DE20316711U1

DE20316711U1 - Druckschablone und Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten

Info

Publication number: DE20316711U1
Application number: DE20316711U
Authority: DE
Original assignee: LIMAB GmbH
Current assignee: LIMAB GmbH
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2013-10-30

Abstract

Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einer Arbeitsplatte (6) mit Luftunterdrucksystem, einem Drei-Stift-Aufnahmesystem (2), einem massiven Anpressstück (3), einer Vorrichtung zum Anpressen (5) des massiven Anpressstückes (3), der Druckschablone (1) aus einem flexiblen Material und einer Unterlage (8) als unmittelbarem Substratträger besteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckschablone und eine Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten.
[Stand der Technik]
Druckschablonen werden zum Beispiel bei der Montage von oberflächenmontierten elektronischen Bauelementen (Surface Mounted Devices-SMD's) auf Verbindungssubstrate, insbesondere Leiterplatten und Multilayer, eingesetzt. Dazu wird eine angepasst viskos eingestellte Lotpaste mittels manueller oder automatischer Rakelbewegung durch die entsprechenden Öffnungen der Schablonen gedrückt. In die dadurch entstandenen Lotpastendepots werden die elektronischen Bauelemente gesetzt und anschließend gelötet.
Andere Anwendungsfälle derartiger Schablonen sind das Waferbumping, bei dem auf die Anschlüsse der integrierten Schaltkreise auf dem Wafer mittels der mit Öffnungen strukturierten Schablone Lotpaste definiert aufgetragen und anschließend zu Bumps für die weiteren Montageschritte umschmolzen wird.
Bekannt ist das Auftragen derartiger Pasten mittels strukturierter Siebe (Siebdrucktechnik), wobei die entsprechend viskos eingestellten Pasten durch die Maschen von Metall- oder Kunststoffgeweben gedrückt werden und die nicht benötigten Bereiche durch entsprechende Lacke oder andere Deckschichten geschlossen sind.
Ein weiteres Verfahren verwendet anstelle der strukturierten Siebe Metallschablonen, die je nach verwendetem Metall und Anwendungsfall geätzte oder lasergeschnittene Öffnungen aufweisen.
Der Vorteil. der lasergeschnittenen Edelstahlschablonen besteht darin, dass besonders feine Strukturen realisierbar sind.
Weiterhin bekannt sind Schablonen aus einer mit einer Metallfolie laminierten Kunststofffolie entsprechend DE20022697 U1 und aus Papier entsprechend DE20215298 U1.
Insbesondere beim Einsatz in der Prototypen- und Musterfertigung, die der Serienfertigung vorgelagert sind, bietet der Einsatz von preiswerten Schablonenmaterialien große Kostenvorteile. Mit Metallfolie laminierte Kunststofffolien sind allerdings noch relativ teuer und Papierfolien sind in der Weiterverarbeitung nicht so stabil.
Für den Druckvorgang aller Arten ist bekannt, die Schablonen in unterschiedlichste feste Rahmen einzuspannen, wie beispielhaft in DE20215298 U1 gezeigt wird. Diese Technologie ist umständlich und zeitaufwändig.
[Aufgabe der Erfindung]
Der Erfindung liegt die Aufgaben zugrunde, ein geeignetes Material für die Druckschablone zu verwenden und eine daran angepasste Vorrichtung aufzuzeigen.
Die Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten besteht im wesentlichen aus einer Arbeitsplatte mit Luftunterdrucksystem, einem Drei-Stift-Aufnahmesystem, einem massiven Anpressstück, einer Vorrichtung zum Anpressen des massiven Anpressstückes, der Druckschablone aus Kunststofffolie und einer Unterlage als unmittelbarem Substratträger.
Zur Fixierung des Substrates ist die Arbeitsplatte mit Bohrungen für ein Luftunterdrucksystem versehen, die in eine Luftunterdruckkammer führen, von wo aus mittels einer Hilfseinrichtung, wie einer Vakuumpumpe, ein Luftunterdruck erzeugt wird. Die Stifte des Drei-Stift-Aufnahmesystems sind unsymmetrisch zueinander und in einer Reihe angeordnet.
Das massive Anpressstück wird über die Druckschablone gesteckt und weist in Richtung der Rakelarbeitsfläche unten eine abgerundete Kante auf. Die Vorrichtung zum Anpressen des massiven Anpressstücks übt allgemein eine Druckkraft auf die Druckschablone im Fixierungsbereich des Drei-Stift-Aufnahmesystems und auf das massive Anpressstück aus.
Die Unterlage besteht aus Papier oder einer Kunststofffolie und weist im Bereich des Substrates eine offene Gitterstruktur auf, dessen Maschenweite kleiner oder größer als das Rastermaß der Bohrungen des Luftunterdrucksystems der Arbeitsplatte ist. Die Fläche der unter dem Substrat liegenden Gitterstruktur ist geringfügig größer als das Substrat selbst und weist außerhalb der Gitterstruktur keinerlei Öffnungen oder Perforationen auf.
Als Druckschablonen-Material wird ein rahmenloses flexibles Material, transparent oder nicht transparent, verwendet, das besonders verzugsfrei und dimensionsstabil ist, sich sauber mit einem Laser, vorzugsweise einem UV-Laser schneiden lässt und eine ausreichende chemische Resistenz gegenüber Reinigungsmitteln aufweist. Über die Dicken der Druckschablonen, typischerweise im Bereich von 25μm bis 250μm, und die angepasste Schablonenöffnung wird das zu druckende Pastenvolumen bestimmt. Besonderes Augenmerk ist dabei auf eine möglichst glatte Schneidkante der Öffnung zu legen, damit beim Abziehen bzw. Hochheben der Schablone nach dem Druckvorgang möglichst wenig Paste an den Schneidrändern kleben bleibt.
[Beispiele]
1 zeigt die Druckschablone (1) aus flexiblen Material, z.B. Kunststofffolie, die über ein unsymmetrisches Drei-Stift-Aufnahmesystem (2) in der Lage fixiert und mittels eines massiven Anpressstückes (3) mit einer abgerundeten Kante (4) und einer Vorrichtung zum Anpressen (5) dessen, fest auf die Arbeitsplatte (6) gedrückt wird.
Die Arbeitsplatte (6) weist über einen definierten Arbeitsbereich Bohrungen auf, die zu einer Luftunterdruckkammer führen, so dass durch einen Luftunterdruck beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe ein Substrat (11) angesaugt und somit in einer Lage fixiert werden kann.
Für die Betriebsweise des Druckvorganges werden keine Rahmen für die Kunststofffolie benötigt, wie sie beispielsweise in DE 202 15 298 U1 beschrieben werden.
Das Anheben der Folienschablone erfolgt manuell am Ende der Druckschablone (7), so dass das zu bedruckende Substrat (11) unter die Druckschablone (1) gelegt werden kann. Die abgerundete Kante (4) des massiven Anpressstückes (3) verhindert dabei ein Knicken der Druckschablone (1) an dieser Stelle.
Die Registrierung der Druckschablone (1) zum Substrat (11) erfolgt dadurch, dass das Substrat (11) auf eine dünne Unterlage (8) gelegt wird, die im Bereich des Substrates eine gerasterte offene Gitterstruktur (9) entsprechend 2 aufweist. Außerhalb des Substrates (11) hat die Unterlage keinerlei Öffnungen oder Perforationen. So kann die Unterlage mit dem Substrat solange unter der Schablone verschoben werden bis die Registrierung zwischen den zu bedruckenden Bereichen des Substrates (11) und den entsprechenden Öffnungen der Druckschablone (1) deckungsgleich sind. Ist diese Registrierung erfolgt, so wird das Substrat (11) auf der Arbeitsplatte (6) durch Luftunterdruck fixiert.
Die Bohrungen des Luftunterdrucksystems, die nicht von der Fläche des Substrates (11) geschlossen werden und demzufolge außerhalb liegen, werden durch die Bereiche der Unterlage geschlossen, die keine Öffnungen oder Perforationen aufweisen. So kann keine Nebenluft gezogen werden, welche die Fixierung des Substrates durch Verringerung des Luftunterdruckes gefährden könnte.
Dazu muss die (lichte) Maschenweite (10) der Unterlage größer oder kleiner sein als das Rastermaß der Bohrungen für den Luftunterdruck der Arbeitsplatte (6).
Das Außenmaß der Rasterfläche soll geringfügig größer sein als das Substrat (11) selbst.
Da an die Unterlage keinerlei besondere Anforderungen hinsichtlich Dimensionsstabilität, Feuchtigkeitsaufnahme u.ä. gestellt werden, können hier einfachste und billigste Materialien wie Papier oder Folien zum Einsatz kommen.
Für den Anwender besteht somit das Bearbeitungsset aus einer Folienschablone und einer Unterlage pro Druckdesign und einer einmalig zu realisierenden Vorrichtung mit den dazu passenden Prozess-Schritten.
Das Substrat (11) wird auf den Gitterbereich der Unterlage und das Ganze dann auf den Arbeitsbereich der Arbeitsplatte (6) im Bereich der Bohrungen für das Luftunterdrucksystem gelegt. Die Druckschablone (1) wird über das Drei-Stift-Aufnahmesystem (2) geschoben, mit dem massiven Anpressstück (3) beschwert und mit der Vorrichtung zum Anpressen (5) fixiert, so dass dann die Registrierung von Substrat (11) und Druckschablone (1) manuell durch Verschieben der Unterlage mit Substrat (11) unter der fixierten Druckschablone (1) erfolgen kann. Nach erfolgter Registrierung wird der Luftunterdruck der Arbeitsplatte (6) zugeschaltet, so dass die erfolgte Registrierung fixiert ist und der Druckvorgang erfolgen kann.

1: Druckschablone
2: Drei-Stift-Aufnahmesystem
3: Massives Anpressstück
4: Abgerundete Kante
5: Vorrichtung zum Anpressen
6: Arbeitsplatte
7: Ende der Druckschablone
8: Unterlage
9: Offene Gitterstruktur
10: Maschenweite
11: Substrat

Claims

Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einer Arbeitsplatte (6) mit Luftunterdrucksystem, einem Drei-Stift-Aufnahmesystem (2), einem massiven Anpressstück (3), einer Vorrichtung zum Anpressen (5) des massiven Anpressstückes (3), der Druckschablone (1) aus einem flexiblen Material und einer Unterlage (8) als unmittelbarem Substratträger besteht.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung des Substrates (11) die Arbeitsplatte (6) mit Bohrungen für ein Luftunterdrucksystem versehen ist, die in eine Luftunterdruckkammer führen, von wo aus mittels einer Hilfseinrichtung, wie einer Vakuumpumpe, ein Luftunterdruck erzeugt wird.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte des Drei-Stift-Aufnahmesystems (2) unsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die drei Stifte in einer Reihe angeordnet sind.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das massive Anpressstück (3) über die Druckschablone (1) gesteckt wird und in Richtung der Rakelarbeitsfläche unten eine abgerundete Kante (4) aufweist.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Anpressen (5) des massiven Anpressstücks (3) allgemein eine Druckkraft auf die Druckschablone (1) im Fixierungsbereich des Drei-Stift-Aufnahmesystems (2) und auf das massive Anpressstück (3) ausübt.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage (8) aus Papier oder einer Kunststofffolie besteht.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage (8) im Bereich des Substrates (11) eine offene Gitterstruktur (9) aufweist, dessen Maschenweite (10) kleiner oder größer als das Rastermaß der Bohrungen des Luftunterdrucksystems der Arbeitsplatte (6) ist.
Vorrichtung zum Drucken von viskosen Pasten nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der unter dem Substrat (11) liegenden Gitterstruktur (9) geringfügig größer ist als das Substrat selbst und außerhalb der Gitterstruktur (9) keinerlei Öffnungen oder Perforationen aufweist.
Druckschablone zum Drucken von viskosen Pasten dadurch gekennzeichnet, dass ein rahmenloses flexibles Material verwendet wird.