DE2213341A1

DE2213341A1 - Siebdruckschablone und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2213341A1
Application number: DE2213341A
Authority: DE
Inventors: Lloydihrer Herstellung A Arndt; Weintraud E Vtr
Original assignee: Buckbee Mears Co
Current assignee: Buckbee Mears Co
Priority date: 1971-07-08
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1973-01-18
Also published as: NL7206677A; GB1330440A; BE779492A; US3772160A; CA963723A; FR2145145A5; JPS556079B1; IT951476B

Description

BUCKBEE-MEARS COMPANY St.Paul, Minnesota USA

Siebdruckßchablone und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine in der Seidensiebdrucktechnik verwendbare Siebdruckschablone, die hergestellt wird, indem eine Nickelschicht auf galvanischem Wege auf einem Trägermaterial aus Kupfer aufgetragen, eine aus Zinn und Blei bestehende Legierung au$Öer Nickelschicht niedergeschlagen und daraufhin ein Sieb oder Haster aus rostfreiem Stahl bei der Schmelztemperatur der Legierung in die Legierungsschicht gedruckt wird, so daß das Drahtsieb mit der Nickelschicht

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echlchtartlg verbunden 1st. Daraufhin wird das aus Kupfer bestehende Trägermaterial weggeätzt, so daß nur noch das vom Nickel getragene Drahtsieb übrig bleibt. Das besondere zu druckende Muster wird ursprünglich durch galvanisches Auftragen eines Reservierungsmittels auf dem Kupferträger ausgebildet, derart, daß Nickel von den dem Muster entsprechenden Bereichen des Siebs ausgeschlossen werden.

In der Seidensiebdrucktechnik ist es Üblich, ein feinmaschiges Drahtsieb aus rostfreiem Stahl zu verwenden, das von einer Art Metallrahmen getragen wird. Derartige SiebdruckBChablonen sind besonders in der gedruckte Schaltungen anwendenden Technik verwendbar, wo nämlich huster auf das Sieb gegeben werdon, um Masken zu bilden, durch die eine Metallpaste wie Kunstharzschlamm und Metallpuder auf die Schaltplatte gedrückt werden. Es ist erwünscht, daß eine derartige Schablone dadurch starr gemacht wird, daß auf galvanischem Wege eine geeignete hetallschicht aufgetragen wird, so daß die miteinander durchwirkten Drähte des Drahtsiebs zu einem verhältnismäßig festen Qefüge verbunden^werden. Es hat sich jedoch unglücklicherweise herausgestellt, daß es erforderlich ist, um ausreichende Mengen Material an den Schnittpunkten der einzelnen Drähte zur Erzielung der geeigneten Festigkeit oder Starrheit vorzusehen, eine große Menge Material als Überzug auf die zwischen den Verbindungestellen liegenden Drahtstränge aufzutragen. Bei übermäßigem überziehen mit einer Metallschicht besteht die Gefahr, daß die Löcher im

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Drahtsieb zu einem überhöht ausfallenden Faktor geschlossen werden, wodurch die Wirksamkeit des Druckvorganges gemindert wird«

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, diesem Problem zu lösen. Gleichzeitig wird aber auch automatisch eine gemusterte Metallmaske für das Drucksieb oder die" Siebdruckschablone geschaffen. Ferner ist es Zielsetzung der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer teilweise abgedeckten Siebdruckschablone sowie eine verbesserte Ausführung zu schaffen_s die von geeigneter Starroder Steifheit ist, ohne daß die Lochgröße wesentlich verkleinert wird.

Kurz gesagt, das Verfahren besteht nach der Erfindung darin, daß auf einem Kupferträger eine Nickelschicht als Überzug und eine dünne Schicht eines Zinn-Blei-F.utektikums galvanisch niedergeschlagen wird. Die das Drahtsieb bedeckende Schicht ist immernoch zu dünn, um das Gefüge zu verfestigen, verschließt natürlich jedoch nicht im bemerkenswerten Ausmaß die Löcher im Drahtsieb. Auf die Zinn-Bleioberfläche des mit Nickel plattierten Kupferblockes wird nun das Drahtsieb BChichtenartig zusammengelegt, worauf beide dann unter ausreichendem Druck und Temperatur zusammengepreßt werdenj eo daß das Drahtsieb inßie Schicht des Zinn-Blel-Eutektikums auf dem Nickel einschmilzt. Es hat sich herausgestellt, daß die Oberflächenspannung bei diesem Vorgang dahingehend wirkt, daß das geschmolzene Zinn-Blei-Eutektikum zu den Schnitt-

oder Verbindungspunkten der Drähte im Sieb hinströmt, um eo eine hinreichend verfestigende Verbindung zwischen den gev/irkten Siebdrähten .zu schaffen, wobei nur ein minimaler eutektischer überzug auf den Drähten zwischen den Schnittpunkten verbleibt. Demzufolge erreichen die Verbindungstellen eine ziemliche Festigkeit, und das Drahtsieb wird steif oder starr, ohne daß unnötigerweise deren Locheröße verkleinert wird. Es wird angenommen, daß die Schnittpunkte des Siebs dazu neigen, heißer zu werden, um die Zinn-bleilegierung auf diese hin strömen zu lassen, da diese Stellen einen höheren Kontaktpunkt zwischen den erwärmten Andrückflächen darstellen. Muster können auf dem vom Nickel getragenen Sieb ägedeckt werden, indem vor dem Auftragen der Nickelschicht dia iiuster in einem geeigneten Schutz- oder Reservierungsisittel auf dem Kupferblock reproduziert wird. Dadurch wird verhindert, daß sich Nickel in den Bereichen galvanisch niederschlägt, wo das Musterdeck- oder reservierungsmittel aufgelegt wurde, so daß am Ende des Herstellungsverfahrens, wenn nämlich der Kupferblock weggeätzt und das Deckßiittel entfernt wird, das huster verbleibt, so daß in den Bereichen oder Zonen des Musters nur da:; Sieb vorhanden ist.

Ein Ausführungobeispiel der Erfindung 1st in den Zeichnungen dargestellt. Ks zeigen:

Fig. 1 bis einschließlich 6 die aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen bei der herstellung der starren siebdruckschablone nach der Erfindung,

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Fig» 7 eine perspektivische Ansicht des Endprodukts nach dem erfindungsgemäßen Harstellungsverfahren und

I?ig. 8 einen sehr vergrößerten Querschnitt eines kleinen Teils des Erahtsiebes von Fig. 7> wobei gezeigt wird, v/io der Fluß der eutektische!* Schicht vor sich geht, um das Drahtsieb zu verfestigen, ohne die darin befindlichen Löcher zweckwidrig zu verschließen.

Die Fig. 1 zeigt die erste Stufe des erfindungsgemäßen Siebdruckschablonen-Herstellungsverfahrens. Es wird eine Schicht aus lichtempfindlichem Einbrennlack oder Emaille 12 auf den Kupferträger 10 gegeben. Das zu reproduzierende wüster wird dann auf dor uberfläche der lichtempfindlichen Emaille entwickelt, indem Licht durch eine Musterkarte auf die Emaille 12 gerichtet wird. In der Fig. 1 ist das su reproduzierende Symbol der Buchstabe A, der durch das Bezugszeichen lif gekennzeichnet ist. Nachdem das Symbol Ii+ auf der aus lichtempfindlicher Emaille 12 bestehenden Schicht aufgedruckt ist, kann die Emaille durch ein geeignetes Löeungsiriittel entfernt werden, so daß nur das Symbol I^ auf dem Kupferblock Iu entsteht, wie Flg. 2 zeigt. Einzelheiten dieses Verfahrensvorganges gelten als dem ötand der Technik bekannt und können deshalb hier weggelassen werden.

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In Fig. 3 wurdo eine Nickolnchicht auf die Oberfläche dee Kupferblocks 10 galvanisch niedergeschlafen, um das Symbol lif zu umschließen. Die Nickelschicht 16 wird die Abdeckoder Maskierung^flache für die Siebdruckschablone sein, wenn das Produkt fertiggestellt ist.

Aus der Fig. k geht hervor, daß in der darauffolgenden Bearbeitungsstufe eine Schicht verwendet wird, die aus einer geeigneten eutektlschen Legierung 18 beisteht, die auf die Oberfläche der Nickelschicht IG galvanisch aufgetragen wird. Das durch eine nichtloitondo Deck- oder Roioorvlerungsmasse gebildete Symbol lh bleibt während den galvanischen Metallabsch±dun£svorgangs unbedeckt. Obgleich ein beliebiges, für den galvanischen Überzug geeignetes Lötmittel für die Schicht 18 verwendet v/erden kann, hat eich ein Gemisch von annähernd 6ü% Zinn mit ungefähr ifO?' Blei im bevorzugten AusfUhrungsbeispiel als vorteilhaft erwiesen. Die Schicht 16 kann bie zu einer Dicke von annähernd 0,000508 cm ausgebildet werden, während die darunter liegende Nickelnchicht innerhalb des Bereichs von 0,00127 bis O,OO25i+ cm Dicke liegen kann.

Die Fig. 5 zeigt ein typisches feinmaschiges Drähtsieb aus rostfreiem Stahl mit einem galvanischen Oberzug der gleichen Legierung, die aur Erzeugung der in Fig. k gezeigten Schicht 18 verwendet wurde. In diesem Falle würde eine andore 2inn-BIei-Kombination angewandt werden. Das mit der ainn-Bleilogierung überzogoue Drahtsieb 2u der Flg. 5 wird auf die

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Schicht l8 gelegt und von beiden Seiten angedrückt (Fig. 6), wä'hiend es bis fast auf den schmelzpunkt der Zinn-Bleilegierung erhitzt wird. Es wurden Drücke von 0,7 kp/cm bi^i 10 kp/cm am bevorzugten Auf.führunrsbeispiel erfolgreich angewendet. Unter dem Druck sinken, indem der Block die Temperatur des Schmelzpunktes erreicht, die einzelnen Fäden des Drahtgeflechts 2.0 durch die Zinn-Bleischicht 18 und kommen unmittelbar gegen dip Nickelschicht 16 au liegen. Da die Schnittpunkte des Lrahtsiebe ein wenig hoher sind als der kest des Siebes, worden diese Stellen auch etwarj heißer alrj der übrige Teil, und die /jirm-Bleischicht 18 ver mischt sich mit dem /-.inn-Bleiüberzug auf Sieb £0 und fließt zum überwiegenden Teil zu den Verbindungsstellen der verschiedenen Drahtfäden des Siebgeflecnta. Hierdurch ergibt sich die Tendenz, daß jeder einzelne Draht mit dem neben ihm liegenden verschweißt oder verlötet wird, so daß das gesamte Drahteiebgofüge verfestigt wird. Die Fließwirkung, die durch diesen unter Druck und Erwärinunc ablaufenden Behandlungsvorgang erzeugt wird, hält den grüßten Teil der ^vjinn~Bleilsgierung an den Schnittpunkten des Drahtsiebs 20 fest, so daß die Löcher offen bleiben, um während des Druckvorganges Tinte oder Metallpaste leicht durchzulassen.

Der Block wird dann von den Wärme- und Druckmitteln entfernt und zur Abkühlung gebracht. tJber die obere Fläche des Draht-3iebs wird ein Überzug aus Nickel gelegt, um die aus Zinnülei bestehende Schicht auf dem Sieb vor Oxydation und Be-

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Schädigung zu schützen. Der Kupferträger 10 wird dann abgeätzt und ein geeignetes Lösemittel wird dazu verwendet, das verbleibende Schutz- oder Keservierungsmittel zu entfernen, das das Symbol 14 bildet» Das Endprodukt (Figo 7) besteht aus einer Maske aus Nickel, die ein Drahtsieb 20 besitzt, das mit dieser verbunden oder verschweißt ist und sich über die A-förmige öffnung in der Nickelschicht 16 erstreckt. Das gesamte Gefüge is't zwar nachgiebig, das Sieb hat jedoch eino hinreichende Starr- oder Steifheit erlangt und ist völlig geöffnet, um besonders vorteilhaft im Seidensiebdruckverfahren Verwendung zu finden.

In der Fig. 8 ist eine Ansicht wiedergegeben, die in mehrfacher Vergrößerung die Kante der Nickelschicht 16 zeigt. Aus der Fig. 8 geht hervor, daß das Drahtsieb 20 den Spalt 21 in der Nickelschicht überbrückt, die das jeweils reproduzierte Symbol darstellt. Die Siebdrähte sind durch großzügige «engen einer Zinn-Bleilegierung 30 an jeder in Fig. 8 angezeigten Verbindungsstelle miteinander verschweißt. Zusätzlich wird das Drahtsieb durch Immersion in die dünne Zinn-Eleiechicht 18 cat der überfläche der Nickelschciht 16 verschweißt. Sorcit ergibt sich in einem Vorgang, daß die Siebdruckschablone mit reichlicher Abstützung versehen ist. Das mit der i.'ickelschicht feet verbundene Drahtsieb wird zusätzlich an jeder Verbindungsstelle durch £inn-Bleilötmittei fest zusajcaiengehaltüri, ohas daß axe zwischen den Draht fäden im Siebgeflecht 20 liegender. Lücher verschlossen werden.

Claims

PATENT ANSPRÜCHE

Siebdruckschablone, die mit der Oberfläche einer "aus Metall bestehenden Trägerschicht verschweißt ist, durch die hindurch ein zum Druck geeignetes Muster ausgebildet ist₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone dadurch mit dar Schicht verschweißt wird, daß sie zum Teil in eine Schiebt einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt immergiert und die Oberfläche der Trägerschicht auf galvanischem Weg© mit der Legierung überzogen wirdβ
2. Verfahren zur Herstellung einer Siebdruckschablone, gekennzeichnet durch Ausbilden eines gewünschten Symbols auf der überfläche des Trägerblocks mit Reservierungsmittel, durch galvanisches überziehen des Blocks mit einer Kickelechicht, und zwar in außerhalb vom Keservierungsmittel liegenden Bereichen oder Zonen, durch Umhüllen dieser Nickelechicht mit einer dünnen Schicht einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, durch Einpressen eines M siebes bei einer nahe deo Schmelzpunkt der l Legierung liegenden Temperatur in die Oberfläche öei/ mit niedrigem Schmelzpunkt und durch Wegätaen dea Träger blocks und Herauslösen des Reservierungsmittsla.

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AO

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 8ine Schutzschicht aus Nickel auf die aberfläche des
Drahtsiebes aufgetragen wird, nachdem das Sieb in die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt hineingedrückt wurde.

k« Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung· mit- niedrigem Schmelipunkt eine Mischung aus Zinn und Blei ist.

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