor, so daß die Kanten
abgeschrägt sind. Diese Ausführungsform ist bevorzugt für dünne Scha
blonenbleche geeignet. Bei einem größeren Dickenauftrag werden dann
vorzugsweise Schabloneneinsätze mit einer größeren Dicke in entspre
chende Ausnehmungen eingesetzt.
Die Fig. 7 zeigt die Druckschablone 10 nach Fig. 3 in verkleinertem
Maßstab, diesmal eingesetzt in einen größeren Schablonenrahmen 23, und
zwar unter Zwischenschaltung einer flexiblen Halterung 24, die aus einem
Gewebe aus Metall- oder Kunststoff-Fasern bestehen kann. In dieses ist
ein Fenster eingeschnitten, dessen Innenrand 25 unter Überlappung mit
dem Außenrand 26 der Druckschablone 10 verbunden ist, und zwar durch
Kleben und/oder Mikroschweißungen, was durch die äußere gestrichelte
Rechtecklinie angedeutet ist. Dadurch wird eine Kompensation von
Unebenheiten des zu bedruckenden Trägermaterials ermöglicht.
Mit entsprechenden Schablonen lassen sich auch ringförmige Lötmittel
aufträge auf ringförmige Kontaktflächen aufbringen, wie sie beispielsweise
für das Durchstecken und Verlöten von Anschlußdrähten, sog. "Beinchen",
erforderlich sind.
Die Auftragsdicken bzw. Druckhöhen können je nach den Dicken von
Druckschablone und/oder Schabloneneinsätzen zwischen 0,06 und
1,00 mm reproduzierbar variiert werden. Die Verbindung der Druckscha
blone mit den Schabloneneinsätzen ist vorzugsweise - zu Austausch
zwecken - lösbar und kann durch Kleben erfolgen. Dies ist insofern von
Vorteil, als feine Strukturen von Durchtrittskanälen einem schnelleren
Verschleiß unterliegen als gröbere Strukturen. Feste Verbindungen können
auch durch Mikropunktschweißungen durchgeführt werden.
Fig. 8 zeigt sechs Schabloneneinsätze 16 oder 22 gemäß den Fig. 3
und 5 in einem gemeinsamen Blechzuschnitt 27, dessen Dicke zwischen
0,06 und 0,10 mm betragen kann. Bis auf Verbindungsstege 28 an den
Ecken ist der Blechzuschnitt 27 auf dem Umfang der Schabloneneinsätze
unter gleichzeitiger Herstellung der Durchtrittskanäle 11 durchgeätzt.
Stehengeblieben sind auch Zentriernasen 29, die in entsprechende
Ausnehmungen in den Druckschablonen 16 und 22 passen.
Fig. 9, die von links nach rechts erläutert wird, zeigt anhand eines
Schnitts durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckschablone 30
die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten von Schablonendicken und
Schabloneneinsätzen: Die Dicke der Druckschablone 30 bestimmt auch
hier wiederum die Längen L1 der Durchlaßkanäle 12 für das Lötmaterial.
Durch den Flächenabtrag der Durchbrechung 17 (siehe auch Fig. 4) mit
einer gleichmäßigen Tiefe DT bis zur Grenzfläche 19 bleibt eine restliche
Dicke von etwa 50% stehen, die die Länge L2 der Durchlaßkanäle 11
bestimmt. Es erfolgt also hier kein großflächiger Durchbruch. Mit gestri
chelten Linien sind die Verhältnisse nach Fig. 4 (mit einem Schablonen
einsatz 16) angedeutet. Im vorliegenden Fall ist die Anordnung jedoch in
Bezug auf die Durchlaßkanäle 11 einstückig.
Die Durchlaßkanäle 31 wurden in analoger Weise wie die Durchlaßkanäle
11 hergestellt. In Übereinstimmung mit Fig. 6, anhand welcher auch die
Einbringung der Ausnehmung 21 erläutert wird, wurde jedoch in diese
Ausnehmung 21 ein Schabloneneinsatz 22 eingesetzt, in dem sich die
Durchlaßkanäle 31a fluchtend fortsetzen. Die gesamte Länge L3 der
Durchlaßkanäle 31 und 31a ist jetzt jedoch um das Maß ΔL größer als die
Dicke der Druckschablone 30, so daß entsprechend größere Volumina an
Lötmaterial zur Verfügung gestellt werden und auch der Dickenauftrag des
Lötmaterials entsprechend größer ist.
Ganz wesentlich ist die Erzeugung eines Höhenprofils mit den gegenein
ander abgestuften Höhen-Bereichen NN, NT und NH, die den unterschied
lichen Dickenauftrag des Lötmaterials auf den Trägermaterialien an
beliebig vorgebbaren Stellen bestimmen.
An die Stelle chemischer Ätzverfahren für die Bearbeitung von Druckscha
blonen und Schabloneneinsätzen können auch Energiestrahlverfahren wie
solche mit Elektronen- und Laserstrahlen eingesetzt werden, die sich ohne
Maskentechnologie hinsichtlich ihrer Leistungsdichte (Leistung und
Fokussierung) und der Raumkoordinaten sehr präzise steuern lassen.
In einer CAM-Station werden transparente Folien, für jede Seite eine, mit
je einem Ätzmuster versehen und deckungsgleich zu einer Filmtasche
vereinigt. Ein Schablonenrohling wird in einer Sodalösung gereinigt und
beidseitig mit einem Photoresist-Belag versehen. Anschließend wird der
Schablonenrohling in die Filmtasche eingesteckt, ausgerichtet und
beidseitig belichtet. Die nicht belichteten Stellen werden anschließend
ausgewaschen und die stehen gebliebenen Flächenmuster zur besseren
Haftung durch UV-Strahlung gehärtet. Wiederum nachfolgend werden die
beschriebenen Raumformen durch ätzen hergestellt. Zur Kontrolle der
Ätzergebnisse dient ein Kontroll-Diapositiv, das 0,100 mm kleiner geplottet
wurde. Die Schabloneneinsätze werden, vorzugsweise zu mehreren und
mit Randdurchbrüchen gemäß Fig. 8, auf analoge Weise hergestellt und
können an den restlichen Verbindungsstellen mit einer Schere ausge
schnitten werden.
1
Trägermaterial
2
Leiterbahnen
3
Lötmaterial
4
Lötmaterial
5
Bereich
6
Bereich
7
Bereich
8
Bereich
9
Bereich
10
Druckschablone
11
Durchtrittskanäle
11
a Durchtrittskanäle
12
Durchtrittskanäle
13
Kontaktseite
14
Auftragseite
15
Ausnehmung
16
Schabloneneinsatz
17
Durchbrechung
18
Schablonenrahmen
19
Grenzfläche
20
Druckschablone
21
Ausnehmung
22
Schabloneneinsatz
23
Schablonenrahmen
24
Halterung
25
Innenrand
26
Außenrand
27
Blechzuschnitt
28
Verbindungsstege
29
Zentriernasen
30
Druckschablone
31
Durchtrittskanäle
31
a Durchtrittskanäle
DE Tiefe
DM Dickenmaß
DS Schablonendicke
DT Tiefe
L1, L2, L3 Längen
ΔL Längendifferenz
NN, NT, NH Oberflächenbereiche
DE Tiefe
DM Dickenmaß
DS Schablonendicke
DT Tiefe
L1, L2, L3 Längen
ΔL Längendifferenz
NN, NT, NH Oberflächenbereiche
Claims (29)
1. Trägermaterial mit Leiterbahnen (2) und durch Schablonen und ein
Druckverfahren hergestellten Lötanschlüssen, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dickenauftrag der Lötanschlüsse nach Maßgabe
der Querschnittsflächen der Lötanschlüsse abgestuft unterschiedlich
ist.
2. Verfahren zum Herstellen von Trägermaterialien (1) mit Leiterbahnen
(2) und Lötanschlüssen durch ein Druckverfahren mit Druckscha
blonen (10, 20, 30), die eine Kontaktseite (13) für das Trägermaterial
(1) und eine Auftragseite (14) sowie Durchtrittskanäle (11, 12, 31) für
ein leitfähiges Material aus der Gruppe Lötpaste und Leitkleber
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß Druckschablonen (10, 20,
30) verwendet werden, die auf der Auftragseite (14) ein stufenförmi
ges Höhenprofil mit mindestens zwei gegeneinander abgestuften
Oberflächen-Bereichen (NN, NT, NH) aufweisen, zwischen denen und
der Kontaktseite (13) sich die Durchtrittskanäle (11, 12, 31) mit ihren
unterschiedlichen Längen (L1, L2, L3) befinden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Druck
schablonen (10, 20, 30) verwendet werden, die auf der Kontaktseite
(13) und/oder auf der Auftragseite (14) stellenweise durch minde
stens ein Oberflächen-Abtragverfahren zur örtlichen Verringerung der
Dicke der Druckschablone (10, 20, 30) mit Ausnehmungen (15, 21)
versehen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in minde
stens eine der Ausnehmungen (15, 21) ein Schabloneneinsatz (16,
22) mit den Durchtrittskanälen (11, 31) eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck
schablone (10, 30) unter Bildung einer stufenförmigen Grenzfläche
(19) flächig durchbrochen wird und daß der Schabloneneinsatz (16)
von der Kontaktseite (13) her auf diese Grenzfläche (19) aufgelegt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Druckschablone (10, 30) eine stufenförmig abgesetzte Ausnehmung
(21) mit einer Grenzfläche (19) und mit innnerhalb dieser Grenzfläche
(19) liegenden Durchtrittskanälen (11, 31) erzeugt wird und daß
anschließend in diese Ausnehmung (21) ein Schabloneneinsatz (22)
mit fluchtenden Durchtrittskanälen (11a, 31a) von der Auftragseite
(14) her eingelegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Längen (L1, L2, L3) der Durchtrittkanäle (11, 11a,
12, 31, 31a) in Transportrichtung des leitfähigen Materials nach
Maßgabe von dessen Dickenauftrag unterschiedlich gewählt werden.
8. Druckschablone (10, 20, 39) zum Herstellen von Trägermaterialien
(1) mit Leiterbahnen (2) und Lötanschlüssen, mit einer ebenen Kon
taktseite (13) für das Trägermaterial (1), mit einer Auftragseite (14)
sowie mit Durchtrittskanälen (11, 12, 31) für ein leitfähiges Material
aus der Gruppe Lötpaste und Leitkleber, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckschablone (10, 20, 30) auf der Auftragseite (14) ein
stufenförmiges Höhenprofil mit mindestens zwei gegeneinander
abgestuften Oberflächen-Bereichen (NN, NT, NH) aufweist, zwischen
denen und der Kontaktseite (13) sich die Durchtrittskanäle (11, 12,
31) mit ihren unterschiedlichen Längen (L1, L2, L3) befinden.
9. Druckschablone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Druckschablone (10, 20, 30) auf der Kontaktseite (13) und/oder auf
der Auftragseite (14) stellenweise in der Dicke durch mindestens eine
Ausnehmung (15, 21) verringert ist.
10. Druckschablone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in
mindestens eine der Ausnehmungen (15, 21) ein Schabloneneinsatz
(16, 22) mit den Durchtrittskanälen (11, 31) eingesetzt ist.
11. Druckschablone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckschablone (10, 30) unter Bildung einer stufenförmigen
Grenzfläche (19) flächig durchbrochen ist und daß der Schablo
neneinsatz (16) von der Kontaktseite (13) her auf diese Grenzfläche
(19) aufgelegt ist.
12. Druckschablone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Druckschablone (10, 30) eine stufenförmig abgesetzte Ausneh
mung (21) mit einer Grenzfläche (19) und mit innerhalb dieser
Grenzfläche (19) liegenden Durchtrittskanälen (11, 31) angeordnet
ist und daß in diese Ausnehmung (21) ein Schabloneneinsatz (22)
mit fluchtenden Durchtrittskanälen (31a) von der Auftragseite (14)
her eingelegt ist.
13. Druckschablone nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längen (L1, L2, L3) der Durchtrittkanäle
(11, 11a, 12, 31, 31a) in Transportrichtung des leitfähigen Materials
nach Maßgabe von dessen Dickenauftrag unterschiedlich sind.
14. Druckschablone nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Längen (L1, L2, L3) der Durchtrittkanäle (11, 11a, 12, 31, 31a) in
Transportrichtung des leitfähigen Materials zwischen 0,05 mm
und 1,00 mm, vorzugsweise zwischen 0,10 mm und 0,50 mm
betragen.
15. Drucksachablone nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lage der Grenzfläche (19) zwischen dem
0,2- bis 0,8-Fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,4- bis 0,6-Fa
chen, der Dicke der Druckschablone (10, 20, 30) beträgt.
16. Druckschablone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der mindestens eine Schabloneneinsatz (16, 22) eine geringere
Dicke als die der Druckschablone (10, 20, 30) aufweist.
17. Druckschablone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der mindestens eine Schabloneneinsatz (22) aus der Auftragsseite
(14) der Druckschablone (10, 20, 30) hervorstehend angeordnet ist.
18. Verfahren zum Herstellen von Druckschablonen (10, 20, 30) für das
Bedrucken von Trägermaterialien mit Leiterbahnen (2) und Lötan
schlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) zwei Folienzuschnitte aus Transparentfolie mit unterschied lichen Flächenmustern für die Kontaktseite (13) und für die Auftragsseite (14) der Druckschablone versieht,
- b) die beiden Folienzuschnitte in Bezug auf die Flächenmuster weitgehend deckungsgleich zueinander festlegt,
- c) einen beidseitig mit einem strahlungsempfindlichen Belag ver sehenen Schablonenrohling zwischen den Folienzuschnitten unterbringt und den Schablonenrohling beidseitig einer die Beläge härtenden Strahlung aussetzt,
- d) anschließend die nicht gehärteten Belagbereiche auswäscht und
- e) die den Flächenmustern entsprechenden Ausnehmungen durch ein Abtragverfahren herstellt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als
Abtragverfahren ein chemisches Ätzverfahren eingesetzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als
Abtragverfahren ein Verfahren mit Energiestrahlen aus der Gruppe
Elektronenstrahlen und Laserstrahlen eingesetzt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage
der Grenzfläche (19) zwischen den beiderseitigen Abtragverfahren
zwischen dem 0,2- bis 0,8-Fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,4-
bis 0,6-Fachen der Dicke des Schablonenrohlings gewählt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bei
den Folienzuschnitte zu einer einseitig offenen Tasche vereinigt wer
den, in die der Schablonenrohling vor der Bestrahlung eingesteckt
wird.
23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schablonenrohling auf seiner Kontaktseite (13) mit Durchtritts
kanälen (11, 12, 31) für den Austritt des leittfähigen Materials
versehen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schablonenrohling auf seiner Kontaktseite (13) mit mindestens einer
Ausnehmung (15) für das Einsetzen eines Schabloneneinsatzes (16)
versehen wird.
25. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schablonenrohling auf seiner Auftragseite (14) mit mindestens einer
Ausnehmung (21) für das Einsetzen eines Schabloneneinsatzes (22)
versehen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schablonenrohling auf der Kontaktseite (13) mit Durchtrittskanälen
(11, 31) und der mindestens eine Schabloneneinsatz (22) mit Durch
trittskanälen (11a, 31a) versehen wird, welche Durchtrittskanäle
(11 /11a und 31 /31a) zur Deckung gebracht werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 und 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß für den mindestens einen Schabloneneinsatz (16, 22)
eine geringere Dicke als die des Schablonenrohlings gewählt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der
mindestens eine Schabloneneinsatz (22) aus der Auftragsseite (14)
des Schablonenrohüngs hervorstehend angeordnet wird.
29. Verfahren nach einem der Anspruch 24 und 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mindestens eine Schabloneneinsatz (16, 22) durch
ein Verfahren aus der Gruppe Kleben und Punktschweißen in seiner
Ausnehmung (15, 21) fixiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19926941A DE19926941A1 (de) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Trägermaterial mit Leiterbahnen und gedruckten Lötanschlüssen sowie Verfahren zu deren Herstellung, Druckschablonen hierfür und Verfahren zu deren Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19926941A DE19926941A1 (de) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Trägermaterial mit Leiterbahnen und gedruckten Lötanschlüssen sowie Verfahren zu deren Herstellung, Druckschablonen hierfür und Verfahren zu deren Herstellung |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19926941A1 true DE19926941A1 (de) | 2001-01-04 |
Family
ID=7911097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19926941A Withdrawn DE19926941A1 (de) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Trägermaterial mit Leiterbahnen und gedruckten Lötanschlüssen sowie Verfahren zu deren Herstellung, Druckschablonen hierfür und Verfahren zu deren Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19926941A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1187517A2 (de) * | 2000-09-04 | 2002-03-13 | LaserJob GmbH | Metallschablonen |
WO2017182777A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Tannlin Technology Limited | Printing screen |
-
1999
- 1999-06-14 DE DE19926941A patent/DE19926941A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1187517A2 (de) * | 2000-09-04 | 2002-03-13 | LaserJob GmbH | Metallschablonen |
DE10043471A1 (de) * | 2000-09-04 | 2002-03-28 | Laserjob Gmbh | Metallschablonen |
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DE10043471B4 (de) * | 2000-09-04 | 2004-02-19 | Laserjob Gmbh | Metallschablonen |
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