DE19942054A1

DE19942054A1 - Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung

Info

Publication number: DE19942054A1
Application number: DE1999142054
Authority: DE
Inventors: Michael Zimmer; Bernd Schultheis; Kurt Schaupert
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: ZIMMER, MICHAEL, 66133 SAARBRUECKEN, DE; Schott AG
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten elektrischen Schaltung oder einer Hybridschaltung, wobei auf ein Substrat ein Druckmittel aufgedruckt wird, das Partikel mit elektrischer Leitfähigkeit, ferromagnetischen, piezoelektrischen, dielektrischen, elektrochromen und/oder elektrolumineszenten Eigenschaften aufweist, und ein Druckmittel zum Drucken von elektrischen Schaltungen oder Hybridschaltungen mit Partikeln, die elektrisch leitfähig sind, magnetische, piezoelektrische, dielektrische, elektrochrome und/oder elektrolumineszente Eigenschaften aufweisen. Um die Schaltungen auf einfache Weise flexibel herstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Druckmittel in Form eines Toners auf elektrografischem oder elektrostatischem Wege auf das Substrat aufgedruckt wird. Dabei kann das Druckmittel dergestalt sein, dass es ein elektrografisch verarbeitbarer Toner ist, der Ladungsteuerungsteilchen und Trägersubstanzen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten elek trischen Schaltung oder einer Hybridschaltung, wobei auf ein Substrat ein Druckmittel aufgedruckt wird, das Partikel mit elektrischer Leitfähigkeit, ferromagnetischen, piezoelektrischen, dielektrischen, elektrochromen und/oder elektrolumineszenten Eigenschaften aufweist.

Die Erfindung betrifft auch ein Druckmittel zum Drucken von elektrischen Schaltungen oder Hybridschaltungen mit Partikeln, die elektrisch leitfähig sind, ferromagnetische, piezoelektrische, dielektrische, elektrochrome und/oder elektrolumineszente Eigenschaften aufweisen.

Gedruckte Schaltungen und Hybridschaltungen auf keramischen oder oxidischen Trägern (Substraten) werden derzeit im Siebdruckverfahren hergestellt. Dazu werden Partikel mit bestimmten elektrischen Eigenschaften mit Siebdruckpasten vermischt. Die Siebdruckpasten werden durch die Maschen von speziell ange fertigten Siebdruck-Sieben mittels eines Ratzels hindurch gedrückt. Hinter dem Sieb fallen die Siebdruckpasten dann auf das Substrat. Die Siebdrucksiebe entsprechen hinsichtlich des Maschenbildes dem Layout der zu druckenden Schaltung bzw. Teilschaltung. Unterschiedliche elektrische Bauteile werden mit unterschiedlichen Sieben und Siebdruckpasten erstellt. Demnach sind üblicher weise zur Erstellung einer gedruckten Schaltung mehrere Einzeldruckschritte erforderlich. Nach jedem Druckschritt werden die auf das Substrat aufgebrach ten Schichten getrocknet bzw. bei erhöhter Temperatur eingebrannt.

Wenn nun bei einer Schaltung, die nach dem vorstehenden Verfahren gedruckt wurde, eine Layoutänderung erfolgen soll, so sind die Siebdrucksiebe neu zu erstellen, was einen erheblichen Aufwand verursacht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem gedruckte Schaltungen bzw. Hybridschaltungen kostengüns tig und flexibel hergestellt und gegebenenfalls Schaltungsanpassungen auf einfache Weise durchgeführt werden können.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Druckmittel der vorerwähnten Art zu schaffen, mit dem sich gedruckte Schaltungen bzw. Hybridschaltungen kosten günstig und flexibel herstellen oder abändern lassen.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Druckmittel in Form eines Toners auf elektrografischem oder elektrostati schem Wege auf das Substrat aufgedruckt wird.

Anstatt dem herkömmlichen Siebdruckverfahren wird ein elektrografisches Druckverfahren beschrieben, wie es beispielsweise in abgewandelter Form bei Papier-Kopierern eingesetzt wird. Das zu verdruckende Druckmittel wird auf eine Kopierwalze unter Einwirkung elektrostatischer Kräfte aufgebracht. Die Kopier walze wurde hierzu vorab beispielsweise mit einem Laserstrahl zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsbildes bearbeitet. Das elektrostatische Ladungs bild entspricht dabei dem Bild (evtl. seitenverkehrt) der Schaltung oder Teil schaltung. Das auf der Kopierwalze anhaftende Druckmittel kann anschließend direkt oder über Zwischenwalzen auf das Substrat, das als Leiterplatte ausge bildet sein kann, aufgebracht werden. Es ist auch möglich, das Druckmittel auf ein Substrat aufzudrucken, das als Zwischenträger ausgebildet ist, beispiels weise als Folie. Der Zwischenträger kann dann (ähnlich wie bei einem Abzieh bild) auf die zu bedruckende Fläche aufgelegt und dann das Druckmittel über tragen werden.

Erfindungsgemäss kann auch vorgesehen sein, dass auf dem oder im Bereich des zu bedruckenden Substrats (Leiterplatte, Zwischenträger usw.) ein elek trostatisches Ladungsbild erzeugt wird. Dieses entspricht wiederum der ge druckten Schaltung oder Teil-Schaltung. Die Tonerteilchen des in Form eines Toners vorliegenden Druckmittels sind mit Ladungsträgern ausgestattet und werden deshalb von dem Ladungsbild angezogen, bis sie sich auf dem Substrat absetzen.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können gedruckte Schaltungen bereits in kleinsten Losgrößen kostengünstig hergestellt werden. Hierzu muss das Teil- Schaltungsbild lediglich auf die Kopierwalze aufgebracht werden bzw. ein elek trostatisches Ladungsbild erzeugt werden. Dies kann beispielsweise unter Zuhil fenahme der konventionellen Kopiertechnik oder mittels eines Computers erfol gen. Das Schaltungsbild lässt sich auf einfache Weise auch abändern, wozu le diglich das Ladungsbild zu ändern ist.

Gemäss einer möglichen Erfindungsausgestaltung ist vorgesehen, dass der To ner mittels einer Korona, die auf der der Druckfläche des Substrats abgewand ten Substratseite angeordnet ist, auf die Druckfläche angebracht wird. Die Korona überwindet dabei die Haftkräfte, mit der das Druckmittel auf der Kopier walze oder einem sonstigen Träger anhaftet.

Ein mögliches Verfahren kann dergestalt sein, dass der auf dem Substrat auf gebrachte Toner unter Temperatureinwirkung fixiert wird. Dies kann beispiels weise unter Zuhilfenahme einer Fixierwalze geschehen.

Komplexe Schaltungen lassen sich dann verwirklichen, wenn vorgesehen ist, dass in zwei oder mehreren aufeinander folgenden Druckschritten unterschied liche Toner auf das Substrat zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Bauteile aufgebracht werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch insbesondere einsetzen, wenn eine bereits vorhandene (Teil-)Schaltung ergänzt werden soll.

Eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeich net, dass die gedruckte oder teilgedruckte Schaltung mittels einer Prüfvor richtung vermessen wird, dass die ermittelten Messdaten einem Soll-Ist-Ver gleich unterzogen werden, und dass bei Vorliegen einer aus dem Soll-Ist- Vergleich hervorgehenden Differenz eine Steuereinrichtung, die als elektrosta tische oder elektrografische Druckbild steuert, korrigiert wird. Auf diese Weise kann beispielsweise auch eine Qualitätskontrolle der Schaltung durchgeführt und hierbei gegebenenfalls direkt in den Fertigungsablauf eingegriffen werden.

Die das Druckmittel betreffende, vorstehend beschriebene Aufgabe wird da durch gelöst, dass das Druckmittel ein elektrografisch verarbeitbarer Toner ist, der Ladungssteuerungsteilchen und Trägersubstanzen aufweist. Dieses Druck mittel lässt sich insbesondere auch in einer der vorstehenden erfindungsge mässen Verfahrensvarianten verarbeiten.

Bevorzugterweise ist dabei vorgesehen, dass die Trägersubstanzen Haftvermitt lungsstoffe, organische und/oder anorganische Flussmittel aufweisen. Die Haft vermittlerhilfsstoffe verbessern das Anhaften des noch nicht fixierten Toners. Je nach Auslegung lässt sich das Substrat dann auch handhaben, beispielsweise transportieren, bevor es fixiert wird. Dies ist beispielsweise dann von Bedeu tung, wenn das Druckmittel auf einen Zwischenträger ("Abziehbildtechnik") auf gebracht wird.

Flussmittel können notwendig sein, um möglichst homogene elektrische Bauteile erzeugen zu können. Die elektrischen Bauteile haben dann mit geringen Toleran zen reproduzierbare Kennwerte.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der Toner als Zwei-Komponenten-Toner ausgebildet ist. Hierbei werden die Ladungssteuerungsmittel (beispielsweise Eisenspäne) nicht auf die Schaltung mit übertragen.

Eine mögliche Erfindungsausgestaltung ist derart, dass die Partikel von B₂O₃-, Bi₂O₃- oder TiO₂-Keramiken zur Bildung von Kondensatoren oder aus Cermet- Keramik zur Bildung von Widerständen oder aus ferritischem Pulver zur Bildung von Induktivitäten oder aus kollodialem Platin, Silber oder Gold zur Bildung temperaturstabiler Leiterbahnen gebildet sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten elektrischen Schaltung oder einer Hybridschaltung, wobei auf ein Substrat ein Druckmittel aufge druckt wird, das Partikel mit elektrischer Leitfähigkeit, ferromagnetischen, piezoelektrischen, dielektrischen, elektrochromen und/oder elektrolumi neszenten Eigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel in Form eines Toners auf elektrografischem oder elektrostatischem Wege auf das Substrat aufgedruckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner mittels einer Korona, die auf der der Druckfläche des Substrats abgewandten Substratseite angeordnet ist, auf die Druckfläche angebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Substrat aufgebrachte Toner unter Temperatureinwir kung fixiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei oder mehreren aufeinander folgenden Druckschritten unter schiedliche Toner auf das Substrat zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Bauteile aufgebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine gedruckte Teil-Schaltung aufweist, die mit dem Toner in einem oder mehreren elektrografischen oder elektrostatischen Druckschritten ergänzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die gedruckte oder teilgedruckte Schaltung mittels einer Prüfvor richtung vermessen wird,
dass die ermittelten Messdaten einem Soll-Ist-Vergleich unterzogen wer den, und
dass bei Vorliegen einer aus dem Soll-Ist-Vergleich hervorgehenden Dif ferenz eine Steuereinrichtung, die als elektrostatische oder elektrogra fische Druckbild steuert, korrigiert wird.

7. Druckmittel zum Drucken von elektrischen Schaltungen oder Hybridschal tungen mit Partikeln, die elektrisch leitfähig sind, ferromagnetische, piezoelektrische, dielektrische, elektrochrome und/oder elektrolumines zente Eigenschaften aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel ein elektrografisch verarbeitbarer Toner ist, der Ladungssteuerungsteilchen und Trägersubstanzen aufweist.

8. Druckmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägersubstanzen Haftvermittlungsstoffe, organische und/oder anorganische Flussmittel aufweisen.

9. Druckmittel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner als Zwei-Komponenten-Toner ausgebildet ist.

10. Druckmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel von B₂O₃-, Bi₂O₃- oder TiO₂-Keramiken zur Bildung von Kondensatoren oder aus Cermet-Keramik zur Bildung von Widerständen oder aus ferritischem Pulver zur Bildung von Induktivitäten oder aus kollodialem Platin, Silber oder Gold zur Bildung temperaturstabiler Leiterbahnen gebildet sind.