WO2001091919A1 - Doctor system for coating a printable material onto a surface - Google Patents

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WO2001091919A1
WO2001091919A1 PCT/DE2001/002004 DE0102004W WO0191919A1 WO 2001091919 A1 WO2001091919 A1 WO 2001091919A1 DE 0102004 W DE0102004 W DE 0102004W WO 0191919 A1 WO0191919 A1 WO 0191919A1
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doctor blade
blade
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printable material
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PCT/DE2001/002004
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Ulf Oestermann
Erik Jung
Paradiso Coskina
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H05K2203/0278Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive

Definitions

  • Squeegee system for applying a printable material to a surface
  • the present invention relates to a doctor system with a doctor holder and a doctor blade attached to the doctor holder for applying a printable material, in particular a paste, to a surface.
  • doctor blade system One area of application of such a doctor blade system relates to the production of electrical contacts between electronic components and the respective carrier materials. Numerous contacting methods are known for this.
  • solder paste In the method most frequently encountered today, contact is made by applying solder paste using a stencil printing technique directly onto the surfaces of the carrier material to be contacted, for example a printed circuit board. Subsequent heat processing solidifies the solder paste that has been structured in this way.
  • the stencil printing technology can also be used to create solder deposits on semiconductor wafers. The two fields of application mentioned by way of example differ from one another in the process only in the materials used and the required process parameters. State of the art
  • solder pastes When applying solder pastes, a general distinction can be made between sequential and simultaneous processes.
  • the most frequently used method for printing on printed circuit boards or wafers is the stencil printing technique already mentioned, in which the contact areas are printed simultaneously.
  • the solder paste is transferred through openings in the stencil to the surface to be printed during the printing process.
  • an essential parameter for a good quality printing process is also the constructive design of the squeegee used.
  • the solder paste is introduced into the stencil openings by rolling the paste in front of the squeegee.
  • the paste penetrates into these openings.
  • the excess paste is removed from the surface of the stencil by the doctor blade.
  • the doctor blade is attached to a doctor holder, which in turn - in automated printing techniques - is held in a doctor holder on the doctor head of the printing machine.
  • the printing machine carries out the squeegee movement over the surface to be printed.
  • the solder paste is not introduced in closed doctor blade systems by rolling the paste in front of a doctor blade, but by pressing the solder paste directly into the stencil openings under pressure.
  • the closed doctor blade system consists of a chamber that is open to the surface and that is completely filled with solder paste during the printing process. A pressure is applied to the solder paste in the chamber, by means of which it is pressed into the stencil openings.
  • the lower edge of the walls of the chamber which can also be in the form of doctor blades, lie here on the surface of the stencil with their lower edge in order to be able to seal the chamber from the outside. It also frees the stencil surface from excess print material.
  • Stencil printing of solder paste is also increasingly being used to create contacts on wafers. Due to the ever progressive reduction in the size of the structures to be printed, the conventional doctor blades reach the limits of their performance due to the system. In the context of increasing miniaturization, this is also the case with solder transfer Printed circuit boards, the so-called fine pitch printing, the case.
  • the problems usually lie in an uneven filling of the stencil openings, especially if the contact center distance is in a range below 300 ⁇ m.
  • the contact center distance is in a range below 300 ⁇ m.
  • closed doctor systems in such application fields leads to higher quality results, but closed doctor systems are far more demanding in their use and operation. They require a number of installations and in some cases even a retrofit of the existing machine park. Their handling is also a lot more complex than that of the open doctor blade systems. Furthermore, a relatively large amount of solder paste has to be used to fill the pressure chambers of these systems, which can have a negative effect, particularly with regard to the number of pieces to be printed, and requires an increased financial outlay. The time required to prepare and rework closed systems is an additional cost factor that makes them seem unattractive to most end users.
  • the object of the present invention is to provide a doctor blade system for applying printable material to a surface, which is is easy to handle and produces high-quality print quality even for the printing tasks at wafer level.
  • the present squeegee system with a squeegee holder and at least one squeegee blade attached to the squeegee holder for applying a printable material, in particular a paste, to a surface is characterized in that at least one additional squeegee element is arranged in the squeegee direction in front of the squeegee blade and is connected to the doctor blade in such a way that it forms an upwardly closed chamber - or groove open to the surface - with the doctor blade and, when the doctor system is used as intended, has a lower boundary with a slightly greater distance from the surface than the lower edge of the doctor blade, so that, on the one hand, printable material is rolled or pushed in front of the doctor element and, on the other hand, part of the printable material can penetrate into the chamber under the doctor element.
  • the present invention provides a squeegee system that can be handled like an open squeegee system, but additional advantageous ones
  • the arrangement of the doctor element in the specified embodiment in front of the doctor blade will Rolls of the printable material - hereinafter referred to as solder paste by way of example - in front of the bow of this doctor element. Since the lower limit of the squeegee element is at a defined distance from the surface of the stencil - while the squeegee blade lies on the stencil during the printing process - the chamber behind it is also referred to below as the pressure chamber due to its function during the traversing movement of the squeegee system filled with solder paste.
  • This configuration provides a larger area for filling the stencil openings compared to an open doctor blade system and, on the other hand, exerts a higher pressure on the solder paste located in the chamber than is the case with conventional rolling in front of a doctor blade.
  • the volume of solder paste provided in the pressure chamber is only slightly larger than the volume of solder paste that must be used in conventional open doctor blade systems.
  • the resulting printed image is characterized by a homogeneous filling of the stencil openings.
  • the achievable wet layer thickness is in Area of the known systems, but combines the advantages of an open and closed system in terms of robustness, manageability, print quality to be achieved and the costs involved.
  • different stencil opening geometries can be filled uniformly and homogeneously at the same time.
  • the doctor system in particular its doctor holder and / or doctor blade and / or doctor element, can be formed from different, preferably easily structured, materials. Examples of such materials are metals, plastics, composite materials or ceramics.
  • the doctor blade system is suitable for the structured application of a printable material, such as solder pastes, adhesives, polymers or materials for thick-film technology, to printed materials such as semiconductors, wafers, ceramics, organic substrates, inorganic substrates, rigid or flexible
  • the squeegee system can not only be used for stencil printing technology, but also for other printing techniques, for example screen printing technology.
  • any suitable material can be used with the doctor system
  • the doctor system itself is usually mounted with the doctor holder in a doctor holder of a printing machine.
  • the doctor blade holder only has to be adapted to the shape of the doctor blade holder.
  • conventional doctor holders such as those of open doctor systems are known, both the open and the present doctor system can be used without changes to the same printing press.
  • the doctor blade and the at least one doctor element can be fastened to the doctor holder in a conventional manner, for example by screwing on.
  • the squeegee holder can also fix the squeegee blade and the one or more squeegee elements via a clamping mechanism.
  • the individual components, doctor blade and doctor element can be formed in one piece with one another or can be present as separate components, which are either directly connected to one another or held together by the doctor holder.
  • doctor blade and the doctor element or elements preferably consist of one or more structured blocks of material, in particular of plastic.
  • doctor elements are provided in front of the doctor blade. These doctor elements are connected in series, have a defined distance from the surface of the stencil during the printing process and each form individual, upwardly closed chambers between the individual doctor elements. In this way, several pressure chambers lying one behind the other as well as an even larger area for the paste entry are provided. The known rolling of the paste takes place in front of the foremost doctor element.
  • the present doctor system is preferably used for applying a paste to a surface. The distance between the lower boundary of the doctor element and the surface of the stencil or screen is set so that it corresponds to at least four times the diameter of the average particle size of the paste.
  • a distance of the lower limit of the doctor element to the surface of the stencil is selected, which is in the range between 1 mm and 5 mm.
  • the volume of the chamber formed between the doctor element and doctor blade preferably takes up a maximum of 20 ml of the printable material per cm of doctor blade width.
  • Fig. 1 shows an example of the solder paste when stencil printing with the help of an open
  • FIG. 2 shows a schematic phase representation of the functioning of the present doctor system
  • 3 shows an exemplary embodiment of a doctor blade system (without doctor blade holder) according to the present invention
  • 4 shows another example of a doctor blade system according to the present invention
  • FIG. 5 shows the doctor system of FIG. 3 in an exploded view
  • 6 shows a comparison of a known open doctor blade system with an embodiment of the doctor blade system of the present invention
  • FIG. 1 shows, by way of example, the solder paste entry in the stencil printing technique using a doctor blade, as is known from the prior art.
  • a template 10 with correspondingly structured openings 11 is placed on the surface of the wafer 12.
  • the template openings 11 are provided at locations where, for example, a bond pad 14 is to be produced on the wafer.
  • the solder paste 6 is drawn over the stencil with a squeegee 13.
  • the openings 11 of the template 10 fill with the solder paste 6.
  • a tempering step is then carried out to solidify the applied solder paste.
  • a tempering step is then carried out to solidify the applied solder paste.
  • the present doctor system avoids this
  • Figure 2 shows schematically an example of a
  • the present doctor system is composed in the usual way of a doctor holder 3 with a doctor blade 1.
  • Doctor blade 1 a doctor element 2 arranged and connected to the doctor blade 1.
  • the connection can be made by direct attachment to the doctor blade 1 or via the doctor holder 3.
  • the doctor element 2 is designed and arranged opposite the doctor blade 1 and inserted in a doctor holder in such a way that during the printing process or doctoring, its lower boundary 2a is at a greater distance from the surface 5 of the printing stencil or the surface to be printed than that Doctor blade 1, more precisely its lower edge.
  • the connection of the doctor element 2 with the doctor blade 1 forms an upwardly closed chamber 4 in the form of a groove open to the surface. This configuration can be seen in the three phases shown in FIG. 2.
  • solder paste 6 is applied to the surface 5 of the stencil 10 in front of the squeegee and the squeegee is moved in the direction of the solder paste (phase 1). Because of this movement and the distance of the lower ones
  • the chamber 4 fills with the paste 6 (phase 2).
  • the excess paste rolls in front of the bow 2b of the doctor element 2 (phase 3).
  • This rolling of the paste corresponds to the functioning of a conventional open doctor system.
  • the paste in the chamber 4 is under pressure due to the constantly pressing material 6, so that the solder paste is introduced from this chamber 4 into the stencil openings (not shown) under increased pressure, as is the case with a closed doctor system.
  • the chamber 4 thus acts as a pressure chamber and the doctor element 2 as a pressure booster - by means of which the pressure on the solder paste is increased.
  • the present squeegee system does not require a further pressure-generating mechanism or further sealing elements and, like an open squeegee system, is easy to handle. To use this multi-stage doctor blade, no structural changes need to be made to the stencil printing machine used.
  • the shape of the pressure chamber 4 and the doctor element 2 is not limited to the shapes disclosed in the present exemplary embodiments. Rather, the geometric shape of this Vary components of the doctor system as long as the mode of operation described above is still achieved.
  • FIG 3 shows an example of a possible embodiment of the present doctor system, in which the doctor blade 1 is formed in one piece together with the doctor element 2.
  • the squeegee holder is not shown in this figure. Rather, this squeegee holder receives the zigzag-shaped clamping edge 7 of the unit consisting of squeegee blade 1 and squeegee element 2.
  • the rear doctor blade 1 and the doctor element 2 connected to it can be seen, on the bow 2b of which the paste or the printable material is rolled.
  • the inner boundary of the pressure chamber 4 with the adjoining lower boundary 2a and the bow 2b of the doctor element 2 is formed in a wave form.
  • Such an embodiment can be easily produced from a deformable metal or plastic material.
  • FIG. 4 shows the composite doctor system with doctor holder 3, doctor blade 1 and doctor element 2 and that between doctor blade 1 and Recognizing doctor element 2 formed chamber 4.
  • the doctor blade 1 and the doctor element 2 are designed as separate components which are held together by the doctor holder 3, which is likewise made in two parts.
  • FIG. 5 represents an exploded view of the individual parts of the squeegee system before assembly.
  • FIG. 6 finally shows a comparison between an open doctor blade system with doctor blade holder 3 and screwed-on doctor blade 1 (left side of the figure) and an embodiment of the present doctor system with doctor blade holder 3 and screwed-on unit comprising doctor blade 1 and doctor element 2 (right side). From this comparison it can be seen that the present doctor system differs from a known open doctor system only in the design of the area of the doctor blade.
  • the squeegee holder can be identical.
  • FIG. 7 shows an example of a printing result that is lower for structures when using a conventional open doctor blade system in connection with a stencil printing technique
  • FIG. 8 shows the printing result when using the present doctor system with the same stencil as was used in the example of FIG. 7.
  • the improved application behavior of the paste with the present doctor blade system improves the degree of filling of the stencil openings, as can be seen from the homogeneously printed out pad 9.
  • Doctor element a lower limit of the doctor element b bow of the doctor element

Abstract

The invention relates to a doctor system with a doctor holder (3) and a doctor blade (1) fixed to the doctor holder (3) for coating a printable material on a surface. The doctor system is characterised in that in the direction of doctoring, a doctoring element (2) is arranged in front of the doctor blade (1), which is of such a form and connected to the doctor blade (1), in such a manner that on operation of the doctor system as prescribed, said element has a marginally greater separation from the surface with a lower boundary (2a) than the doctor blade (1) and forms a chamber (4) in co-operation with the doctor blade, sealed at the top, such that during the doctoring, some of the printable material is forced along or rolled in front of the doctoring element (2) and a part of the printable material goes under the doctoring element (2) into the chamber (4). The above doctoring system permits very good print results, even for small structures at low cost.

Description

Rakelsystem zum Aufbringen eines druckbaren Materials auf eine Oberfläche Squeegee system for applying a printable material to a surface
Technisches AnwendungsgebietTechnical application area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rakelsystem mit einer Rakelhalterung und einer an der Rakel- halterung befestigten Rakelklinge zum Aufbringen eines druckbaren Materials, insbesondere einer Paste, auf eine Oberfläche.The present invention relates to a doctor system with a doctor holder and a doctor blade attached to the doctor holder for applying a printable material, in particular a paste, to a surface.
Ein Anwendungsgebiet eines derartigen Rakelsystems betrifft die Herstellung von elektrischen Kontakten zwischen elektronischen Bauelementen und den jeweiligen Trägermaterialien. Hierfür sind zahlreiche Kontaktie- rungsverfahren bekannt .One area of application of such a doctor blade system relates to the production of electrical contacts between electronic components and the respective carrier materials. Numerous contacting methods are known for this.
Bei dem heutzutage am häufigsten anzutreffenden Verfahren erfolgt die Kontaktierung durch den Auftrag von Lotpaste mittels einer Schablonendrucktechnik direkt auf die zu kontaktierenden Flächen des Trägermaterials, bspw. einer Leiterplatte. Durch anschließende Wärmeprozessierung wird die auf diese Art und Weise strukturiert aufgebrachte Lotpaste verfestigt. Zusätzlich zu dieser Massenanwendung kann die Schablonendrucktechnik auch zur Erzeugung von Lotdepots auf Halbleiter-Wafern eingesetzt werden. Beide beispielhaft genannten Einsatzfelder unterscheiden sich im Verfahren lediglich durch die eingesetzten Materialien und die erforderlichen Prozessparameter voneinander. Stand der TechnikIn the method most frequently encountered today, contact is made by applying solder paste using a stencil printing technique directly onto the surfaces of the carrier material to be contacted, for example a printed circuit board. Subsequent heat processing solidifies the solder paste that has been structured in this way. In addition to this mass application, the stencil printing technology can also be used to create solder deposits on semiconductor wafers. The two fields of application mentioned by way of example differ from one another in the process only in the materials used and the required process parameters. State of the art
Bei der Applikation von Lotpasten kann generell zwischen sequentiellen und simultanen Verfahren unterschieden werden. Das am häufigsten eingesetzte Verfahren zum Bedrucken von Leiterplatten oder Wafern ist die bereits angeführte Schablonendrucktechnik, bei der die Kontaktflächen simultan bedruckt werden. Die Lotpaste wird hierzu während des Druckvorganges durch Öffnungen in der Schablone auf die zu bedruckende Oberfläche transferiert. Ein wesentlicher Parameter für einen qualitativ guten Druckprozess ist neben der Qualität des Trägers, der eingesetzten Lotpaste, der verwendeten Schablone und des benutzten Schablonendruckers auch die konstruktive Gestaltung der einge- setzten Rakel.When applying solder pastes, a general distinction can be made between sequential and simultaneous processes. The most frequently used method for printing on printed circuit boards or wafers is the stencil printing technique already mentioned, in which the contact areas are printed simultaneously. For this purpose, the solder paste is transferred through openings in the stencil to the surface to be printed during the printing process. In addition to the quality of the substrate, the solder paste used, the stencil used and the stencil printer used, an essential parameter for a good quality printing process is also the constructive design of the squeegee used.
Im Stand der Technik sind zwei unterschiedliche Systeme, das offene und das geschlossene Rakelsystem, bekannt .Two different systems, the open and the closed doctor blade system, are known in the prior art.
Beim offenen Rakelsystem erfolgt der Lotpasteneintrag in die Schablonenöffnungen durch ein Rollen der Paste vor der Rakel. Beim Überstreichen der Schablonenöffnungen mit der Rakel dringt die Paste in diese Öffnungen ein. Die überschüssige Paste wird durch die Rakelklinge von der Oberfläche der Schablone abgezogen. Die Rakelklinge ist hierbei an einer Rakelhalterung befestigt, die wiederum - bei automatisierten Drucktechniken - in einer Rakelaufnahme am Rakelkopf der Druckmaschine gehaltert wird. Die Druckmaschine führt die Rakelbewegung über die zu bedruckende Fläche aus .With the open squeegee system, the solder paste is introduced into the stencil openings by rolling the paste in front of the squeegee. When the squeegee is passed over the stencil openings, the paste penetrates into these openings. The excess paste is removed from the surface of the stencil by the doctor blade. The doctor blade is attached to a doctor holder, which in turn - in automated printing techniques - is held in a doctor holder on the doctor head of the printing machine. The printing machine carries out the squeegee movement over the surface to be printed.
Bei den offenen Rakelsystemen sind zumeist zwei Rakel am Rakelkopf montiert, die jeweils bei der Vor- und Rückwärtsbewegung des Rakelkopfes einen Druckzyklus durchführen. Diese offenen Standardrakel sind in verschiedenen Neigungswinkeln zur Schablone, verschiedenen Rakelstärken (Klingendicke) und ver- schiedenen Rakelmaterialien im Einsatz. Der gesamte Lotpasteneintrag in die Schablonenöffnung erfolgt bei diesen Systemen durch das Rollen der Lotpaste vor der Rakelklinge und das Abziehen durch dieselbe.In the open doctor blade systems, two doctor blades are usually mounted on the doctor head, each of which and backward movement of the doctor head perform a printing cycle. These open standard squeegees are used at different angles to the stencil, different squeegee thicknesses (blade thickness) and different squeegee materials. In these systems, the entire solder paste entry into the stencil opening takes place by rolling the solder paste in front of the doctor blade and pulling it off by the same.
Im Gegensatz dazu erfolgt der Lotpasteneintrag bei geschlossenen Rakelsystemen nicht durch ein Rollen der Paste vor einer Rakelklinge, sondern durch ein direktes Einpressen der Lotpaste unter Druck in die Schablonenöffnungen. Das geschlossene Rakelsystem besteht hierbei aus einer zur Oberfläche hin offenen Kammer, die während des Druckvorganges vollständig mit Lotpaste gefüllt ist. Die Lotpaste wird in der Kammer mit einem Druck beaufschlagt, durch den sie in die Schablonenöffnungen gepresst wird. Die Wandungen der Kammer, die auch in Form von Rakelklingen ausgebildet sein können, liegen hierbei mit ihrer unteren Kante vollumfänglich auf der Oberfläche der Schablone auf, um die Kammer nach außen abdichten zu können. Durch sie wird die Schablonenoberfläche auch von überschüssigem Druckgut befreit.In contrast to this, the solder paste is not introduced in closed doctor blade systems by rolling the paste in front of a doctor blade, but by pressing the solder paste directly into the stencil openings under pressure. The closed doctor blade system consists of a chamber that is open to the surface and that is completely filled with solder paste during the printing process. A pressure is applied to the solder paste in the chamber, by means of which it is pressed into the stencil openings. The lower edge of the walls of the chamber, which can also be in the form of doctor blades, lie here on the surface of the stencil with their lower edge in order to be able to seal the chamber from the outside. It also frees the stencil surface from excess print material.
In zunehmendem Maße wird der Schablonendruck von Lotpaste auch zur Kontakterzeugung auf Wafern eingesetzt. Aufgrund der immer weiter fortschreitenden Verkleinerung der zu bedruckenden Strukturen stoßen die herkömmlichen Rakel systembedingt an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Dies ist im Rahmen der zunehmenden Miniaturisierung auch bei der Lottransferierung auf Leiterplatten, beim sogenannten Fine Pitch Druck, der Fall.Stencil printing of solder paste is also increasingly being used to create contacts on wafers. Due to the ever progressive reduction in the size of the structures to be printed, the conventional doctor blades reach the limits of their performance due to the system. In the context of increasing miniaturization, this is also the case with solder transfer Printed circuit boards, the so-called fine pitch printing, the case.
Beim Einsatz offener Rakelsysteme für den Schablonendruck auf Wafern oder Leiterplatten liegen die Probleme in der Regel in einer ungleichmäßigen Füllung der Schablonenöffnungen, insbesondere wenn der Kontaktmittenabstand in einem Bereich unterhalb von 300 μm liegt. Hier entstehen häufig nur teilweise bedruckte Kontaktflächen auf den zu bedruckenden Pads . Dies ist für einen kontinuierlichen Prozess nicht akzeptabel.When using open doctor blade systems for stencil printing on wafers or printed circuit boards, the problems usually lie in an uneven filling of the stencil openings, especially if the contact center distance is in a range below 300 μm. Here, there are often only partially printed contact areas on the pads to be printed. This is not acceptable for a continuous process.
Der Einsatz geschlossener Rakelsysteme bei derartigen Anwendungsfeidern führt zwar zu qualitativ hochwertigeren Ergebnissen, jedoch sind geschlossene Rakelsysteme weitaus anspruchsvoller in ihrem Einsatz und ihrer Bedienung. Sie setzen eine Reihe von Installationen und in einigen Fällen sogar eine Umrüstung des bestehenden Maschinenparks voraus. Ihre Handhabung ist zusätzlich um einiges komplexer als die der offenen Rakelsysteme. Weiterhin muss zur Befüllung der Druckkammern dieser Systeme eine relativ große Menge an Lotpaste aufgewendet werden, was sich besonders hinsichtlich geringer zu bedruckender Stück- zahlen als negativ auswirken kann und einen erhöhten finanziellen Aufwand voraussetzt. Die erforderliche Zeit zur Vor- und Nacharbeit beim Einsatz geschlossener Systeme ist ein zusätzlicher Kostenfaktor, der sie für die meisten Endnutzer unattraktiv erscheinen lässt.The use of closed doctor systems in such application fields leads to higher quality results, but closed doctor systems are far more demanding in their use and operation. They require a number of installations and in some cases even a retrofit of the existing machine park. Their handling is also a lot more complex than that of the open doctor blade systems. Furthermore, a relatively large amount of solder paste has to be used to fill the pressure chambers of these systems, which can have a negative effect, particularly with regard to the number of pieces to be printed, and requires an increased financial outlay. The time required to prepare and rework closed systems is an additional cost factor that makes them seem unattractive to most end users.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Rakelsystem zum Aufbringen von druckbarem Material auf eine Oberfläche anzugeben, das sich einfach handhaben lässt und eine hochwertige Druckqualität auch bei den auf Waferebene anfallenden Druckaufgaben erzeugt .The object of the present invention is to provide a doctor blade system for applying printable material to a surface, which is is easy to handle and produces high-quality print quality even for the printing tasks at wafer level.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe wird mit dem Rakelsystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Rakelsystems sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved with the doctor system according to claim 1. Advantageous embodiments of the doctor system are the subject of the dependent claims.
Das vorliegende Rakelsystem mit einer Rakel- halterung und zumindest einer an der Rakelhalterung befestigten Rakelklinge zum Aufbringen eines druckbaren Materials, insbesondere einer Paste, auf eine Oberfläche zeichnet sich dadurch aus, dass in Rakelrichtung vor der Rakelklinge zumindest ein zusätzliches Rakelelement angeordnet ist, das derart ausgebildet und mit der Rakelklinge verbunden ist, dass es mit der Rakelklinge eine nach oben geschlossene Kammer - bzw. zur Oberfläche offene Rinne - bildet und beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Rakelsystems mit einer unteren Begrenzung einen geringfügig größeren Abstand zur Oberfläche als die untere Kante der Rakelklinge aufweist, so dass während des Rakelns einerseits druckbares Material vor dem Rakelelement gerollt oder geschoben werden und andererseits ein Teil des druckbaren Materials unter dem Rakelelement hindurch in die Kammer eindringen kann.The present squeegee system with a squeegee holder and at least one squeegee blade attached to the squeegee holder for applying a printable material, in particular a paste, to a surface is characterized in that at least one additional squeegee element is arranged in the squeegee direction in front of the squeegee blade and is connected to the doctor blade in such a way that it forms an upwardly closed chamber - or groove open to the surface - with the doctor blade and, when the doctor system is used as intended, has a lower boundary with a slightly greater distance from the surface than the lower edge of the doctor blade, so that, on the one hand, printable material is rolled or pushed in front of the doctor element and, on the other hand, part of the printable material can penetrate into the chamber under the doctor element.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Rakelsystem bereitgestellt, das wie ein offenes Rakelsystem handhabbar ist, jedoch zusätzliche vorteilhafteThe present invention provides a squeegee system that can be handled like an open squeegee system, but additional advantageous ones
Eigenschaften eines geschlossenen Rakelsystems aufweist. Durch die Anordnung des Rakelelementes in der angegebenen Ausgestaltung vor der Rakelklinge wird das Rollen des druckbaren Materials - im Folgenden jeweils beispielhaft als Lotpaste bezeichnet - vor den Bug dieses Rakelelementes verlagert. Da die untere Begrenzung des Rakelelementes einen definierten Abstand zur Oberfläche der Schablone aufweist - während die Rakelklinge während des Druckvorganges auf der Schablone aufliegt -, wird die dahinter liegende Kammer, im Folgenden aufgrund ihrer Funktion auch als Druckkammer bezeichnet, während der Verfahrbewegung des Rakel- Systems mit Lotpaste gefüllt. Durch diese Ausgestaltung wird im Vergleich zu einem offenen Rakelsystem einerseits eine größere Fläche zur Füllung der Schablonenöffnungen bereitgestellt und andererseits auf die in der Kammer befindliche Lotpaste ein höherer Druck ausgeübt, als dies beim herkömmlichen Rollen vor einer Rakelklinge der Fall ist.Features of a closed doctor system. The arrangement of the doctor element in the specified embodiment in front of the doctor blade will Rolls of the printable material - hereinafter referred to as solder paste by way of example - in front of the bow of this doctor element. Since the lower limit of the squeegee element is at a defined distance from the surface of the stencil - while the squeegee blade lies on the stencil during the printing process - the chamber behind it is also referred to below as the pressure chamber due to its function during the traversing movement of the squeegee system filled with solder paste. This configuration, on the one hand, provides a larger area for filling the stencil openings compared to an open doctor blade system and, on the other hand, exerts a higher pressure on the solder paste located in the chamber than is the case with conventional rolling in front of a doctor blade.
Die Kombination dieser Eigenschaften führt zu einem deutlich verbesserten Lotpasteneintrag in die Schablonenöffnungen, vergleichbar einem Lotpasten- eintrag, wie er mit geschlossenen Rakelsystemen erzeugbar ist. Das vorliegende Rakelsystem ist jedoch leichter und schneller handhabbar als ein derartiges geschlossenes System.The combination of these properties leads to a significantly improved solder paste entry into the stencil openings, comparable to a solder paste entry that can be produced with closed doctor blade systems. However, the present doctor system is easier and quicker to handle than such a closed system.
Beim Einsatz des vorliegenden Rakelsystems müssen keinerlei bauliche Veränderungen an der verwendeten Schablonendruckmaschine vorgenommen werden. Das in der Druckkammer vorgesehene Volumen an Lotpaste ist nur geringfügig größer als das Lotpastenvolumen, das bei herkömmlichen offenen Rakelsystemen eingesetzt werden muss. Das resultierende Druckbild ist durch eine homogene Füllung der Schablonenöffnungen gekennzeichnet. Die erzielbare Nassschichtdicke liegt im Bereich der bekannten Systeme, vereinigt aber die Vorteile von offenem und geschlossenem System hinsichtlich Robustheit, Handhabbarkeit, zu erzielender Druckqualität und den aufzuwendenden Kosten mitein- ander. Zusätzlich können verschiedene Schablonenöffnungsgeometrien gleichzeitig gleichförmig homogen gefüllt werden.When using the present squeegee system, no structural changes need to be made to the stencil printing machine used. The volume of solder paste provided in the pressure chamber is only slightly larger than the volume of solder paste that must be used in conventional open doctor blade systems. The resulting printed image is characterized by a homogeneous filling of the stencil openings. The achievable wet layer thickness is in Area of the known systems, but combines the advantages of an open and closed system in terms of robustness, manageability, print quality to be achieved and the costs involved. In addition, different stencil opening geometries can be filled uniformly and homogeneously at the same time.
Das Rakelsystem, insbesondere dessen Rakel- halterung und/oder Rakelklinge und/oder Rakelelement, kann aus unterschiedlichen, vorzugsweise leicht strukturierbaren, Materialien gebildet werden. Beispiele für derartige Materialien sind Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe oder Keramiken. Das Rakelsystem eignet sich zur strukturierten Aufbringung eines druckbaren Materials, wie beispielsweise von Lotpasten, Klebstoffen, Polymeren oder Materialien für die Dickschichttechnik, auf Druckgütern wie Halbleitern, Wafern, Keramiken, organischen Substraten, anorganischen Substraten, starren oder flexiblenThe doctor system, in particular its doctor holder and / or doctor blade and / or doctor element, can be formed from different, preferably easily structured, materials. Examples of such materials are metals, plastics, composite materials or ceramics. The doctor blade system is suitable for the structured application of a printable material, such as solder pastes, adhesives, polymers or materials for thick-film technology, to printed materials such as semiconductors, wafers, ceramics, organic substrates, inorganic substrates, rigid or flexible
Substraten. Selbstverständlich kann das Rakelsystem nicht nur für die Schablonendrucktechnik, sondern auch für andere Drucktechniken, beispielsweise die Siebdrucktechnik, eingesetzt werden. Grundsätzlich kann mit dem Rakelsystem jedes geeignete Material alsSubstrates. Of course, the squeegee system can not only be used for stencil printing technology, but also for other printing techniques, for example screen printing technology. In principle, any suitable material can be used with the doctor system
Schicht auf ein Substrat aufgebracht werden, z.B. zur Erzeugung von Leiterbahnen, als dielektrische Schicht etc.. Das Rakelsystem selbst wird mit der Rakelhalterung in der Regel in einer Rakelaufnahme einer Druckmaschine montiert. Die Rakelaufnahme muss hierbei lediglich an die Form der Rakelhalterung angepasst sein. Bei Einsatz herkömmlicher Rakelhalterungen, wie sie von offenen Rakelsystemen bekannt sind, können sowohl die offenen als auch das vorliegende Rakelsystem ohne Änderungen an der gleichen Druckmaschine eingesetzt werden.Layer can be applied to a substrate, for example for producing conductor tracks, as a dielectric layer, etc. The doctor system itself is usually mounted with the doctor holder in a doctor holder of a printing machine. The doctor blade holder only has to be adapted to the shape of the doctor blade holder. When using conventional doctor holders, such as those of open doctor systems are known, both the open and the present doctor system can be used without changes to the same printing press.
Die Befestigung der Rakelklinge und des zumindest einen Rakelelementes an der Rakelhalterung kann in herkömmlicher Weise, bspw. durch Anschrauben erfolgen. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Befestigungsmechanismen möglich. So kann die Rakelhalterung die Rakelklinge sowie die ein oder mehreren Rakel- elemente beispielsweise auch über einen Klemmmechanismus fixieren. Die einzelnen Komponenten, Rakelklinge sowie Rakelelement, können hierbei miteinander einstückig ausgebildet sein oder als separate Bauteile vorliegen, die entweder direkt miteinander verbunden oder von der Rakelhalterung zusammengehalten werden.The doctor blade and the at least one doctor element can be fastened to the doctor holder in a conventional manner, for example by screwing on. Of course, other fastening mechanisms are also possible. For example, the squeegee holder can also fix the squeegee blade and the one or more squeegee elements via a clamping mechanism. The individual components, doctor blade and doctor element, can be formed in one piece with one another or can be present as separate components, which are either directly connected to one another or held together by the doctor holder.
Vorzugsweise bestehen die Rakelklinge und das oder die Rakelelemente aus einem oder mehreren strukturierten Materialblöcken, insbesondere aus Kunststoff.The doctor blade and the doctor element or elements preferably consist of one or more structured blocks of material, in particular of plastic.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Rakelsystems sind nicht nur ein sondern mehrere Rakelelemente vor der Rakelklinge vorgesehen. Diese Rakelelemente sind hintereinander geschaltet, weisen während des Druckvorganges einen definierten Abstand zur Oberfläche der Schablone auf und bilden jeweils einzelne nach oben geschlossene Kammern zwischen den einzelnen Rakelelementen. Auf diese Weise werden mehrere hintereinander liegende Druckkammern sowie eine noch größere Fläche für den Pasteneintrag bereit- gestellt. Das bekannte Rollen der Paste erfolgt hierbei vor dem vordersten Rakelelement . Vorzugsweise wird das vorliegende Rakelsystem für das Aufbringen einer Paste auf eine Oberfläche eingesetzt. Der Abstand der unteren Begrenzung des Rakelelementes zur Oberfläche der Schablone oder des Siebes ist dabei so eingestellt, dass er zumindest dem vierfachen Durchmesser der durchschnittlichen Partikelgröße der Paste entspricht.In a further embodiment of the present doctor system, not only one but several doctor elements are provided in front of the doctor blade. These doctor elements are connected in series, have a defined distance from the surface of the stencil during the printing process and each form individual, upwardly closed chambers between the individual doctor elements. In this way, several pressure chambers lying one behind the other as well as an even larger area for the paste entry are provided. The known rolling of the paste takes place in front of the foremost doctor element. The present doctor system is preferably used for applying a paste to a surface. The distance between the lower boundary of the doctor element and the surface of the stencil or screen is set so that it corresponds to at least four times the diameter of the average particle size of the paste.
Für gängige Anwendungen wird bei aufliegender Rakelklinge ein Abstand der unteren Begrenzung des Rakelelementes zur Oberfläche der Schablone gewählt, der im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm liegt. Das Volumen der zwischen Rakelelement und Rakelklinge gebildeten Kammer nimmt vorzugsweise maximal 20 ml des druckbaren Materials pro cm Rakelbreite auf.For common applications, with the doctor blade resting on it, a distance of the lower limit of the doctor element to the surface of the stencil is selected, which is in the range between 1 mm and 5 mm. The volume of the chamber formed between the doctor element and doctor blade preferably takes up a maximum of 20 ml of the printable material per cm of doctor blade width.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Das vorliegende Rakelsystem wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinenThe present squeegee system is described below using exemplary embodiments in conjunction with the drawings without restricting the general
Erfindungsgedankens nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:Invention concept briefly explained again. Here show:
Fig. 1 beispielhaft den Lotpasteneintrag beim Schablonendruck mit Hilfe einer offenenFig. 1 shows an example of the solder paste when stencil printing with the help of an open
Rakel ;Squeegee;
Fig. 2 eine schematische Phasendarstellung der Funktionsweise des vorliegenden Rakelsystems; Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Rakelsystems (ohne Rakelhalterung) gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 ein weiteres Beispiel eines Rakelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;2 shows a schematic phase representation of the functioning of the present doctor system; 3 shows an exemplary embodiment of a doctor blade system (without doctor blade holder) according to the present invention; 4 shows another example of a doctor blade system according to the present invention;
Fig. 5 das Rakelsystem der Figur 3 in Explosionsdarstellung; Fig. 6 eine Gegenüberstellung eines bekannten offenen RakelSystems mit einer Ausfüh- rungsform des RakelSystems der vorliegenden Erfindung;5 shows the doctor system of FIG. 3 in an exploded view; 6 shows a comparison of a known open doctor blade system with an embodiment of the doctor blade system of the present invention;
Fig. 7 ein mit einer Standardrakel erzeugtes beispielhaftes Druckbild;7 shows an exemplary print image generated with a standard doctor blade;
Fig. 8 ein mit der vorliegenden Rakel erzeugtes Druckbild.8 shows a print image generated with the present doctor blade.
Wege zur Ausführung der Erfindung Figur 1 zeigt beispielhaft den Lotpasteneintrag bei der Schablonendrucktechnik mit Hilfe einer Rakel, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei der Herstellung von Kontaktstrukturen auf Wafern wird eine Schablone 10 mit entsprechend strukturierten Öffnungen 11 auf die Oberfläche des Wafers 12 aufgelegt. Die Schablonenöffnungen 11 sind hierbei an Stellen vorgesehen, an denen auf dem Wafer beispielsweise ein Bondpad 14 erzeugt werden soll . Zum Eintrag der Lotpaste 6 in die Schablonenöffnungen 11 wird die Lotpaste mit einem Rakel 13 über die Schablone gezogen. Hierbei füllen sich die Öffnungen 11 der Schablone 10 mit der Lotpaste 6. Anschließend wird zur Verfestigung der aufgebrachten Lotpaste ein Temperierungsschritt durchgeführt . Gerade bei Anwendung einer derartigen Schablonendrucktechnik bei Wafern treten jedoch beiWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION FIG. 1 shows, by way of example, the solder paste entry in the stencil printing technique using a doctor blade, as is known from the prior art. When producing contact structures on wafers, a template 10 with correspondingly structured openings 11 is placed on the surface of the wafer 12. The template openings 11 are provided at locations where, for example, a bond pad 14 is to be produced on the wafer. To insert the solder paste 6 into the stencil openings 11, the solder paste is drawn over the stencil with a squeegee 13. In this case, the openings 11 of the template 10 fill with the solder paste 6. A tempering step is then carried out to solidify the applied solder paste. However, especially when using such a stencil printing technique on wafers
Einsatz eines offenen Rakels, wie dem der Figur 1, ab einem bestimmten Einsatzgebiet (< 300 μm Pitch) Probleme hinsichtlich der Druckqualität auf, wie dies später anhand der Figur 7 gezeigt wird.Use of an open doctor blade, such as that of Figure 1, from problems in terms of print quality in a specific area of application (<300 μm pitch), as will be shown later with reference to FIG. 7.
Das vorliegende Rakelsystem vermeidet dieseThe present doctor system avoids this
Problematik und lässt sich sowohl bei Wafern als auch für andere Anwendungsfeider mit MikroStrukturen sehr vorteilhaft einsetzen.Problem and can be used very advantageously for wafers as well as for other application fields with microstructures.
Figur 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eineFigure 2 shows schematically an example of a
Ausgestaltung des vorliegenden Rakelsystems sowie drei Rakel-Phasen zur Veranschaulichung der Funktionsweise dieses Rakelsystems . Das vorliegende Rakelsystem setzt sich in üblicher Weise aus einer Rakelhalterung 3 mit einer Rakelklinge 1 zusammen. Zusätzlich ist vor derDesign of the present doctor system and three doctor phases to illustrate the functioning of this doctor system. The present doctor system is composed in the usual way of a doctor holder 3 with a doctor blade 1. In addition, before
Rakelklinge 1 ein Rakelelement 2 angeordnet und mit der Rakelklinge 1 verbunden. Die Verbindung kann hierbei durch direkte Befestigung an der Rakelklinge 1 oder über die Rakelhalterung 3 erfolgen. Das Rakelelement 2 ist derart ausgestaltet und gegenüber der Rakelklinge 1 angeordnet und in eine Rakelaufnahme eingesetzt, dass es während des Druckvorganges bzw. Rakelns mit seiner unteren Begrenzung 2a einen größeren Abstand zur Oberfläche 5 der Druckschablone bzw. der zu be- druckenden Oberfläche aufweist als die Rakelklinge 1, genauer gesagt deren untere Kante. Weiterhin wird durch die Verbindung des Rakelelements 2 mit der Rakelklinge 1 eine nach oben abgeschlossene Kammer 4 in Form einer zur Oberfläche hin offenen Rinne gebildet. Diese Ausgestaltung ist in den drei dargestellten Phasen der Figur 2 zu erkennen. Beim bestimmungsgemäßen Einsatz dieses Rakelsystems wird Lotpaste 6 vor der Rakel auf die Oberfläche 5 der Schablone 10 aufgetragen und die Rakel in Richtung der Lotpaste bewegt (Phase 1) . Aufgrund dieser Bewegung und des Abstandes der unterenDoctor blade 1 a doctor element 2 arranged and connected to the doctor blade 1. The connection can be made by direct attachment to the doctor blade 1 or via the doctor holder 3. The doctor element 2 is designed and arranged opposite the doctor blade 1 and inserted in a doctor holder in such a way that during the printing process or doctoring, its lower boundary 2a is at a greater distance from the surface 5 of the printing stencil or the surface to be printed than that Doctor blade 1, more precisely its lower edge. Furthermore, the connection of the doctor element 2 with the doctor blade 1 forms an upwardly closed chamber 4 in the form of a groove open to the surface. This configuration can be seen in the three phases shown in FIG. 2. When this squeegee system is used as intended, solder paste 6 is applied to the surface 5 of the stencil 10 in front of the squeegee and the squeegee is moved in the direction of the solder paste (phase 1). Because of this movement and the distance of the lower ones
Begrenzung 2a des Rakelelementes 2 zur Oberfläche 5 füllt sich die Kammer 4 mit der Paste 6 (Phase 2) . Sobald die Kammer 4 vollständig gefüllt ist, rollt die überschüssige Paste vor dem Bug 2b des Rakelelementes 2 (Phase 3). Dieses Rollen der Paste entspricht der Funktionsweise eines üblichen offenen Rakelsystems. Gleichzeitig steht die Paste in der Kammer 4 aufgrund des ständig nachdrängenden Materials 6 unter Druck, so dass der Lotpasteneintrag aus dieser Kammer 4 in die (nicht dargestellten) Schablonenöffnungen unter erhöhtem Druck erfolgt, wie dies bei einem geschlossenen Rakelsystem der Fall ist. Die Kammer 4 wirkt somit als Druckkammer und das Rakelelement 2 als Druckverstärker - durch den der Druck auf die Lotpaste erhöht wird.Boundary 2a of the doctor element 2 to the surface 5, the chamber 4 fills with the paste 6 (phase 2). As soon as the chamber 4 is completely filled, the excess paste rolls in front of the bow 2b of the doctor element 2 (phase 3). This rolling of the paste corresponds to the functioning of a conventional open doctor system. At the same time, the paste in the chamber 4 is under pressure due to the constantly pressing material 6, so that the solder paste is introduced from this chamber 4 into the stencil openings (not shown) under increased pressure, as is the case with a closed doctor system. The chamber 4 thus acts as a pressure chamber and the doctor element 2 as a pressure booster - by means of which the pressure on the solder paste is increased.
Das vorliegende Rakelsystem kommt im Gegensatz zu einem geschlossenen Rakelsystem ohne einen weiteren druckerzeugenden Mechanismus sowie ohne weitere Abdichtungselemente aus und ist wie ein offenes Rakelsystem einfach handhabbar. Für den Einsatz dieser Mehrstufen-Rakel müssen daher keinerlei bauliche Veränderungen an der verwendeten Schablonendruckmaschine vorgenommen werden.In contrast to a closed squeegee system, the present squeegee system does not require a further pressure-generating mechanism or further sealing elements and, like an open squeegee system, is easy to handle. To use this multi-stage doctor blade, no structural changes need to be made to the stencil printing machine used.
Die Form der Druckkammer 4 sowie des Rakelelementes 2 ist nicht auf die in den vorliegenden Ausführungsbeispielen offenbarten Formen begrenzt. Vielmehr lässt sich die geometrische Form dieser Bestandteile des Rakelsystems beliebig variieren, solange die oben beschriebene Wirkungsweise noch erzielt wird.The shape of the pressure chamber 4 and the doctor element 2 is not limited to the shapes disclosed in the present exemplary embodiments. Rather, the geometric shape of this Vary components of the doctor system as long as the mode of operation described above is still achieved.
So zeigt Figur 3 ein Beispiel für eine mögliche Ausgestaltung des vorliegenden Rakelsystems, bei der die Rakelklinge 1 zusammen mit dem Rakelelement 2 einstückig ausgebildet ist. Die Rakelhalterung ist in dieser Figur nicht dargestellt. Diese Rakelhalterung nimmt vielmehr die zickzackförmig ausgebildete Klemmkante 7 der Einheit aus Rakelklinge 1 und Rakelelement 2 auf. In der Figur sind die hintere Rakelklinge 1 sowie das damit verbundene Rakelelement 2 zu erkennen, an dessen Bug 2b die Paste bzw. das druckbare Material gerollt wird. In der dargestellten Ausbildung ist die innere Begrenzung der Druckkammer 4 mit der sich anschließenden unteren Begrenzung 2a und dem Bug 2b des Rakelelementes 2 in Wellenform ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung lässt sich aus einem verformbaren Metall- oder Kunststoffmaterial leicht herstellen.3 shows an example of a possible embodiment of the present doctor system, in which the doctor blade 1 is formed in one piece together with the doctor element 2. The squeegee holder is not shown in this figure. Rather, this squeegee holder receives the zigzag-shaped clamping edge 7 of the unit consisting of squeegee blade 1 and squeegee element 2. In the figure, the rear doctor blade 1 and the doctor element 2 connected to it can be seen, on the bow 2b of which the paste or the printable material is rolled. In the illustrated embodiment, the inner boundary of the pressure chamber 4 with the adjoining lower boundary 2a and the bow 2b of the doctor element 2 is formed in a wave form. Such an embodiment can be easily produced from a deformable metal or plastic material.
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung des vorliegenden Rakelsystems. In dieser Ausgestaltung wird ein Standard-Rakel- Klemmhalter 3 zur Aufnahme der Rakelklinge 1 und des Rakelelementes 2 eingesetzt. Dabei ist zu erkennen, dass sich das vorliegende Rakelsystem mit einem Standard-Rakelhalter kombinieren und damit in übliche Rakelaufnahmen für offene Rakelsystem problemlos einsetzen lässt. In Figur 4 ist hierbei das zusammengesetzte Rakelsystem mit Rakelhalter 3, Rakelklinge 1 sowie Rakelelement 2 und der zwischen Rakelklinge 1 und Rakelelement 2 gebildeten Kammer 4 zu erkennen. In diesem Beispiel sind die Rakelklinge 1 sowie das Rakelelement 2 als getrennte Bauteile ausgebildet, die über den ebenfalls zweiteilig ausgebildeten Rakelhalter 3 zusammen gehalten werden. Dies ist anhand der Figur 5, die eine Explosionsdarstellung der Einzelteile des Rakelsystems vor dem Zusammenbau repräsentiert, ersichtlich.Figures 4 and 5 show another example of an embodiment of the present doctor system. In this embodiment, a standard doctor blade holder 3 is used to hold the doctor blade 1 and the doctor element 2. It can be seen that the doctor blade system in question can be combined with a standard doctor blade holder and can therefore be used without problems in conventional doctor blade holders for open doctor blade systems. FIG. 4 shows the composite doctor system with doctor holder 3, doctor blade 1 and doctor element 2 and that between doctor blade 1 and Recognizing doctor element 2 formed chamber 4. In this example, the doctor blade 1 and the doctor element 2 are designed as separate components which are held together by the doctor holder 3, which is likewise made in two parts. This can be seen from FIG. 5, which represents an exploded view of the individual parts of the squeegee system before assembly.
Figur 6 zeigt schließlich eine Gegenüberstellung zwischen einem offenen Rakelsystem mit Rakelhalter 3 und angeschraubter Rakelklinge 1 (linke Seite der Figur) und einer Ausführungsform des vorliegenden Rakelsystems mit Rakelhalter 3 und angeschraubter Einheit aus Rakelklinge 1 und Rakelelement 2 (rechte Seite) . Aus dieser Gegenüberstellung ist zu erkennen, dass sich das vorliegende Rakelsystem von einem bekannten offenen Rakelsystem nur in der Ausgestaltung des Bereiches der Rakelklinge unterscheidet. Die Rakelhalterung kann identisch ausfallen.FIG. 6 finally shows a comparison between an open doctor blade system with doctor blade holder 3 and screwed-on doctor blade 1 (left side of the figure) and an embodiment of the present doctor system with doctor blade holder 3 and screwed-on unit comprising doctor blade 1 and doctor element 2 (right side). From this comparison it can be seen that the present doctor system differs from a known open doctor system only in the design of the area of the doctor blade. The squeegee holder can be identical.
Figur 7 zeigt schließlich ein Beispiel für ein Druckergebnis, das bei Einsatz eines herkömmlichen offenen Rakelsystems in Verbindung mit einer Schablonendrucktechnik bei Strukturen geringerFinally, FIG. 7 shows an example of a printing result that is lower for structures when using a conventional open doctor blade system in connection with a stencil printing technique
Abmessungen erzielt wurde. In der Figur ist anhand des inhomogen ausgedruckten Pads 8 eindeutig zu erkennen, dass die Schablonenöffnungen nur sehr unregelmäßig mit Paste 6 gefüllt werden.Dimensions was achieved. In the figure, the inhomogeneously printed pad 8 clearly shows that the stencil openings are filled with paste 6 only very irregularly.
Im Gegensatz dazu werden bei Einsatz eines Rakelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung deutlich bessere Druckergebnisse erzielt, wie dies in Figur 8 zu erkennen ist. Diese Figur zeigt das Druckergebnis bei Einsatz des vorliegenden Rakelsystems mit der gleichen Schablone, wie sie auch beim Beispiel der Figur 7 verwendet wurde. Durch das verbesserte Auftragsverhalten der Paste mit dem vorliegenden Rakelsystem wird eine Verbesserung des Füllungsgrades der Schablonenöffnungen erreicht, wie dies anhand des homogen ausgedruckten Pads 9 zu erkennen ist. In contrast, when using a doctor blade system according to the present invention, significantly better printing results are achieved, as shown in FIG. 8 is recognizable. This figure shows the printing result when using the present doctor system with the same stencil as was used in the example of FIG. 7. The improved application behavior of the paste with the present doctor blade system improves the degree of filling of the stencil openings, as can be seen from the homogeneously printed out pad 9.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
Rakelklingedoctor blade
Rakelelement a untere Begrenzung des Rakelelementesb Bug des RakelelementesDoctor element a lower limit of the doctor element b bow of the doctor element
Rake1ha1terungRake1ha1terung
Kammer bzw. DruckkammerChamber or pressure chamber
Oberflächesurface
Pastepaste
Klemmkante inhomogen ausgedrucktes Pad homogen ausgedrucktes Pad 0 Schablone 1 Schablonenöffnungen 2 Wafer 3 offenes Rakel 4 Bondpad Clamping edge inhomogeneously printed pad homogeneously printed pad 0 stencil 1 stencil openings 2 wafers 3 open squeegee 4 bond pad

Claims

Patentansprüche claims
1. Rakelsystem zum Aufbringen eines druckbaren Materials, insbesondere einer Paste (6), auf eine Oberfläche, mit einer Rakelhalterung (3) und zumindest einer an der Rakelhalterung (3) befestigten Rakelklinge (1) , dadurch gekennzeichnet, dass in Rakelrichtung vor der Rakelklinge (1) zumindest ein zusätzliches Rakelelement (2) angeordnet und mit der Rakelklinge verbunden ist, das mit der Rakelklinge (1) eine nach oben geschlossene Kammer (4) ausbildet, wobei das Rakelelement (2) beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Rakelsystems mit einer unteren Begrenzung (2a) einen geringfügig größeren Abstand zur Oberfläche als die Rakelklinge (1) aufweist, so dass während des Rakelns einerseits druckbares Material vor dem Rakelelement (2) gerollt oder geschoben wird und andererseits ein Teil des druckbaren Materials unter dem Rakelelement (2) hindurch in die Kammer (4) eindringen kann.1. Doctor blade system for applying a printable material, in particular a paste (6), to a surface, with a doctor blade holder (3) and at least one doctor blade blade (1) attached to the doctor blade holder (3), characterized in that in the doctor blade direction in front of the doctor blade (1) at least one additional squeegee element (2) is arranged and connected to the squeegee blade, which forms an upwardly closed chamber (4) with the squeegee blade (1), the squeegee element (2) having a lower limit when the squeegee system is used as intended (2a) has a slightly greater distance from the surface than the doctor blade (1), so that on the one hand printable material is rolled or pushed in front of the doctor element (2) during the doctoring and on the other hand a part of the printable material passes under the doctor element (2) the chamber (4) can penetrate.
2. Rakelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) mit einem Volumen zur Aufnahme von ca. 1 bis 50 ml an druckbarem Material pro cm Rakelbreite ausgebildet ist.2. Doctor system according to claim 1, characterized in that the chamber (4) is designed with a volume for receiving about 1 to 50 ml of printable material per cm of doctor blade width.
3. Rakelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die untere Begrenzung (2a) des Rakelelementes (2) zur unteren Kante der Rakelklinge (1) einen Abstand von 1 bis 5 mm aufweist.3. Doctor system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lower boundary (2a) of the doctor element (2) to the lower edge of the doctor blade (1) has a distance of 1 to 5 mm.
4. Rakelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelklinge (1) zusammen mit dem Rakelelelement (2) einstückig ausgebildet ist.4. Doctor system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the doctor blade (1) together with the doctor element (2) is integrally formed.
5. Rakelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelklinge (1) und das Rakelelement (2) getrennte Bauteile sind, die von der Rakelhalterung (3) zusammen gehalten werden.5. Doctor system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the doctor blade (1) and the doctor element (2) are separate components which are held together by the doctor holder (3).
6. Rakelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelklinge (1) und das Rakelelement (2) aus einem oder mehreren strukturierten Materialblöcken, insbesondere aus Kunststoff, gebildet sind.6. Doctor system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the doctor blade (1) and the doctor element (2) from one or more structured material blocks, in particular made of plastic, are formed.
7. Rakelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Begrenzung (2a) des Rakelelementes (2) in Rakelrichtung abgerundet ist.7. Doctor system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the lower boundary (2a) of the doctor element (2) is rounded in the doctor direction.
8. Rakelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Begrenzungsfläche der Kammer (4) zusammen mit der sich anschließenden unteren Begrenzung (2a) des Rakelelementes (2) in Rakelrichtung einen wellenförmigen Verlauf aufweist.8. Doctor system according to claim 7, characterized in that the inner boundary surface of the chamber (4) together with the subsequent lower boundary (2a) of the doctor element (2) in Squeegee direction has a wavy course.
9. Rakelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zusätzliche Rakelelemente (2) hintereinander so vor der Rakelklinge (1) angeordnet sind, dass mehrere hintereinander liegende Kammern (4) gebildet werden, in die während des Rakelns druckbares Material unter den Rakelelementen (2) hindurch eindringen kann.9. Doctor system according to one of claims 1 to 8, characterized in that a plurality of additional doctor elements (2) are arranged one behind the other in front of the doctor blade (1), that several successive chambers (4) are formed, in the printable material during doctoring can penetrate under the doctor elements (2).
10. Verwendung eines Rakelsystems nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche zum Auftragen eines druckbaren Materials mittels Sieboder Schablonendrucktechnik auf eine Oberfläche.10. Use of a doctor blade system according to one or more of the preceding claims for applying a printable material by means of screen or stencil printing technology to a surface.
11. Verwendung eines Rakelsystems nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche zum Auftragen einer Paste mittels Sieb- oder11. Use of a doctor blade system according to one or more of the preceding claims for applying a paste by means of screen or
Schablonendrucktechnik auf eine Oberfläche, wobei der Abstand der unteren Begrenzung (2a) des Rakelelementes (2) von der Oberfläche der eingesetzten Schablone oder des eingesetzten Siebes beim Rakeln zumindest dem 4-fachen Wert des mittleren Partikeldurchmessers der Paste beträgt. Stencil printing technique on a surface, the distance of the lower boundary (2a) of the doctor element (2) from the surface of the stencil or screen used when squeegeeing being at least 4 times the average particle diameter of the paste.
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