DE2051728A1

DE2051728A1 - Method for making a metal stencil

Info

Publication number: DE2051728A1
Application number: DE19702051728
Authority: DE
Inventors: Lodewijk St Anthonis Anseirode (Niederlande)
Original assignee: Stork Amsterdam NV
Current assignee: Stork Amsterdam NV
Priority date: 1969-10-31
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1971-05-13
Also published as: AT305317B; US3681208A; DE2051728B2; NL6916484A; GB1276829A; DE2051728C3; NL165686C; FR2066757A5; NL165686B

Description

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ρ 3591 /Be ²¹· October 1970ρ 3591 / Be ²¹ October 1970

Stork-Amsterdam N.V.
Sportlaan 198,
Amstelveen, NiederlandeStork-Amsterdam NV
Sportlaan 198,
Amstelveen, Netherlands

Verfahren zum Herstellen einer MetallschabloneMethod of making a metal template

Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Metallschablone aus einer perforierten ersten Schicht und einer aus Drähten zusammengesetzten zweiten Schicht.The invention relates mainly to a method of making a metal stencil from a perforated first Layer and a second layer composed of wires.

Bisher hat man Metallschablonen so hergestellt, daß zwei Gazestücke erst zylindrisch gebogen, dann befestigt und übereinander angeordnet wurden. Dabei besteht der innere ifrlinder aus
einer als Stützzylinder dienenden festen Gaze. Rings um den
durch Löten oder Schweißen gebildeten Innenzylinder wird eine
feinere Gaze gespannt. Diese kann aus einem flachen Gewebe bestehen, das durch Verleimung in zylindrischer Form gehalten
wird, oder sie ist als nahtlos geflochtener zylindrischer
Schlauch ausgebildet.So far, metal templates have been manufactured in such a way that two pieces of gauze are first bent into a cylindrical shape, then attached and placed one on top of the other. The inner ifrlinder consists of
a solid gauze serving as a support cylinder. All around the
The inner cylinder formed by soldering or welding becomes a
finer gauze stretched. This can consist of a flat fabric that is held in a cylindrical shape by gluing
is, or it is as seamlessly braided cylindrical
Hose formed.

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Das bisherige Verfahren hat den Vorteil, daß für die äußere "Schicht eine sehr feine Gaze gewählt werden kann. Ein bedeutender Nachteil beruht jedoch darin, daß während des Drucks die innerhalb der Schablone vorhandene Bakel wegen des Stützzylinders an dem eigentlichen Schablonenzylinder nicht unmittelbar anliegen kann, wodurch der Druckvorgang und damit die Qualität des Produkts stark beeinträchtigt wird.The previous method has the advantage that a very fine gauze can be selected for the outer "layer. An important one However, the disadvantage lies in the fact that the Bakel present inside the stencil because of the support cylinder during printing can not directly rest on the actual stencil cylinder, whereby the printing process and thus the quality of the product is severely affected.

Ein anderer früherer Vorschlag sieht vor, galvanisch auf einer Matrize Metall abzuscheiden, welche mit einem Haster von nichtleitenden, über die Metalloberfläche nicht herausragendei-Punkten Versehen ist. An den Stellen dieser Punkte setzt sich kein Metall ab. Von den Rändern her wird jedoch allmählich Metall im Bereich der nichtleitenden Rasterpunkte abgeschieden. Dies hat zur Polge, daß der Durchmesser der Perforation immer kleiner wird, je mehr die Dicke der abgelagerten Metallschicht anwächst. Die feinste Schablone, die auf diese.Weise hergestellt werden kann, ist mit etwa 1600 bis 2000 Perforationen je cm versehen. Der Durchmesser der Löcher beträgt dann nur 40 bis 50 pm bei einer Wandstärke von etwa 80 pm. Will man eine feinere Schablone herstellen, so erfordert dies die Herstellung eines noch dünneren Siebzylinders· Dessen Lebensdauer ist jedoch infolge der Zerbrechlichkeit einer derartigen Schablone sehr kurz. Ss ist deshalb'in der Praxis technisch kaum möglich, so mehr als etwa 2500 Perforationen je cm zu erzeugen. Another earlier proposal provides for the galvanic deposition of metal on a die, which is provided with a haster of non-conductive i-points that do not protrude beyond the metal surface. No metal is deposited at these points. From the edges, however , metal is gradually deposited in the area of the non-conductive grid points. The consequence of this is that the diameter of the perforation becomes smaller and smaller, the more the thickness of the deposited metal layer increases. The finest stencil that can be made in this way has around 1600 to 2000 perforations per cm . The diameter of the holes is then only 40 to 50 μm with a wall thickness of about 80 μm. If a finer stencil is to be produced, this requires the production of an even thinner screen cylinder. However, its service life is very short due to the fragility of such a stencil. It is therefore technically hardly possible in practice to produce more than about 2500 perforations per cm.

Dem soeben beschriebenen Verfahren entspricht ein weiteres, bei dem die nichtleitenden Rasterpunkte auf der Oberfläche einer glatten Matrize nach einem fotografischen Verfahren angebracht werden. · The method just described corresponds to another in which the non-conductive raster points are applied to the surface of a smooth matrix using a photographic method. ·

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Infolge eintretender Verwicklungen beim Abschieben einer derartigen Schablone von der Matrize findet dieses Verfahren jedoch nur zum Herstellen einer gemusterten Schablone Anwendung, von denen nur eine oder einige Exemplare benötigt werden. Außerdem muß beim Anbringen der Rasterpunkte auf fotografischem Wege ein flacher fotografischer Film verwendet werden, der beim Wickeln um die zylindrische Matrize eine Naht bildet, welche die Anwendungsfähigkeit dieses Verfahrens erheblich beschränkt.As a result of entanglements when pushing off such Template from the die, however, this method is only used to produce a patterned template, of which only one or a few copies are required. In addition, when attaching the halftone dots on photographic Ways a flat photographic film can be used which, when wrapped around the cylindrical die, forms a seam which the applicability of this procedure is considerably limited.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen einer Schablone mit genügender Festigkeit trotz sehr feinen Durchlöcherungen, dank deren sehr scharfe Druckerzeugnisse erhalten werden können«An important object of the invention is to provide a method for making a stencil with sufficient strength despite very fine perforations, thanks to which very sharp printed products can be obtained «

-Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß man auf einer Matrize mit einer zweidimensional gebogenen und elektrisch leitenden, mit einem Raster aus isolierendem Material versehenen Oberfläche eine einzige Reihe sehr dünner, mit einigem Abstand voneinander liegender Drähte anbringt, daß man galvanisch Metall auf der Matrize abscheidet, bis eine Verankerung des Drahtes in der niedergeschlagenen Metallschicht zustandekommt, und daß man die hergestellte Schablone von der Matrize entfernt.In a method of the type mentioned at the outset, according to the invention provided that one is on a die with a two-dimensionally curved and electrically conductive, with a grid made of insulating material a single row of very thin, spaced apart from each other Wires are attached that one electrodeposits metal on the die until an anchorage of the wire in the depressed Metal layer comes about, and that one has the produced Template removed from the die.

Durch diese Maßnahmen wird ein ganz neuer Schablonentyp erhalten, der viel feinere Lochanordnungen erlaubt, während die erwähnten Nachteile vermieden werden und die Rakel dicht an die druckende Außenfläche der Schablone gelangen kann. Nach demThrough these measures a completely new type of stencil is obtained, which allows much finer hole arrangements while avoiding the disadvantages mentioned and the doctor blade close to the printing outer surface of the stencil can get. After this

. erf.indungsgemäßen Verfahren ist die Schablone gleichsam aus zwei unterschiedlichen zu einem Ganzen vereinigten Materialien aufgebaut, wobei die Durchlöcherung bzw. Perforation auf der. According to the method according to the invention, the template is as it were two different materials combined to form a whole, with the perforation on the

. inneren Seite im allgemeinen nicht gleich derjenigen auf der äußeren Seite ist.. inner side is generally not the same as that on the outer side.

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Mithin entsteht ein Siebzylinder oder eine Schablone, die auf der Innenseite ein Easter entsprechend der Matrize und auf der Außenseite ein geschlitztes Raster aufweist, das aus parallel zueinander verlaufenden, nebeneinander liegenden Drähten bzw. Stegen und dazwischen befindlichen Schlitzen besteht.This creates a screen cylinder or a stencil that is on the inside has an Easter corresponding to the die and on the outside a slotted grid that consists of parallel wires running next to each other or webs and slots therebetween.

Die Erfindung beruht auch darauf, daß zum Auffangen der Kräfte lotrecht zur Rakeleinrichtung eine Wanddicke genügt, die nur 25 bis 33 % derjenigen beträgt, welche zum Aufnehmen der in Querrichtung einwirkenden Reibungskräfte der Rakel erforderlich ist. Letztere Kraft samt der von dem zu bedruckenden Material W auf die Schablone ausgeübten Kraft wird dann von den Drähten aufgefangen. Hierdurch kann die üblicherweise bei galvanischen Schablonen benötigte Stärke von 80 um auf 25 bis 30 um herabgesetzt werden, wobei gleiche Festigkeit und Lebensdauer der Schablone aufrechterhalten bleiben.The invention is also based on the fact that to absorb the forces perpendicular to the squeegee device, a wall thickness is sufficient which is only 25 to 33 % of that which is necessary to absorb the frictional forces of the squeegee acting in the transverse direction. The latter force together with the force exerted on the stencil by the material W to be printed is then absorbed by the wires. As a result, the thickness usually required for electroplating stencils can be reduced from 80 μm to 25 to 30 μm, while the same strength and service life of the stencil are maintained.

Eine sehr vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man, indem eine zylindrische Matrize benutzt wird und die Anordnung der Reihe von Drähten durch schraubenlinienförmiges Winden mindestens eines Drahtes um die Matrize erfolgt. Hierdurch kann in sehr einfacher Weise eine straffe Wicklung des Drahtes um die Matrize -erzielt werden, wobei auch ein sehr genau-P er gegenseitiger Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Drahtwindungen aufrechterhalten werden kann.A very advantageous variant of the method according to the invention obtained by using a cylindrical die and arranging the row of wires by helical At least one wire is wound around the die. This allows a tight winding of the in a very simple manner Wire around the die -being achieved, with a very accurate -P he mutual distance between the successive turns of wire can be sustained.

Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benötigte Draht bzw. die Drähte kann bzw. können eine nahezu beliebige Zusammensetzung aufweisen, jedoch findet vorzugsweise ein Draht aus leitendem Material oder mit einer leitenden Oberfläche Anwendung. The wire or wire required in the method according to the invention the wires can or can have almost any desired composition, but a wire is preferably used conductive material or with a conductive surface application.

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Letzteres verbessert die Einbettung und erleichtert den Verlauf der galvanischen Metallabscheidung. Ein nichtleitender Draht wird vorzugsweise dann verwendet, wenn die mechanische Belastung der herzustellenden Schablone in Richtung der Rakel gering ist und man bei einer gegebenen Anzahl von Windungen je Einheit der Matrizenlänge auf einen möglichst großen Abstand zwischen den Drahtwindungen hohen Wert legt.The latter improves the embedding and facilitates the electrodeposition process. A non-conductive one Wire is preferably used when the mechanical load on the stencil to be produced is in the direction of the squeegee is small and one with a given number of turns per unit of the die length to the greatest possible distance attaches great importance to between the wire windings.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorteilhaft eine Matrize mit einem Raster benutzt werden, das im wesentlichen senkrecht zur Krümmung der Matrizenoberfläche verlaufende Nuten aufweist. Die Breite dieser Nuten bestimmt dann die eine Abmessung der herzustellenden Durchlöcherungen, während der gegenseitige Abstand der nebeneinander liegenden Drähte die andere Abmessung festlegt.According to a further development of the invention, a die with a grid can advantageously be used that essentially Grooves running perpendicular to the curvature of the die surface having. The width of these grooves then determines the one dimension of the perforations to be produced during the mutual spacing of the wires lying next to one another defines the other dimension.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments based on the drawing. Show in it:

Pig. 1 eine Ausschnittvergrößerung aus einer Draufsicht auf die Schablone nach der ** Erfindung,Pig. 1 an enlarged detail from a top view of the template according to the ** invention,

Pig. 2 Pig. 2

und 3 O'e einen Längsschnitt nach der Linie II-II bzw. III-III in Pig. 1, - and 3 O'e a longitudinal section along the line II-II or III-III in Pig. 1, -

Pig. 4Pig. 4th

bis 6 Je einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schablone,to 6 each have a cross section through an inventive Template,

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Pig. 7 einen Schnitt durch eine in herkömmlicher Weise hergestellte Schablone undPig. 7 shows a section through a template produced in a conventional manner and

Fig. 8, eine schematisierte, verkleinerte Ansicht einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.8, a schematic, reduced view of a device for carrying out the method according to the invention.

Auf einer aus Metall verfertigten zylindrischen Matrize 1 ist durch Ätzen oder auf mechanischem Wege, z.B. mittels einer Bändelwalze, ein Raster mit seichten Vertiefungen oder Nuten 2 angebracht, welche durch ein isolierendes Material wie Email oder Kunstharz aufgefüllt sind. Fig. 1 zeigt eine besondere Ausführungsform, bei der diese Nuten 2 eine Breite von 250 um und eine Länge von 1000 um haben. Zwischen den Nuten 2 sind Stege mit einer Breite von 30 um freigelassen. Die Längsachse der Nuten 2 erstreckt sich parallel zur Längsaahse 5 der Matrize (Fig. 8). Dann wird die Metalloberfläche des Zylinders 1 nach einem in der Galvanotechnik bekannten Verfahren derart passiviert, daß später darauf niedergeschlagenes Metall nicht daran haftet.On a cylindrical die 1 made of metal by etching or by mechanical means, e.g. by means of a ribbon roller, a grid with shallow depressions or grooves 2 attached, which are filled with an insulating material such as enamel or synthetic resin. Fig. 1 shows a particular one Embodiment in which these grooves 2 have a width of 250 µm and have a length of 1000 µm. Between the grooves 2 are Ridges with a width of 30 µm left free. The longitudinal axis the grooves 2 extend parallel to the longitudinal saw 5 of the die (Fig. 8). Then the metal surface of the cylinder 1 passivated according to a process known in electroplating in such a way that metal deposited on it later is not adheres to it.

Anschließend wird auf der Matrize 1 eine einzige Beine von sehr dünnen, in einigem Abstand voneinander liegenden Drähten 3 mit Hilfe einer skizzenhaft in Fig. 8 dargestellten Wickelvorrichtung 6 straff angebracht· In der in Fig. 1 gezeichneten Lage weist der Draht einen Durchmesser von 50 pm auf. Die einzelnen Drähte 3 liegen in einem Abstand von etwa 100 pm voneinander. Je cm der Matrizenlänge sind also 66 Windungen untergebracht· Then a single leg of very thin wires 3 at some distance from one another is tautly attached to the die 1 with the aid of a winding device 6 shown sketchily in FIG. 8. In the position shown in FIG. 1, the wire has a diameter of 50 μm on. The individual wires 3 are at a distance of about 100 μm from one another. So there are 66 turns per cm of the die length.

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Nachdem der Anfang und das Ende des Drahtes 3 an der Matrize 1 befestigt sind, vrird letztere in ein galvanisches Bad eingeführt, z.B. in ein Nickelbad. Auf der Matrize bildet sich jetzt auf galvanischem Wege eine Nickelschicht 4- in einer Stärke von 30 um, welche die angebrachten Drahtwindungen ganz einschließt. Die Einbettung wird dadurch gefördert, daß der Draht selbst mit einer Nickelschicht von etwa 30 um bedeckt wird. Dessenungeachtet ist der Materialverbrauch verglichen mit herkömmlichen galvanischen Verfahren erheblich eingeschränkt .After the beginning and the end of the wire 3 on the die 1 are attached, the latter is introduced into an electroplating bath, e.g. in a nickel bath. A nickel layer 4- in one is now formed on the die by galvanic means Thickness of 30 µm, which completely encloses the attached wire windings. The embedding is promoted by the fact that the Wire itself covered with a nickel layer of about 30 µm will. In spite of this, the material consumption is considerably limited compared to conventional electroplating processes .

Die endgültige Form der Schablone ist in Fig. 1 in den Längs- " schnitten der Fig. 2 und 3 sowie in dem Querschnitt der Fig.4 dargestellt. Die Gesamtwanddicke des erhaltenen Siebzylinders beträgt 80 um. Das Durchlaßverhältnis ist sehr günstig im Vergleich zu dem, das bei Herstellung eines Siebzylinders mit einer Vanddicke von 80 um nach dem herkömmlichen galvanischen Verfahren erhalten würde. Infolge des unvermeidlichen Nickelansatzes in seitlicher Richtung über die nichtleitenden Stellen hinweg tritt ja bei erfindungsgemäß hergestellten Schablonen nur eine Verringerung der Durchlaßöffnung im Basissieb von 250 pm bis auf einen Wert von 250 minus (2 χ 30) = 190 um auf.The final shape of the template is shown in Fig. 1 in the longitudinal " sections of Figs. 2 and 3 and in the cross section of Fig.4 shown. The total wall thickness of the screen cylinder obtained is 80 µm. The transmission ratio is very favorable in comparison to that which is used in the manufacture of a screen cylinder with a wall thickness of 80 μm according to the conventional galvanic Procedure would receive. As a result of the inevitable nickel build-up in the lateral direction over the non-conductive points goes away with stencils produced according to the invention only a reduction in the passage opening in the basic sieve of 250 pm to a value of 250 minus (2 χ 30) = 190 µm.

Wenn man von Fig. 1 ausgehend die Drahtwicklungen nicht an- I bringt (vergl. Fig. 6 und 7) und im Nickelbad einen Siebzylinder herstellt, der wegen der erforderlichen Festigkeit eine Dicke von 80 um hat, so verringert sich die Durchlaßöffnung der Lochanordnung bis auf 25Ο minus (2. x 80) = 90 um.If, starting from FIG. 1, the wire windings are not attached (see FIGS. 6 and 7) and a sieve cylinder is placed in the nickel bath which has a thickness of 80 µm because of the required strength, the passage opening is reduced the hole arrangement down to 25Ο minus (2. x 80) = 90 µm.

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Dies sieht man deutlich beim Vergleich von Fig. 7 niit Fig. 5· Infolge der Richtung der Nuten 2 parallel zur Längsachse aev Matrize 1 wird erreicht, daß der daraus hergestellte Siebzy·- linder bei maximalem Durchlaß auch eine maximale Festigkeit in Richtung der Mittelachse 5 erhält, wodurch die Wandstärke äußerst gering gehalten werden kann.This is clearly seen when comparing Figure 7 NIIT Figure 5 · Due to the direction of the grooves 2 to the longitudinal axis AEV die 1 is achieved in parallel that the produced therefrom Siebzy · -.. Relieving at maximum passage also has a maximum strength in the direction of the center axis 5 receives, whereby the wall thickness can be kept extremely small.

Es sei vermerkt, daß die Anwendung einer zylindrischen Matrize 1 zwar günstig, ,jedoch für die Erfindung nicht unerläßlich ist. Es genügt eine mit einer zweidimensional, insbesondere zylindrisch gebogenen Oberfläche versehene Matrize, über welche eine Anzahl paralleler Drähte gespannt wird. In diesem Fall erhält man eine flachere Schablone, die gegebenenfalls ein Segment aus einem zylindrischen Siebzylinder bilden kann.It should be noted that although the use of a cylindrical die 1 is favorable, it is not indispensable for the invention. A die provided with a two-dimensional, in particular cylindrically curved surface is sufficient, over which a Number of parallel wires is stretched. In this case, you get a flatter template, which optionally has a segment can form a cylindrical screen cylinder.

Es ist ferner vorteilhaft, jedoch für die Erfindung nicht erforderlich, Nuten 2 in der Oberfläche der Matrize 1 vorzusehen. Auch kann man Vertiefungen in der Oberfläche oder Nuten über die ganze Länge der Matrize anbringen. Im dem letzteren Falle kann der Siebzylinder in gewissem Maße abgeplattete Drähte in Längsrichtung der Matrize 1 aufweisen, die im Querschnitt der Fig. 5 ähnlich sind und aus dem galvanisch niedergeschlagenen Metall 4- bestehen, worin die zylindrischen Drahtwindungen 3 verankert sind.It is also advantageous, but not required for the invention, Provide grooves 2 in the surface of the die 1. You can also have recesses in the surface or grooves Apply the entire length of the die. In the latter case, the screen cylinder can to some extent flattened wires in Have the longitudinal direction of the die 1, which are similar in cross section to FIG. 5 and from the electroplated Metal 4- consist, in which the cylindrical wire turns 3 are anchored.

Schließlich sei vermerkt, daß bei der Herstellung flacherer Schablonen auch von einer zylindrischen Matrize ausgegangen werden kann, indem nach abgeschlossener Fertigung der Schablone die erhaltenen Zylinder in Längsrichtung durchgeschnitten werden.Finally, it should be noted that the production of flatter stencils is also based on a cylindrical die can be done by cutting through the cylinder obtained in the longitudinal direction after the stencil has been manufactured will.

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Die Vorteile der mit dem erfinüiingsgemäßen Verfahren hergestellten Schablone können wie folgt kurz zusammengefaßt werden. Trotz der sehr geringen Dicke der galvanisch niedergeschlagenen Metallschicht weist die Schablone eine beträchtliche Festigkeit besonders in der Richtung der Rakelbewegung auf. Die Schablone ist sehr gut maßhaltig, da nicht wie bei gewebter Gaze die Ereuzungsstellen der Drähte sich zueinander verschieben können.The advantages of the manufactured with the inventive method Templates can be briefly summarized as follows. Despite the very small thickness of the electroplated Metal layer, the stencil exhibits considerable strength, especially in the direction of the squeegee movement on. The stencil is dimensionally accurate, because unlike woven gauze, the points where the wires are created do not come close to one another can move.

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Claims

Method for making a metal template a perforated first layer and one made of

Wires composite second layer, characterized in that one on a die with a two-dimensionally curved and electrically conductive, made with a grid insulating material provided surface a single row very thin, with some distance from each other Laying wires attaches that one electrodeposits metal on the die until an anchorage of the wire in the deposited metal layer and that the template produced removed from the die.

2. The method according to claim 1, characterized in that a cylindrical Die is used and the arrangement of the row of wires by helical winding at least one wire is made around the die.

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3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a wire consists of conductive material or with a conductive surface is used.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a die with a grid is used which is essentially perpendicular to the curvature of the die surface Has running grooves.

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