DE4016992C2 - Druckschablone für den Siebdruck von elektrischen Bauelementen und Strukturen auf einer Trägerplatte mit Unebenheiten - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Druckschablone für den Siebdruck von elektrischen Bauelementen und Strukturen auf einer Trägerplatte mit Unebenheiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, in der sogenannten Dickfilmtechnik mit Hilfe des Siebdrucks Strukturen, wie Leiterbahnen und Brücken sowie elektrische Elemente, wie Widerstände, auf kera­ mischen Trägerplatten aufzubringen. Allgemein besteht in der Halbleitertechnologie die Forderung zu kleineren Strukturgrö­ ßen in der Aufbau- und Verbindungstechnik und damit in der Entwicklung feinerer Leiterbahnen und geringerer Abstände.

Ein Hindernis auf dem Weg zu feineren Strukturen waren die verwendeten Stützstrukturen der Druckschablonen aus Stahl- oder Polyestergewebe. Eine bekannte Verbesserung wird dadurch erreicht, daß die Druckschablone als Metallmaske ausgebildet ist. Diese Metallmaske hat eine bestimmte Materialstärke und ent­ hält von unten her gesehen Aussparungen in der Gestalt und Höhe der zu druckenden Elemente und Strukturen. Zur Rakel­ seite hin sind durchgehende Drucköffnungen vorgesehen bzw. Stege im oberen Bereich der Materialstärke enthalten, so da sich die Druckpaste über die Drucköffnungen in der Aussparung auch unterhalb der Stege zusammenhängend verteilen kann. Da­ mit werden Drucke mit gleichmäßigen Schichtdicken und gleich­ mäßigen Randausbildungen möglich, sofern die Trägerplatte eben ist und die Metallmaske entsprechend eben aufliegt.

Präzise reproduzierbare Dickschichtstrukturen werden jedoch nicht mehr bei Unebenheiten auf der Trägerplatte erzielt, da dann ein Drucksieb bzw. eine Metallmaske während des Drucks von den Unebenheiten hochgehalten wird und nicht mehr flächig in Kontakt mit der Trägerplatte kommt. Durch den Auftrag von Paste in mehreren Druckvorgängen bei der Herstellung von Dichtschichtschaltungen können lokal nennenswerte Schicht­ dicken entstehen. Beispielsweise entsteht eine Schichtdicke von ca. 70 µm bei einer üblichen Kreuzung: Leiterbahn - 2 × Isolierglasschicht - Leiterbahn.

Aus brenntechnischen Gründen müssen Widerstände in der Regel zuletzt gedruckt werden. Die durch die vorhergehenden Drucke erzeugte Unebenheit läßt beim Druck in engen Strukturen dann keinen reproduzierbaren Druckprozeß mehr zu. Die Rakel ist dann nicht mehr in der Lage, die Druckschablone vollständig zwi­ schen den Unebenheiten soweit herunterzudrücken, daß sie sich flächig anschmiegt. Die Druckschablone hängt dann wie eine Hängematte zwischen den Strukturen. Die Folge davon sind ungleichmäßige und nicht mehr genügend gut definierbare Schichtdicken und Konturen. Dies kann zum Überschreiten zulässiger Toleranzen und damit zu erheblichen Ausbeuteverlusten führen.

Aus der DE 38 10 151 C2 ist eine Druckschablone zum Aufdrucken von Lotpaste auf Trägersubstraten bekannt, welche Druckscha­ blone zur Rakelseite hin durchgehende Drucköffnungen aufweist, durch die Lotmaterial beim Siebdrucken auf Landeflächen des Trägersubstrats gelangt. Die dem Trägersubstrat zugewandte Oberfläche der Druckschablone ist mit Ausnehmungen versehen, die zur Überbrückung zumindest einer auf der zu bedruckenden Oberfläche des Trägersubstrats vorhandenen Erhebung vorgesehen ist. Da die Druckschablone in den Bereichen der Drucköffnungen dicker ausgebildet ist als in den mit den Ausnehmungen verse­ henen Bereichen, ist ein Auftrag mit einer geringeren Schicht­ dicke als der Dicke der Unebenheiten nicht möglich. Für das Siebdrucken von Dickschichtstrukturen auf unebenen Trägersub­ straten ist diese Druckschablone daher nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckschablone für den Siebdruck von elektrischen Bauelementen und Strukturen auf einer Trägerplatte mit Unebenheiten zu schaffen, die es ermöglicht, elektrische Bauelemente und Strukturen mit gleichmäßigen Schichtdicken und guter Druckauf­ lösung sowie, falls erforderlich, mit geringen Schichtdicken auf die Trägersubstrate aufzutragen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Da in die Druckschablone die Geländekontur der Unebenheiten inelastisch eingeprägt ist, wird es möglich, mit dem Rakelgum­ mi die Schablone mit geringer Kraft an die Trägerplatte anzu­ schmiegen. Durch die inelastische Prägung der Druckschablone wird eine Anpassung an die bereits vorhandenen Konturen er­ reicht. Eine Anpassung muß nun nicht mehr durch den Rakelgummi über eine elastische Verformung der Druckschablone durchge­ führt wer­ den. Dabei werden vorteilhaft reproduzierbare Schichtdicken der gedruckten Struktur, besonders vorteilhaft bei gedruckten Widerständen, erzielt, da die Druckschablone gut aufliegt. Weiter wird eine gute Abdichtung der Druckschablone gegen die Träger­ platte bzw. Keramik erhalten und damit eine saubere Druckauf­ lösung erreicht.

Vorteilhaft kann auch in Vertiefungen zwischen bereits vorhan­ denen Strukturen dünn gedruckt werden. Dies ist ggfs. vorteil­ haft, da geringe Schichtdicken für viele Druckpastensysteme aus Stabilitäts- und Abgleichgründen notwendig sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann als Druckschablone anstelle eines üb­ lichen Siebgewebes auch eine an sich bekannte Metallochfolie mit der erfindungsgemäßen, inelastischen Einprägung ent­ sprechend bereits vorhandener Konturen verwendet werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein auf eine Trägerplatte mit bereits vorhandener Struktur aufgelegtes Drucksieb für den Druck von Widerständen nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Druckbereich ent­ sprechend der Fig. 1 mit einem erfindungsgemäßen Druck­ sieb.

In Fig. 1 ist eine Trägerplatte 1 als keramisches Substrat dargestellt mit zwei eng aneinanderliegenden, bereits in Dick­ schichttechnik gedruckten, Strukturen 9, 10 aus je einer Lei­ terbahn 2, 3, einer darüber angebrachten Isolationsglas­ schicht 4, 5 und darauf wieder angebrachten Leiterbahn 6, 7. Mit Hilfe eines herkömmlichen Drucksiebs 8 nach dem Stand der Technik soll im Bereich zwischen den beiden Strukturen 9, 10 ein Widerstand gedruckt werden, wozu am Drucksieb 8 eine nicht abgedeckte Drucköffnung 11 vorgesehen ist.

Das Drucksieb 8 liegt ohne Kraftaufbringung vor dem Druck etwa plan und eben über den höchsten Erhebungen der Leiter­ bahnen 6, 7 auf. Beim dargestellten Druckvorgang wird mit einer Gummirakel 12 das Drucksieb 8 elastisch zwischen den Be­ reich der Strukturen 9, 10 hineingedrückt, wodurch aber nur allmähliche Übergänge möglich sind. Dadurch liegt das Druck­ sieb 8 im Druckbereich nicht flächig auf, was einerseits zu unterschiedlichen, nicht reproduzierbaren Schichtdicken und andererseits wegen der fehlenden Anschmiegung und Abdichtung zur Trägerplatte hin zu ungleichmäßigen Randausbildungen führt.

In Fig. 2 ist der gleiche Druckbereich zum Druck eines Wider­ stands dargestellt mit den Strukturen 9, 10, wobei eine erfin­ dungsgemäßes Druckschablone 13 eingesetzt ist, welche als Drucksieb ausgebildet ist.

Das Drucksieb 13 enthält eine inelastische Einprägung 14, die der Geländekontur der Strukturen 9, 10 entspricht, so daß das Drucksieb im Druckbereich bzw. der Drucköffnung 11 flächig auf der Trägerplatte aufliegt und sich dort anschmiegt. Eine Anpassung an die Geländekontur muß somit nicht mehr über die Gummirakel 12 bewerkstelligt werden, da diese Anpassung inela­ stisch eingeprägt ist. Durch die verbesserte Anschmiegung kön­ nen somit auch zwischen den Strukturen 9, 10 Widerstände mit gleichmäßiger, reproduzierbarer Schichtdicke und guter Druck­ auflösung hergestellt werden, sowie mit geringen Schicht­ dicken, wenn dies erforderlich ist.

Claims (2)

1. Druckschablone zum Siebdrucken von elektrischen Bauele­ menten und Strukturen auf eine Unebenheiten, insbesondere leitende bzw. isolierende Dickschichtstrukturen, aufweisende Trägerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschablone (13) aus einem Siebgewebe oder einer Metallochfolie besteht und die Konturen der Unebenheiten (9, 10) bleibend verformbar in diese eingeprägt sind, so daß die verformte Druckschablo­ ne (13) zumindest in den Druckbereichen (11) flächig auf der Trägerplatte (1) aufliegt.

2. Verwendung der Druckschablone nach Anspruch 1 zur Her­ stellung von keramischen Dickschichtstrukturen im Siebdruck­ verfahren auf Trägerplatten (1), insbesondere auf kerami­ schen Substraten, mit bereits in einem vorhergegangenen Druckprozeß auf den Trägerplatten erzeugten ersten Dick­ schichtstrukturen (9, 10), vorzugsweise Leiterbahnen (2, 3, 6, 7) und/oder Isolationsglasschichten (4, 5), sowie nachträglich aufzubringenden zweiten Dickschichtstrukturen, insbesondere elektrischen Widerständen mit gleichmäßiger Schichtdicke.