DE202005007549U1

DE202005007549U1 - Druckschablone

Info

Publication number: DE202005007549U1
Application number: DE200520007549
Authority: DE
Original assignee: Cadilac Laser Cad Ind Las GmbH; Cadilac Laser Cad Industrial Lasercutting GmbH
Current assignee: Cadilac Laser Cad Ind Las GmbH; Cadilac Laser Cad Industrial Lasercutting GmbH
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2015-05-13

Abstract

Druckschablone (1), insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Schaltungsträgern auf beispielsweise Keramik- oder Leiterplatten und/oder bei der Leiterplattenbestückung, mit mindestens einer Schablonenöffnung (4), die einen Materialdurchtritt eines Druckmediums ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenöffnung (4) eine Siebstruktur (5) unter Bildung von stegartigen Strukturbereichen (6) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckschablone, insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Schaltungsträgern auf beispielsweise Keramik- oder Leiterplatten und/oder bei der Leiterplattenbestückung im Bereich der Elektronik oder Elektrotechnik, mit mindestens einer Schablonenöffnung, die einen Materialdurchtritt eines Druckmediums ermöglicht.
Eine derartige Druckschablone wird häufig in Verbindung mit dem sogenannten SMD-Verfahren (Surface mounted device) eingesetzt, bei dem Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen bestückt werden. Dazu werden die Leiterplatten zunächst mittels Schablonendrucktechnik gemäß einer vorgegebenen Druckstruktur mit einer Druck- oder Lotpaste oder mit einem Kleber versehen. Dabei wird die Lotpaste bzw. eine Klebepaste mittels einer sogenannten Rakel durch der Druckstruktur entsprechende Öffnungen der Druckschablone hindurch auf die Leiterplatte aufgebracht, so dass dort Löt- oder Klebepunkte, sogenannte Pads oder Lotpastendepots gebildet sind, in die die Bauteile mittels einer Bestückungsmaschine eingesetzt werden.
Eine hierfür eingesetzte Druckschablone besteht im Wesentlichen aus einem Schablonenblech, das in einem formsteifen Rahmen verspannt ist. Das Schablonenblech weist eine Anzahl von Öffnungen oder Freischnitten auf, die in deren Gesamtheit das Druckbild oder die Druckstruktur bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere auch bei relativ großen Schablonenöffnungen formstabile Druckschablone anzugeben. Die Druckschablone soll dabei auch für pastöse Druckmedien geeignet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. So ist innerhalb der Druckschablone die gewünschte Druckkontur, beispiels weise ein flächiger Leiterzug, als Sieb- oder Siebdruckgewebe simuliert. Dazu ist die Druckschablone im Bereich der insbesondere einer vorgebbaren Druckstruktur entsprechenden Schablonenöffnung derart mit einer siebartigen Struktur versehen, dass in der Schablonenöffnung stegartige Strukturbereiche geschaffen sind.
Die Simulation eines Siebdruckgewebes in das Schablonenmaterial führt im Vergleich zu einer strukturlosen und somit stegfreien Schablonenöffnung zu einer erheblich höheren Stabilität, da die stegartigen Strukturbereiche als Schablonenmaterial innerhalb der Schablonenöffnung verbleibenden und deren Öffnungskanten zumindest teilweise untereinander verbinden.
Die bevorzugt ein Siebdruckgewebe simulierende Siebstruktur kann praktisch beliebige geometrische Lochformen aufweisen. Dabei kann die Lochgeometrie symmetrisch oder asymmetrisch sein. Zweckmäßig sind hierbei runde, schlitzartige, mehreckige oder wabenförmige Strukturen. Denkbar sind jedoch auch beliebige, individuelle und/oder von Strukturloch zu Strukturloch verschiedene Lochformen.
Eine Strukturierung der Schablonenöffnung ist bei einer Druckschablone mit Metalldrahtgewebe und darauf aufgebrachtem Schablonenmaterial prinzipiell auch dadurch erreichbar, dass insbesondere innerhalb großer Schablonenöffnungen das Gewebematerial verbleibt, also nicht entfernt wird. Vorzugsweise bildet jedoch die in das Schablonenmaterial eingebrachte Siebstruktur die Schablonenöffnung. Dazu werden in das Schablonenmaterial die die Siebstruktur darstellenden Strukturlöcher eingebracht, die dann in deren Gesamtheit die eigentliche Schablonenöffnung für das Druckmedium bilden. Die stegartigen Strukturbereiche der Schablonenöffnung sind somit bevorzugt einstückiger oder einteiliger Bestandteil des Schablonenmaterials.
Hierzu besonders zweckmäßig ist eine mit einem Schablonenrahmen verspannte Schablone in Form einer Schablonenfolie, die aus Metall, aus Kunststoff, aus Papier oder aus einer Metall-Kunststoff-Verbindung (Komposit) bestehen kann. Hier zu besteht die Schablone aus einer mit einer Metallfolie laminierten Kunststofffolie, wobei zweckmäßigerweise die Kunststofffolie eine Dicke von 10μm bis 300μm und die Metallfolie eine Dicke von 10μm bis 100μm aufweist. In diese mit dem Schablonenrahmen verspannte Schablonenfolie ist die Siebstruktur unter Bildung der Schablonenöffnung, vorzugsweise mittels Laser, eingeschnitten.
Der Rahmen der Druckschablone kann auch als Spannrahmen, insbesondere als Wechselspannrahmen mit einer Haltestruktur ausgeführt sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Schablone außenrandseitig mit einer komplementären Gegenstruktur versehen, die in die am Spannrahmen vorgesehene Haltestruktur eingreift. Hierzu ist der Außenrand der Schablone umlaufend mit einer Vielzahl von beispielsweise schlitzartigen Öffnungen nach Art einer Randlochung versehen, die von auf einer Rahmenoberseite angeordneten und mit diesen fluchtenden Stiften durchsetzt werden. Der Rahmen selbst kann einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein, wobei bei einer zweiteiligen Rahmenausführung ein Tragrahmenteil die die komplementären Öffnungen der Schablone durchgreifenden Stifte aufweist, die von einem weiteren Rahmenteil abgedeckt sind.
Bei einer derartigen Druckschablone kann auf einfache Art und Weise innerhalb einer Schablonenöffnung mit simuliertem Siebdruckgewebe auch ein solcher Flächenbereich des Schablonenmaterials geschaffen werden, in dem ein Materialdurchtritt des Druckmediums verhindert werden soll. Dies wird dadurch erreicht, dass ein entsprechender inselartiger Schablonen- oder Flächenbereich innerhalb der Schablonenöffnung in die Siebstruktur integriert ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung eine Druckschablone mit einer Schablonenöffnung mit simuliertem Siebdruckgewebe.
2 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Druckschablone mit Metalldrahtgewebe,
3 ausschnittsweiße in perspektivischer Darstellung eine Druckschablone mit einem Spannrahmen, und
4 bis 11 unterschiedliche Siebstrukturen einer Schablonenöffnung der Druckschablone.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Druckschablone 1 mit einem Rahmen 2 und einer mit diesem verspannten Schablone 3 zur vorteilhaften Verwendung bei der Schaltungsträgerherstellung, Leiterplattenbestückung und/oder beim Waver-Bumping. Die Schablone 3 ist eine Metallfolie, eine Kunststofffolie, eine Papierfolie oder eine Kompositfolie.
In die Schablone 3 ist, insbesondere mittels Laserbearbeitung, eine Schablonenöffnung 4 mit einer Siebstruktur 5 eingebracht. Die Siebstruktur 5 bildet innerhalb der Schablonenöffnung 4 stegartige Strukturbereiche 6. Innerhalb der Schablonenöffnung 4 ist dadurch ein Siebdruckgewebe simuliert. Die Schablone 3 kann auch mehrere Schablonenöffnungen 4 aufweisen, die dann in deren Gesamtheit ein gewünschtes oder vorgegebenes Druckbild oder eine entsprechende Druckstruktur darstellen.
Die beispielhaft L-förmig gestaltete Schablonenöffnung 4 kann im Bereich der Leiterplattenbestückungstechnik ein flächiger Leiterzug sein. Die relativ großflächige Schablonenöffnung 4 wird hierbei durch die von der Siebstruktur 5 gebildeten stegartigen Strukturbereiche 6 gegen ein ungewünschtes Verwinden oder Verbiegen des Schablonenmaterials, insbesondere im Bereich der Schablonenöffnung 4, stabilisiert. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Verwendung von pastösen oder viskosen Druckmedien, die z. B. mittels eines Rakels durch die Strukturöffnungen und damit durch die Schablonenöffnung 4 hindurch auf eine Leiterplatte aufgebracht werden sollen.
2 zeigt ausschnittsweise eine Druckschablone 1 mit einer unter Zwischenlage eines Metalldrahtgewebes 7 auf den Schablonenrahmen 2 aufgebrachten Schablone 3.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist der Rahmen der Druckschablone 1 ein sogenannter Spannrahmen 2^` mit einem Rahmengrundkörper 2a und einer Rahmenabdeckung 2b. Der Rahmengrundkörper 2a weist umlaufend eine Vielzahl von Stiften 2c oder dgl. auf, die korrespondierende und nach Art einer Randlochperforierung außenrandseitig vorgesehene Öffnungen 3c der Schablone 3 durchsetzen. Die Abdeckung 2b kann an den Rahmengrundkörper oder Tragrahmen 2a angelenkt oder aber auch als separates Teil bereitgestellt sein. Auch kann die Abdeckung 2b entfallen, so dass dann bei der Bestückung einer Leiterplatte die dieser zugewandte Oberseite der Schablone 3 eine durchgehend plane oder ebene Oberfläche der Druckschablone 1 darstellt.
Die Schablone 3 kann auch eine mit einer Metallfolie 3a laminierte, plattierte oder beschichtete Kunststofffolie 3b sein. Dabei ist die Metallfolie 3a der Rahmeninnenseite zugewandt, während die Kunststofffolie 3b die in den 1 bis 3 sichtbare Oberseite der Druckschablone 1 bildet. Die Kunststofffolie oder -schicht 3b der Schablone 3 besteht aus Polyimid und ist etwa 20μm bis 300μm dick, während die Dicke der Metallfolie bzw. -schicht 3a etwa 10μm bis 50μm beträgt.
Die 4 bis 10 zeigen unterschiedliche Siebstrukturen 5 innerhalb der Schablonenöffnung 4. So sind in den 4 und 5 runde bzw. quadratische Strukturöffnungen oder Löcher 8 unter Bildung entsprechender Strukturstege 6 dargestellt. Die 6 zeigt Felder mit jeweils mehreren schlitzartigen und von Feld zu Feld – im vorliegenden Ausführungsbeispiel um 90° – gegeneinander versetzten Löchern oder Öffnungen 8. 7 zeigt eine wabenartige Siebstruktur 5 mit hexagonalen Löchern 8. Die 8 zeigt rautenförmige Löcher 8 zur Bildung der Siebstruktur 5, während die 9 unterschiedlich ausgestaltete und unregelmäßig angeordnete gerundete Öffnungen oder Strukturlöcher 8 zeigt. 10 zeigt eine pflaster- oder klinkenartige Siebstruktur 5 mit gegeneinander kammartig versetzen, rechteckigen und/oder quadratischen Lochöffnungen 8.
11 zeigt eine Ausführungsform mit einem innerhalb der Schablonenöffnung 4 verbleibenden Materialbereich 10 der Schablone 3. Dieser Materialbereich 10 ist beispielhaft kreisförmig dargestellt. Die diesen umgebende Siebstruktur 5 stabilisiert mit deren stegartigen Strukturbereichen 6 den Materialbereich 10 zuverlässig innerhalb der Schablonenöffnung 4. Der Materialbereich 10 kann auch im Bereich einer Öffnungskante 11 (1) der Schablonenöffnung 4 angeordnet sein.
Die Dicke der Schablone 3 beträgt ca. 30μm bis 400μm. Die durch die Löcher oder Strukturöffnungen 8 und die stegartigen Strukturbereiche 6 gebildete Siebstruktur 5 der oder innerhalb der Schablonenöffnung 4 entspricht einer Gewebestruktur von insbesondere 50μm bis 400μm.

Claims

Druckschablone (1), insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Schaltungsträgern auf beispielsweise Keramik- oder Leiterplatten und/oder bei der Leiterplattenbestückung, mit mindestens einer Schablonenöffnung (4), die einen Materialdurchtritt eines Druckmediums ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenöffnung (4) eine Siebstruktur (5) unter Bildung von stegartigen Strukturbereichen (6) aufweist.
Druckschablone nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ein Siebdruckgewebe simulierende Siebstruktur (5).
Druckschablone nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine runde, schlitzartige, mehreckige oder wabenartige Siebstruktur (5).
Druckschablone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in ein Schablonenmaterial eingebrachte Siebstruktur (5) die Schablonenöffnung (4) bildet.
Druckschablone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stegartigen Strukturbereiche (6) der Schablonenöffnung (4) einstückiger Bestandteil des Schablonenmaterials sind.
Druckschablone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Materialdurchtritt des Druckmediums verhindernder Schablonenbereich (11) innerhalb der Schablonenöffnung (4) in die Siebstruktur (5) integriert ist.
Druckschablone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit einem Schablonenrahmen (2) verspannte Schablone (3), in welche die Siebstruktur (5) zur Bildung der Schablonenöffnung (4), vorzugsweise mittels Laser, eingebracht ist.
Druckschablone nach Anspruche 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schablonenrahmen (2) ein Spannrahmen (2) ist.
Druckschablone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (3) außenrandseitig mittels einer Vielzahl von am Umfang des Spannrahmens (2) vorgesehenen Stiften (2c) durchsetzt und vom Spannrahmen (2) unter Vorspannung gehalten ist.
Druckschablone nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (3) aus einer mit einer Metallfolie (3a) laminierten Kunststofffolie (3b) besteht, wobei die Kunststofffolie (3b) eine Dicke von 10μm bis 300μm und die Metallfolie (3a) eine Dicke von 10μm bis 100μm aufweist.