DE2330408A1 - Doppeltwirkender siebdrucker - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. H. Sauen^nd · Dr--ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen

Patentanwälte ■ iodo Düsseldorf 30 · Cecilienallee 76 · Telefon 43373s

13. Juni 1973

28 652 B 2330408

RCA Corporation, 30, Rockefeiler Plaza, New York. N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Doppeltwirkender Siebdrucker"

In der Dickfilm-Hybridtechnik zur Herstellung integrierter elektronischer Bauteile werden Schaltelemente, wie Widerstände und gewisse Kondensatoren sowie Verbindungsleitungen, oft mittels Siebdruck auf ein isolierendes, keramisches Substrat aufgebracht. Bei diesem Verfahren werden die Substrate nacheinander einzeln in Druckposition gebracht, pastenförmiges, elektrisch leitendes Filmmaterial auf die Oberseite der siebartigen Schablone verteilt und ein Quetscher vorwärts über das Sieb bewegt, wodurch die Paste durch ein Muster von Sieböffnungen gedrückt wird und ein entsprechendes Druckmuster auf dem Substrat erzeugt. Sobald der Quetscher die Vorwärtsbewegung beendet hat, wird er vom Sieb abgehoben, das Sieb in einer Schnappbewegung vom Substrat entfernt und der Quetscher in die Ausgangsposition zurückbewegt, um für den nächsten Druckvorgang bereitzustehen·

Dieses Verfahren ist in verschiedener Hinsicht unwirtschaftlich. Erstens wird Jeder zweite Takt der Quetscherbewegung nur dazu benutzt, um den Quetscher in seine Ausgangsposition zurückzubringen, so daß er nicht für den Druckvorgang ausgenutzt werden kann. Dadurch wird die Druckrate verringert. Zweitens schiebt der Quetscher während seiner Bewegung einen Teil der Paste seitlich von dem Sieb herunter, so daß laufend mehr

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Paste zugegeben werden muß. Drittens muß wegen des dauernden Pastenverlustes der Druckvorgang laufend von einer Bedienungsperson genauestens überwacht weraen_f um sicherzustellen, daß immer genügend Paste vor dem Quetscher vorhanden ist. Viertens ist das Sieb normalerweise überreichlich mit Paste belegt, um sicherzustellen, daß sich vor dem Quetscher immer Pastenmaterial befindet. Dies kann zu übermäßigem Verdunsten von Lösungsmittel aus der Paste führen; außerdem wird bei jedem Reinigungsvorgang oder Wechsel des Siebes weitere Paste verlorengehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Siebdrucker vorzuschlagen, der bei erhöhter Siebdruckrate einen niedrigeren Pastenbedarf besitzt. Die Lösung dieser Aufgabe basiert im wesentlichen auf dem Gedanken, sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsbewegung des Quetschers für den Druckvorgang auszunutzen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Quetscher vor Beendigung der Hinbewegung angehoben und auf der anderen Seite der über das Sieb geschobenen Paste vor Beginn der Rückbewegung abgesenkt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen, automatischen Siebdrucker ist ein doppelseitiger Quetscher vorgesehen, der es ermöglicht, während jedes Hubes eines hin- und hergehenden Druckschrittes zu drucken. Nachdem der Quetscher über den zu druckenden Bereich der siebartigen Schablone gefahren ist, wird er automatisch vom Sieb ab- und über den vor ihm hergeschobenen Pastenwall hinweggehoben· Danach wird der Quetscher automatisch auf der anderen Seite des Pastenwalls abgesenkt, von wo aus er seine Ruckbewegung beginnt, wobei die Paste wiederum vor ihm hergeschoben wird. Nach dem Passieren d$s zu druckenden Bereiche wird der Quetscher wiederum automatisch angehoben und der beschriebene Druckvorgang wiederholt. Für

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hinreichenden Pastenvorrat vor dem Quetscher wird vorzugsweise dadurch gesorgt, daß flexible Dämmeinrichtungen vorgesehen sind, die nahe der Bewegungsbahn des Quetschers dicht mit dem Sieb verbunden sind; dadurch braucht Paste nur in dem Maße nachgefüllt zu werden, wie sie für das Drucken selbst benötigt wird.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel dargestellt ist, wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Drucker, in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Siebdrucker, in teilweise geschnittener Seitenansicht;

Fig. 3 bis 6 Seitenansichten des in Fig. 2 dargestellten Druckers in aufeinanderfolgenden Arbeitsstellungen; und

Fig. 7 eine Palette zum Halten eines keramischen Bauteils während des Druckvorgangs.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel der Herstellung von Dickfilm-Hybridschaltungen erläutert, die ein keramisches Substrat besitzen, auf dem sich aus gebrannter, aus einer Glasfritte und Metall- sowie Metalloxidteilchen zusammengesetzter Paste bestehende gedruckte Leitungen und Widerstände befinden. Andere Komponenten, wie keramische Chip-Kondensatoren, Halbleiterchips mit aktiven Schaltungskomponenten, wie Transistoren und Dioden, sowie Induktoren können über Anschlüsse an dem keramischen Substrat befestigt sein. Kondensatoren können auch auf das Substrat gedruckt werden.

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Gemäß Fig. 1 und 2 besitzt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes, mit dem Dickfilm-Schaltungselemente schneller und wirkungsvoller gedruckt werden können, eine Grundplatte 2, die mit einer zentralen öffnung 4 versehen ist, unterhalb der eine Reihe Metallpaletten 5 vorgesehen ist. Die Paletten 5 weisen Ausnehmungen 6 auf, die dazu geeignet sind, Substrate 7 wie Keramikplättchen, passend darin aufzunehmen (Fig. 2). Ein flexibles Drucksieb 8 aus feinen Metallmaschen mit einer Maskenschicht 10 darauf ist mit gegenüberliegenden Enden an Platten 12 und 14 aufgehängt, die an der Grundplatte 2 befestigt sind. Im mittleren Teil des Siebes befinden sich öffnungen 15, die dem Drucken einer Leitungsanordnung dienen.

Ebenfalls an der Grundplatte 2 sind die Quetscheinrichtungen sowie die für deren Hin- und Herbewegung über das Sieb 8 vorgesehenen Antriebseinrichtungen befestigt. Zu diesem Teil des Druckers gehört ein vertikaler, auf der Grundplatte befestigter Support 16, von dem sich aus über die Grundplatte 2 eine Platte 18 erstreckt, die mit mit Abstand voneinander angeordneten Endschaltern 20, 22, 24 und bestückt ist, deren Funktion noch erläutert werden wird. Ein doppelseitiger Quetscher 28 ist am unteren Ende eines Kolbens 30 angeordnet, der durch einen Luftzylinder 32 betätigt wird. Der Luftzylinder bewegt sich auf Führungsstangen 34 und 36, die mit ihrem einen Ende am Support 16 und mit ihrem anderen Ende an einem Endstück 38 befestigt sind, das ebenfalls von der Platte 18 getragen wird. Untere und obere Leitungen 40 und 42 sind am Luftzylinder 32 für die Luftzufuhr vorgesehen. Sowohl die Leitung 40 als auch die Leitung 42 ist mit einem flexiblen, verlängerbaren Schlauch 44 bzw. 46 verbunden, die an eine nicht dargestellte Luftversorgung und an ebenfalls nicht dargestellte, schalterbetätigte Magnetventile zur Regelung der Luftzufuhr angeschlossen sind.

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Die für die Hin- und Herbewegung des Quetschers 28 über das Sieb 8 vorgesehenen Antriebseinrichtungen bestehen aus einem Kolben 48, der am Luftzylinder 32 befestigt ist und durch einen Luftzylinder⁴ 50 betätigt wird.

Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist im Zusammenhang mit der siebartigen Druckschablone 8 vorgesehen. Dabei handelt es sich gemäß Fig. 1 um Streifen 52 und 54 aus synthetischem Gummi, vorzugsweise mit einem Querschnitt von ungefähr 2,5 cm , die nahe den Längskanten des Siebes 8 auf dessen Oberseite geklebt sind. Diese Streifen sind so angeordnet, daß sie ungefähr 6,5 mm von den Seitenkanten des Quetschers 28 entfernt sind und sind flexibel.

Der erfindungsgemäße Drucker arbeitet folgendermaßen: Nachdem in der Ausnehmung 6 ein Substrat 7 für den Druck vorbereitet untergebracht ist, wird vor den Quetscher 28, der zu Beginn des Druckvorgangs am einen Ende des Siebes 8 nahe dem Support 16 (Fig. 1 und 2) positioniert ist, eine Ladung pastenartigen Filmmaterials 56 gegeben. Aus einer Leitung 57, deren öffnung auf einer Seite des Quetschers 28 angeordnet ist, wird hinreichend Paste gefördert. Die Leitung 57 ist am Quetscher 28 befestigt, so daß sie dessen Bewegungen mitmacht. Außerdem ist die Leitung 57 über eine flexible Zuführung 59 an den Boden eines unter Druck stehenden Pastenspeichers angeschlossen, von dem die gewünschten Mengen zugeführt werden. Sobald eine mit einem keramischen Substrat 7 beladene Palette 5 in für das Drucken geeignete Position gebracht ist, wird der Luftzylinder 50 über einen nicht dargestellten Schalter betätigt, wodurch der Kolben 48 zusammen mit dem Luftzylinder 32 und dem Quetscher 28 nach außen bewegt wird. Gleichzeitig drückt die im Zylinder 32 befindliche Luft den Kolben 30 nach unten,

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so daß der Quetscher 28 gegen das Sieb 8 gedrückt wird. Sofern sich auf der Palette 5 kein keramisches Plättchen 7 befindet, wird der Vorgang automatisch angehalten. Dies wird durch eine nicht dargestellte Lichtschranke erreicht, deren Strahl von unten nach oben durch ein in der Ausnehmung 6 der Palette vorgesehenes Loch 63 scheint. Sofern sich ein Plättchen 7 in der vorgesehenen Stellung über dem Loch 63 befindet, wird das Licht auf die nicht dargestellte Fotozelle zurückgeworfen, die dadurch leitend wird und den Schaltkreis schließt, der den den Druckvorgang startenden Schalter betätigt. Sofern sich über dem Loch 6 kein Plättchen 7 befindet, wird das Licht nicht zur Fotozelle reflektiert,

Während der Quetscher 28 sich über den mittleren Bereich des Siebes 8 bewegt (Fig. 3), wird ein Teil der Paste 56 durch die öffnungen 15 gedrückt und das Sieb 8 nach unten auf das Substrat 7 gepreßt.

Während der Quetscher 28 seine Vorwärtsbewegung durchführt, löst ein an einer Seite des Gehäuses des Zylinders 32 befestigter Walzennocken 65 den Endschalter 24 aus (Fig. 4). Dieser Schalter betätigt nicht dargestellte, die Luftzufuhr in den Schläuchen 44 und 46 regelnde Ventile, wodurch der Kolben 30 zurückgezogen, der Quetscher 28 über die vor ihm aufgeschüttete Paste 56 gehoben und dem Sieb 8 Gelegenheit gegeben wird, um ein geringes Maß nach oben zu schnappen.

Luftzylinder 32 und Quetscher 28 setzen dann ihre Vorwärtsbewegung bis zum Endstück 38 fort. Sobald der Zylinder 32 sich der Endplatte 38 nähert, löst er den Endschalter 26 aus, wodurch Ventile betätigt werden, die Luft in den Zylinder 50 derart einlassen, daß der Kolben 48 seine Bewegung beendet. Durch das Einlegen

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der nächsten, ein Substrat 7 tragenden Palette 5 wird sodann ein nicht dargestellter Schalter in der zuvor beschriebenen Weise betätigt und während der Rückwärtsbewegung der Quetscher wiederum hinter der geschobenen Paste 56 nach unten gegen das Sieb 8 gedrückt (Fig. 5).

Der Quetscher bewegt sich dann automatisch zurück bis zu seiner Ausgangsposition, während der Kolben 48 in den Zylinder 50 zurückgezogen wird. Dabei schiebt der Quetscher wiederum Paste 56 vor sich her und drückt, während er den mittleren Bereich des Siebes 8 passiert, einen Teil der Paste durch die öffnungen 15.

Während der Weiterbewegung löst der Nocken 65 den Endschalter 22 aus, der nicht dargestellte, den Luftdurchsatz in den Schläuchen 44 und 46 regelnde Ventile betätigt, so daß der Kolben 30 eingezogen und der Quetscher 28 über die Paste 56 gehoben wird (Fig. 6).

Als nächstes wird der Endschalter 20 durch den Nocken betätigt, wodurch die Bewegung des Kolbens 48 sowie des Zylinders 32 und des Quetschers 28 gestoppt wird. Die Maschine ist nunmehr für einen neuen Druckzyklus bereit.

Die flexiblen Leisten 52 und 54 wirken als Begrenzungen, um die aufgeworfene Paste 56 daran zu hindern, während der Hin- und Herbewegungen des Quetschers 28 zu sehr nach außen gedrückt zu werden. Somit sorgen die Lei- -sten 52 und 54 dafür, daß die auf dem Sieb befindliche Pastenmenge während des Druckvorgangs wiederholt verwendet werden kann. Die seitlichen Begrenzungen müssen vom Quetscher eine gewisse Entfernung haben, damit der Effekt des Zurückfließens in den Weg des Quetschers erreicht wird.

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Claims (1)

1. - ν-

   RCA Corporation, 30, Rockefeller Plaza, New York. N.Y. 10020 (V.St.A.)

   Patentansprüche:

   Λ Siebdrucker mit einem ein Druckmuster aufweisenden, ^-' flexiblen Sieb, das in Druckposition gehalten ist, einem Druckflüssigkeit bzw. -paste über das Sieb bewegenden und durch die öffnungen des Musters drückenden Quetscher, Antriebseinrichtungen, die den Quetscher hin- und herbewegen, wobei während der Hinbewegung die Druckflüssigkeit bzw. -paste zum Zwecke des Drückens über das Sieb geschoben wird, und Heb- und Senkeinrichtungen, mit denen der Quetscher in Abstimmung auf die Hin- und Herbewegung auf das Sieb zu- bzw. von diesem wegbewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetscher (28) vor Beendigung der Hinbewegung angehoben und auf der anderen Seite der über das Sieb geschobenen Paste (56) vor Beginn der Rückbewegung abgesenkt wird.

   2_S Siebdrucker nach Anspruch 1 mit Endschaltern für die Hin- und Her- sowie Auf- und Abwärtsbewegung des Quetschers, gekennzeichnet durch zusätzliche Endschalter (22, 24), die sowohl bei jeder Hin- als auch bei jeder Herbewegung jeweils ein Anheben und Senken des Quetschers auslösen.

   3% Siebdrucker nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens an einer Seite des Siebes (8) vorgesehene, vom Quetscher zur Seite geschobene Paste auf die von ihm überstrichenen Bereiche des Siebes zurückführende Begrenzungen (52,54).

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   4. Siebdrucker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3| gekennzeichnet durch einen vorbestimmte Mengen an Druckflüssigkeit bzw. -paste (56) dem Sieb (8) zuführenden Dispenser,

   5. Siebdrucker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis h_f dadurch gekennzeichnet , daß der Quetscher doppelseitig ausgeführt ist.

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