DE2342538A1 - METAL MASK UMBRELLA FOR SCREEN PRINTING - Google Patents
METAL MASK UMBRELLA FOR SCREEN PRINTINGInfo
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Description
Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dn.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4qdd Düsseldorf 30 ■ Cecilienallee 7B · Telefon 432733Dipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dn.-lng. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen Patent Attorneys · 4qdd Düsseldorf 30 ■ Cecilienallee 7B · Telephone 432733
21. August 1973 28 671 BAugust 21, 1973 28,671 B
RGA Corporation, 30 Rockefeller Plaze, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)RGA Corporation, 30 Rockefeller Plaze, New York, NY 10020 (V.St.A.)
"Metallmaskenschirm zum Siebdruck""Metal mask screen for screen printing"
Eine üblicherweise beim Siebdrucken verwendete Schirmart weist ein feines Netz aus fadenartigen Drähten mit einer aus einer gehärteten fotografischen Emulsion bestehenden Maskierschicht auf. Diese Siebart hat in Bezug auf hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an Oberflächen-Ungleichmäßigkeiten auf dem Substrat Vorteile, jedoch den Nachteil, daß es bei großen Druckauflagen nicht genügend abnutzungsresistent ist, um eine extrem genaue Konturenzeichnung für die gesamte Druckauflage zu gewährleisten.A type of screen commonly used in screen printing has a fine network of thread-like wires with a consisting of a hardened photographic emulsion Masking layer on. This sieve type has a high degree of flexibility and adaptability to surface irregularities advantages on the substrate, but the disadvantage that it is not sufficient for long print runs is wear-resistant to ensure extremely precise contouring for the entire print run.
In der Elektronikindustrie wächst der Bedarf an Dickschicht-Mikroschaltungen, die im Siebdruckverfahren aus einem Muster aus Leitern und Widerständen und gegebenenfalls anderen Schaltungskomponenten, z.B. Kondensatoren, mit in erster Linie aus Glasfritten, Metallen, Metalloxiden und verschiedenen Lösungsmitteln bzw„ Farbträgern auf keramischen Substraten hergestellt und danach gebrannt werden. Es ist besonders wichtig, daß sich die Werte der Widerstände mit fortschreitendem Druckvorgang so wenig wie möglich ändern. Jedoch ändern sich die Widerstandswerte bei Verwendung mit Sieben des Fotoemulsionstyps übermäßig stark, so daß Kompensationen während des Druckvorgangs bei einer Auflage häufig vorgenommen werden müssen. In the electronics industry, the need for thick-film microcircuits is growing, the screen printing process from a pattern of conductors and resistors and, if necessary other circuit components, e.g. capacitors, primarily made of glass frits, metals, metal oxides and various solvents or "color carriers" are produced on ceramic substrates and then fired will. It is particularly important that the values of the resistors change as the printing progresses change as little as possible. However, the resistance values will change when used with screens of the photo emulsion type excessive so that compensations must be made frequently during the printing process for a run.
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Bekanntlich können in hohem Maße abnützungsresistente Drucksiebe durch elektrolytisches Niederschlagen einer Nickelschicht auf eine Seite eines Metallschirms, z.B. aus Phosphorbronze oder rostfreiem Stahl, der mit Nickel überzogen ist, hergestellt werden, wobei durch Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels, wie Eisen-III-Chlorid, ein Öffnungsmuster in der Nickelschicht ausgebildet wird. Die Nickelschicht schweißt die Drähte an ihren Kreuzungspunkten zusammen.It is known that wear-resistant printing screens can be produced to a high degree by electrolytic deposition a nickel layer on one side of a metal screen, e.g. made of phosphor bronze or stainless steel, which is covered with Nickel-plated, can be produced by etching using an etchant such as ferric chloride, an opening pattern is formed in the nickel layer. The nickel layer welds the wires their crossing points together.
Diese Siebausführung war in ihrer Verwendung aufgrund ihrer relativen Steifigkeit hauptsächlich auf Kontakt-Flachdruck beschränkt. Obwohl sie an sich flexibel ist, reicht ihre Flexibilität nicht aus, um zufriedenstellend mit einer Gummirakel zur Farbstoffaufbringung beim "kontaktlosen" Drucken verwendet zu werden. Unter "kontaktlosem Drucken" wird verstanden, daß das Sieb normalerweise in einem geringen Abstand oberhalb der zu bedruckenden Unterlage hängend angeordnet ist, und unter Einwirkung der die Farbe aufbringenden Gummirakel aufeinanderfolgende Abschnitte des Siebs bei fortschreitendem Druckvorgang mit der Unterlage in Kontakt gebracht werden.This screen design was primarily used for contact planographic printing because of its relative stiffness limited. Although flexible in and of itself, its flexibility is insufficient to be satisfactory to be used with a rubber squeegee for dye application in "non-contact" printing. Under "contactless Printing "is understood to mean that the screen is normally a short distance above the one to be printed Base is arranged hanging, and successive under the action of the rubber squeegee applying the color Sections of the screen are brought into contact with the substrate as the printing process progresses.
Bei Verwendung eines Drucksiebs mit Metallmasken der oben beschriebenen Art ergaben sich im kontaktlosen Druckvorgang häufig Risse bzw. Sprünge in der Metallmaske innerhalb der Druckzone, wodurch diese bereits nach kurzer Benutzung unbrauchbar wurde.Using a printing screen with metal masks of the type described above resulted in the contactless printing process often cracks or fissures in the metal mask within the pressure zone, which makes it after a short use became unusable.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Metallmaskendrucksieb vorzuschlagen, das zur Verwendung bei einer "kontaktlosen" Druckmethode geeignet ist.It is an object of the invention to provide an improved metal mask printing screen suggest suitable for use in a "non-contact" printing method.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Metallmaskensieb für kontaktlosen Siebdruck erfindungsgemäß vorgesehen, daßTo solve this problem, the invention provides for a metal mask screen for contactless screen printing that
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auf einer Oberfläche eines feinen, auf einem Druckrahmen streckbaren Metallnetzes in einer zentralen Druckzone eine zentrale Metallschicht befestigt ist, in der ein öffnungsmuster entsprechend dem vorgesehenen Druckmuster ausgebildet ist, daß eine die zentrale Metallschicht umgebende Zone des Netzes metallschichtfrei ausgeführt und mit einer dünnen, flexiblen Maskierschicht aus Kunstharz belegt ist, und daß' in Verlängerung der zentralen Metallschicht Metallfahnen vorgesehen sind, die sich an den Spannungspunkten von der Metallschicht aus in die metallschichtfreie Zone hineinerstrecken.on a surface of a fine metal mesh that can be stretched on a pressure frame in a central pressure zone a central metal layer is attached, in which an opening pattern corresponding to the intended printing pattern is designed that a zone of the network surrounding the central metal layer is made free of metal layers and with a thin, flexible masking layer made of synthetic resin is occupied, and that 'metal flags are provided in extension of the central metal layer, which are attached to the Stress points from the metal layer into the metal layer-free Extend the zone into it.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Fig, 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des neuen Drucksiebes; und 1 shows a plan view of an exemplary embodiment of the new printing screen; and
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang.der Linie II-II der Fig. 1. FIG. 2 is a sectional view along the line II-II in FIG. 1.
Als Trägermaterial des Drucksiebes ist ein feines Metallgitter mit einer Metallfolienschicht vorgesehen, wobei letztere mit einer der Netzoberflächen als integrale Einheit ausgeführt ist. Diese Baueinheit ist im Handel erhältlich und wird durch elektrolytisches Niederschlagen einer Metallschicht, z.B. aus Nickel, auf einer Oberfläche eines Netzes aus rostfreiem Stahl hergestellt, wobei das Stahlnetz zunächst mit einem dünnen Nickelüberzug versehen wird. Das Netz kann mit der gewünschten Lochzahl pro Quadratzoll bis zu etwa 325 versehen sein«, Ein 165-Netz-Sieb ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt. Die Nickelschicht kann eine Dicke von etwa 2,54 χ 10~^ cm haben. Die Netzoberfläche, auf der die Metallschicht angeordnet ist, dient als Druckoberfläche, wenn das Drucksieb fertiggestellt ist.A fine metal grid is used as the carrier material for the printing screen provided with a metal foil layer, the latter being an integral unit with one of the mesh surfaces is executed. This assembly is commercially available and is made by electrodeposition a metal layer such as nickel on one surface of a stainless steel mesh, wherein the steel mesh is first provided with a thin nickel coating. The net can be made with the desired number of holes per Square inches up to about 325 ", a 165-mesh sieve is preferred in this embodiment. The nickel layer can have a thickness of about 2.54 × 10 -4 cm. the Mesh surface on which the metal layer is arranged, serves as a printing surface when the printing screen is completed is.
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Das fertige Drucksieb 1 weist gemäß der Darstellung in der Zeichnung im Druckzonenbereich eine zentrale Metallschicht 2 auf, die mit einem Öffnungsmuster 4 versehen ist. Das Muster von Öffnungen entspricht dem auf eine Unterlage aufzudruckenden Muster. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt das zu druckende Muster ein Leitbahnnetzwerk dar, das Bestandteil einer auf einer Keramikunterlage anzuordnenden elektronischen Schaltung ist. Nach dem Trocknen und Erhitzen des Musters wird ein ausgerichtetes zweites Muster gedruckt, wobei eine Anzahl von Widerständen in den im Leitbahnmuster verbleibenden Zwischenräumen aufgebracht wird.As shown in the drawing, the finished printing screen 1 has a central metal layer in the pressure zone area 2, which is provided with an opening pattern 4. The pattern of openings corresponds to that on a template to be printed on. In this exemplary embodiment, the pattern to be printed constitutes an interconnect network which is part of an electronic circuit to be arranged on a ceramic base. To After drying and heating the pattern, an aligned second pattern is printed using a number of resistors is applied in the spaces remaining in the interconnect pattern.
Die zentrale Metallschicht 2 ist von einer Netzzone 6 umgeben, die keine Metallschicht aufweist, jedoch mehrere Metallfahnen 8 trägt, welche in die metallfreie Zone von der zentralen Metallschicht 2 aus eingreift. Diese Metallfahnen bilden einen integralen Bestandteil der zentralen Metallschicht 2 und sind an den Spannungspunkten um den Umfangsbereich der Schicht 2 herum angeordnet. Die Zone ist mit einer Maskierschicht 10 aus Kunstharz belegt.The central metal layer 2 is surrounded by a network zone 6 which has no metal layer, but several Carries metal lugs 8, which engage in the metal-free zone from the central metal layer 2. These metal flags form an integral part of the central metal layer 2 and are at the stress points around the Circumferential area of the layer 2 arranged around. The zone is covered with a masking layer 10 made of synthetic resin.
Um den Umfang des Siebes erstreckt sich eine Randschicht 12 aus auf dem Netz niedergeschlagenem Metall, das dem Sieb zusätzliche Stabilität verleiht.An edge layer extends around the perimeter of the screen 12 made of metal deposited on the net, which gives the sieve additional stability.
Bei der Einrichtung des Siebes zum Drucken muß das Sieb straff gespannt werden, damit es nach dem Durchlaufen der Rakel wieder in die Anfangsstellung zurückkehrt, deh. wieder außer Kontakt mit der zu bedruckenden Oberfläche kommt, nachdem der den Kontakt herstellende Druck der Rakel nicht mehr vorhanden ist. Um die Spannung aufrechtzuerhalten, ist das Sieb in einem Metallrahmen 14 montiert. Der Rahmen 14 weist eine Nut 16 längs seines Umfangs auf, in die die Ränder des Siebes eingedrückt werden und in denen sie mitIn the device of the screen for printing, the screen has to be pulled taut, so that it returns after passing through the blade back to the initial position, d e h. comes out of contact with the surface to be printed again after the contact pressure of the squeegee is no longer present. The screen is mounted in a metal frame 14 to maintain tension. The frame 14 has a groove 16 along its circumference, into which the edges of the screen are pressed and in which they are with
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Hilfe von Befestigungsstreifen 18 festgelegt sind.Using fastening strips 18 are set.
Zum Drucken wird das Siel) mit nach unten weisender Druckfläche montiert. Der Farbstoff wird auf der Rückseite des Siebes aufgetragen, und eine Rakel wird über die Rückseite bewegt, in diesem Falle von links nach rechts oder von rechts nach links (oder nach beiden Richtungen). Wenn die Rakel über das Sieb bewegt wird, werden Teile des Siebes mit der Unterlage in Berührung gebracht und der Farbstoff durch die Öffnungen 4 gedrückt.For printing, the slide) is mounted with the printing surface facing downwards. The dye gets on the back of the Sieves are applied and a squeegee is moved across the back, in this case from left to right or from right to left (or both directions). When the squeegee is moved over the screen, parts of the screen become brought into contact with the substrate and the dye pressed through the openings 4.
Bei der Herstellung eines Drucksiebes wird die gesamte Nickelschicht mit einem im Handel, erhältlichen Fotoresist überzogen.When making a printing screen, the entire Nickel layer coated with a commercially available photoresist.
Der Fotoresist wird sodann durch ein Muttermuster belichtet, so daß Licht diejenigen Bereiche der Fotoresistschicht trifft, in denen die Metallschicht erhalten bleiben soll. Die Fotoresistschicht wird sodann entwickelt, wobei die später zu entfernenden Teile der Metallschicht freigelegt werden. Das Ätzen der Nickelschicht kann mit einer Lösung aus Eisen-III-Chlorid von 42° Be mit 1 Vol% konzentrierter Salzsäure erfolgen. Die Ätzdauer beträgt etwa 110 Sekunden bei etwa 40° C. Dem Ätzschritt folgt ein Spülen mit Wasser und sodann ein Trocknen»The photoresist is then exposed through a master pattern so that light is applied to those areas of the photoresist layer meets, in which the metal layer should be preserved. The photoresist layer is then developed whereby the parts of the metal layer to be removed later are exposed. The etching of the nickel layer can be done with a solution of ferric chloride of 42 ° Be with 1 vol% concentrated hydrochloric acid. The etching time is about 110 seconds at about 40 ° C. The etching step follows rinsing with water and then drying »
Der verbleibende Fotoresist wird sodann abgezogen. Dabei bleibt die zentrale Metallschicht 2 mit dem Öffnungsmuster 4 und den Metallfahnen 8 um den Umfang der Schicht 2 stehen. Ss verbleiben auch die metallfreie Zone 6, welche die zentrale Metallschicht 2'umgibt und eine Randschicht 12 aus Metall.The remaining photoresist is then stripped away. Included the central metal layer 2 remains with the opening pattern 4 and the metal flags 8 stand around the circumference of the layer 2. The metal-free zone 6, which surrounds the central metal layer 2 ′, and an edge layer 12 also remain made of metal.
Die Zone 6 wird sodann mit einer Maskierschicht 10 versehene Dies kann unter Verwendung einer diazo-sensibilisierten, hydrolysierten Polyvinylalkoholemulsion erfolgen. DieThe zone 6 is then provided with a masking layer 10. This can be done using a diazo-sensitized, hydrolyzed polyvinyl alcohol emulsion. the
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Gesamtoberfläche wird, mit Emulsion überzogen, und mit Hilfe von Fotomaskier- und Entwicklungsmethoden wird die unerwünschte Emulsion mit Ausnahme der Schicht 10 entfernt. Total surface is coated with emulsion, and with With the aid of photo masking and development methods, the unwanted emulsion, with the exception of layer 10, is removed.
Die metallfreie Zone 6 ist, wie oben ausgeführt wurde, erwünscht, um dem Sieb für das kontaktfreie Drucken genügend große Flexibilität zu verleihen. Die Randschicht 12 aus Metall ist zur Erhöhung der Stabilität vorgesehen. Bei einem Sieb mit einer Fläche von etwa 21 χ 26,6 cm hat sich eine metallische Randschicht 12 von 3,2 cm Breite als ausreichend erwiesen.The metal-free zone 6 is, as stated above, desirable in order to provide sufficient space for the screen for non-contact printing to give great flexibility. The edge layer 12 made of metal is provided to increase the stability. at For a sieve with an area of about 21 × 26.6 cm, a metallic edge layer 12 3.2 cm wide has proven to be sufficient proven.
Wenn die zentrale Metallschicht 2 ohne Metallfahnen verwendet wird, besteht die Gefahr, daß Teile der Metallschicht Prägungen und Kerben erhalten. Mit Hilfe der Metallfahnen 8, die an den festgestellten Spannungsstellen angeordnet sind, läßt sich das Sieb über lange Druckvorgänge gebrauchen. Spannung tritt gewöhnlich an den Ecken eines Musters und längs den Rändern auf, welche rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Rakel verlaufen. Die Fahnen sind an diesen Stellen angeordnet. Die Größe und Anordnung der Fahnen hängt jedoch von der Größe und Ausbildung der zentralen Metallschicht 2 ab.If the central metal layer 2 is used without metal flags, there is a risk that parts of the metal layer Embossings and notches preserved. With the help of the metal flags 8, which are at the determined tension points are arranged, the screen can be used over long printing processes. Tension usually occurs at the corners of a pattern and along the edges, which are perpendicular to the direction of movement of the squeegee. The flags are arranged in these places. The size and arrangement of the flags, however, depends on the size and configuration of the central metal layer 2.
Eine weitere Vorsichtsmaßnahme zur Verhinderung von Rissen oder anderen Fehlern längs den Randzonen der zentralen Mittelschicht 2 besteht darin, einen genügend breiten Metallrand außerhalb der Zone vorzusehen, in der die Öffnungen 4 ausgebildet sind. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß dieser Rand wenigstens etwa 3,2 mm breit sein sollte, wenn die Abmessungen der zentralen Druckschicht etwa 3,8 χ 5,7 cm betragen.Another precautionary measure to prevent cracks or other defects along the margins of the central ones Middle layer 2 consists in providing a sufficiently wide metal edge outside the zone in which the openings are made 4 are formed. It has been shown in practice that this margin should be at least about 3.2 mm wide when the dimensions of the central printing layer are about 3.8 χ 5.7 cm.
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Claims (3)
zentrale Druckzone des Siebs (1) eine auf einer Oberfläche des Netzes befestigte zentrale Metallschicht (2) aufweist, in der ein Öffnungsmuster (4) entsprechend dem vorgesehenen Druckmuster ausgebildet ist,.daß eine die zentrale Metallschicht umgebende Zone (6) des Netzes metallschichtfrei ausgeführt und mit einer dünnen, flexiblen Maskierschicht (10) aus Kunstharz belegt ist, und daß in Verlängerung der zentralen Metallschicht (2) Metallfahnen (8) vorgesehen sind, die sich an den Spannungspunkten von der Metallschicht aus in die metallschichtfreie Zone (6) hineinerstrecken «,1. Metallmaskensieb for contactless screen printing with a fine, stretchable on a printing frame metal mesh, characterized in that a
central pressure zone of the screen (1) has a central metal layer (2) fastened to a surface of the net, in which an opening pattern (4) is formed according to the intended print pattern, .that a zone (6) of the net surrounding the central metal layer is made free of metal layers and is covered with a thin, flexible masking layer (10) made of synthetic resin, and that metal lugs (8) are provided in the extension of the central metal layer (2), which extend from the metal layer into the metal layer-free zone (6) at the stress points « ,
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