SCHABLONE
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine in einen Spannrahmen einzuspannende Schablone zum Aufbringen einer Lotpaste auf Kontaktpunkte einer Leiterplatte oder zum Aufbringen eines Leitklebers auf eine Leiterplatte.
Heutzutage werden Leiterplatten oftmals in der sogenannten SMD-Bauweise
(surface mounted devices) bestückt, d.h. die elektrischen Bauelemente befinden sich sowohl mit ihrem Körper als auch mit ihren Anschlüssen auf der gleichen Seite der Leiterplatte. Die Anbringung und eventuell auch die elektrische Verbindung erfolgt dann durch Löten, insbesondere Ref low- oder Wellenlöten. Insbesondere für diese SMD-Bauweise müssen Kontaktpunkte (SMD-Pads) mit Lotpaste versehen werden, was oftmals im Siebdruckverfahren geschieht. Für das Aufbringen der Lotpaste auf die Kohtaktpunkte oder eines Leitklebers werden oft Schablonen verwendet, die hierfür in einem Arbeitsbereich der flächigen Schablone entsprechende Muster aufweisen. Zur Aufbringung dieser Muster dienen die vorliegenden Schablonen, die insbesondere aus Metall sind.
Grundsätzlich unterscheidet man bei derartigen Schablonen zwischen eingeklebten Schablonen und in einem Schnellspannrahmen einzuspannenden Schnellspannschablonen. Im vorliegenden Fall beschäftigt sich die Erfindung mit den in einem Schnellspannrahmen einzuspannenden Schablonen. Derartige
Schablonen sind zumindest an zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen zum Ergreifen und Spannen durch passende Festhaltemittel eines Spannrahmens angepasst. Insbesondere sind hierzu an zumindest zwei gegenüberliegenden Randbereichen der Schablone jeweils eine Reihe von Löchern, Öffnungen bzw. Schlitze vorhanden, in die die entsprechenden Festhaltemittel der Spannvorrichtung bzw. des Spannrahmens passen. Oftmals werden aber auch alle vier Randbereiche einer derartigen Schablone erfasst und gespannt und weisen dementsprechend an allen vier Randbereichen der Schablone beispielsweise Lochreihen auf.
Spannrahmen und Schablonen der genannten Art sind insbesondere aus der EP 0 790 892 Bl oder WO 93/25061 bekannt.
Schablonen der hier betreffenden Art sind, wie bereits erwähnt, insbesondere aus Metall, vorzugsweise Edelstahl hergestellt und haben geätzte, gefräste oder lasergeschnittene Muster für den Löt- oder Leitpastendruck. Sie müssen in den Spannrahmen sehr genau und reproduzierbar einhängbar sein, und für die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit des Aufbringens der Muster auf einer Leiterplatte dürfen im gespannten Zustand der Schablone keine Verwerfungen oder Nerwindungen auftreten. Dementsprechend ist in der oben genannten WO 93/25061 als wesentliches technisches Merkmal herausgestellt, dass die Randbereiche flexibel sind.
Aus der US 6,026,566 ist eine Metallschablone bekannt, an deren Seitenränder Ausrichtelemente in Form von Nertiefungen angeordnet sind. Ferner sind an zwei gegenüberliegenden Randbereichen Abwinkelungen vorhanden, die als Auslaufschutz für auf die Schablone aufzubringendes Lot dienen. Derartige Schablonen weisen aufgrund der Abwinklungen unter Umständen ein zusätzliches Nerletzungsrisiko auf.
Der guten Ordnung halber sind nachfolgend noch weitere Druckschriften genannt. So offenbart die DE 198 46 456 AI elektronische Bauteile mit umgefalztem Rand, der durch Übereinanderfalten von Leiterrahmenteilen gebildet wird. Die übereinandergefalteten Leiterrahmenteile dienen als Positionselemente. Die JP 7109066 A zeigt ganz allgemein eine Maschine zum Falten oder Umlegen elektronischer Bauteile oder Leiterbahnen. In der US 3,535,905 wird eine Maschine zum Umfalzen eines Randes einer Metallplatte erläutert. Die Metallplatten mit umgebogenem Rand bilden Teile eines Lüftungsschachtes. Schließlich ist noch die US 3,815,398 A zu erwähnen, die ebenfalls eine Maschine zum Umfalzen von Plattenelementen zeigt. Hier werden Schachteln aus Metallblech geformt.
Die hier in Rede stehenden Schablonen sind oftmals sehr dünn. So beträgt die Dicke oder Stärke einer Schablone zumindest im Randbereich zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, insbesondere ist die Schablone im Randbereich zwischen0,l mm bis 0,2 mm dick. Damit sind die Ränder und insbesondere die jeweiligen Kanten äußerst scharf und können bei der Handhabung der Schablonen sehr leicht zu Verletzungen fuhren. Dieses Problem ist bisher nicht gelöst.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine zum Einspannen in eine Spannvorrichtung vorgesehene Schablone bereitzustellen, von der eine geringere Verletzungsgefahr für eine Bedienperson ausgeht.
Dieses technische Problem wird durch eine Schablone gelöst, die an zumindest zwei von vier Schablonenrandbereichen zum Erfassen und Spannen der Schablone in einem Spannrahmen ausgestaltet ist. Die zumindest zwei Schablonenrandbereiche, die zum Einspannen dienen, liegen sich gegenüber. Eine erfindungsgemäße Schablone weist an sich vier Schablonenrandbereiche auf. Zumindest einer der vier Schablonenrandbereiche ist mit einem umgebogenen Rand versehen, wodurch die außenliegende Kante dieses Schablonenrandbereichs abgerundet ist.
Der Erfindung liegt gemäß einem ersten Aspekt der Gedanke zugrunde, zumindest denjenigen Schablonenrandbereich speziell auszugestalten, der sich bei der
Handhabung der Schablone als verletzungsgefahrdend erwiesen hat, und zwar derart, dass von diesem keine oder zumindest eine verminderte Verletzungsgefahr ausgeht. Schablonen der genannten Art werden oft in Hängeregister ähnlichen Einrichtungen aufbewahrt, in denen eine Bedienperson zumindest mit der nach oben zeigenden Kante bzw. dem Rand in Berührung kommen kann, was aufgrund der geringen
Dicken der Schablonen leicht zu Schnittverletzungen führen kann. Indem nun erstmals bei einer solchen Schablone, insbesondere einer aus Metall, der freie Rand umgebogen ist, wird über die Länge des Schablonenrandbereichs die an sich scharfe Kante abgerundet, und damit ist diese weniger gefährdend. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass trotz der Umbiegung des Randes zum einen die Schablone immer noch in die bekannten, hierfür bestimmten Spannrahmen einbringbar ist, zum anderen hat sich überraschenderweise gezeigt, dass trotz der nunmehr im Randbereich erfolgten Versteifung und Verstärkung der Schablone, sowohl beim zwei- wie auch beim vierseitigen Spannen keine erhöhte Verwindungs- oder Verwerfungsgefahr festzustellen ist. Zugleich ist gemäß diesem ersten Aspekt der Erfindung durch das Umbiegen des Randes kein zusätzliches Schutzelement notwendig, das die Produktionskosten nicht unbeträchtlich erhöhen würde. Im vorliegenden Fall könnten sich die Produktionskosten für eine Schablone u.U. unwesentlich erhöhen. Diese geringfügig höheren Herstellungskosten für die Schablonen sind aber im Hinblick auf die stark verringerte Verletzungsgefahr von den ansonsten äußerst scharfen Rändern einer Schablone mit derart geringen Dicken akzeptabel. Außerdem hat sich gezeigt, dass die Gefahr einer Beschädigung der Schablone bei der Handhabung verringert wird.
Wie bereits erwähnt, ist eine erfindungsgemäße (Metall-)Schablone an zwei oder auch an vier Randbereichen zum Erfassen und Spannen der Schablone in einem Spannrahmen ausgestaltet. Die vier Randbereiche umschließen den eigentlichen planen Arbeitsbereich, in dem ein Schlitz- oder Lochmuster eingebracht ist, durch das hindurch beispielsweise eine Lotpaste oder ein Leitkleber auf eine Leiterplatte definiert aufgetragen werden kann. Das heißt, eine erfindungsgemäße Schablone mit umgebogenem Rand ist beispielsweise sowohl in einer Spannvorrichtung gemäß der WO 93/25061 als auch der EP 0 790 892 Bl einsetzbar. Im übrigen ist anzumerken, dass Spannvorrichtungen gemäß letzterer Druckschrift auch unter der Marke "Quattro-Flex®" vertrieben werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weisen erfindungsgemäße Schablonen zum Erfassen und Spannen der Schablone in dem Spannrahmen in den jeweiligen Schablonenrandbereichen jeweils eine Reihe von Öffnungen zur Aufnahme von passenden Einhakeinrichtungen des Spannrahmens auf. Diese Öffnungen können insbesondere Rund- oder Langlöcher sein. Die Form der Öffnungen entspricht dann der, die insbesondere aus den vorgenannten Druckschriften bekannt ist.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schablone sind zumindest diejenigen Schablonenrandbereiche durch Umbiegen des jeweils zugehörigen Randes abgerundet, die zum Erfassen und Spannen der Schablone in dem Spannrahmen ausgestaltet sind. Diese Schablonenrandbereiche werden von einer Bedienperson häufiger erfasst als die anderen Schablonenrandbereiche, so dass von diesen eine erhöhte Verletzungsgefahr ausgeht. Es können aber bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung aber alle Schablonenrandbereiche mit den abgerundeten Rändern versehen sein.
Eine verringerte Verletzungsgefahr wird schon dann erzielt, wenn die umgebogenen freien Ränder um mehr als 90°, insbesondere mehr als 100-120° umgebogen sind, vorzugsweise werden die freien Ränder aber annähernd bis an die Ober- oder Unterseite der Schablone angelegt, d.h. bis um 180° umgebogen.
Erfindungsgemäße Schablonen haben beispielsweise am umgebogenen freien Rand einen Außenradius von 0,1 mm oder mehr. Vorzugsweise ist der Außenradius größer, jedoch sollte er so gewählt sein, dass hierdurch ein Einpassen in den bestehenden Spannrahmen noch möglich ist. Dementsprechend darf der Außenradius nicht zu groß gewählt sein.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schablone weist an den umgebogenen freien Rändern einen Wulst auf, so dass dort eine gewisse
Verdickung vorhanden ist, dahinter liegen der freie Rand und die Metallschablone aber fast wieder aneinander an. Hierdurch wird eine besonders gute Verringerung der Verletzungsgefahr erzielt, gleichzeitig aber die Verletzungsgefahr verringernde Verdickung auf einen kleinen Teil des Randbereichs beschränkt.
Insbesondere ist die Erfindung für (Metall-)Schablonen mit einer Dicke am umgebogenen Rand zwischen minimal 0,1 mm und maximal 1,0 mm geeignet. D.h., vor dem Umbiegen hat der Randbereich eine Dicke von 0,05 mm - 0,5 mm.
Abschließend ist noch anzumerken, dass unter "Umbiegen" auch "Umbördeln" und ähnliche Verformungsverfahren zu subsumieren sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Schablone aus Metall, die an allen vier Randbereichen zum Erfassen und Spannen in einem Spannrahmen ausgebildet ist,
Fig. 2 eine Teilquerschnittsansicht eines Randbereichs mit umgebogenem
Rand,
Fig. 3 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines umgebogenen Randes einer erfindungsgemäßen Schablone,
Fig. 4 noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines umgebogenen
Randes mit Wulst,
Fig. 5 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schablone aus Metall mit umgebogenen Rändern und
Fig. 6 noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Schablone mit separatem Randstreifen als Schutz gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Eine erste beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metallschablone 1 ist in einer Draufsicht auf die Unterseite 6 in der Fig. 1 gezeigt. Die Metallschablone 1 weist einen hier nicht speziell gekennzeichneten eigentlichen Schablonenarbeitsbereich auf, in dem das zu druckende Muster eingebracht ist, wie beispielsweise durch Laserschneiden, Stanzen oder Ätzen. Die hier gezeigte Schablone 1 hat vier Schablonenrandbereiche 2, die jeweils eine Reihe von Öffnungen 3 aufweisen. Diese Öffnungen 3 dienen zur Aufnahme von entsprechenden Einhakmitteln eines hier nicht gezeigten Spannrahmens. Wie bereits eingangs erwähnt, kann ein solcher Spannrahmen insbesondere gemäß der eingangs genannten Druckschriften ausgestaltet sein.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metallschablone sind die Schablonenrandbereiche 2 gegenüber benachbarten Seitenrandbereichen 2 durch eine Ausklinkung 4 voneinander getrennt. Die Ausklinkungen 4 sind bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform rechtwinklig, sie können aber auch, wie beispielsweise in der Fig. 5 gezeigt, einfach nur als schräge Verbindungslinie verlaufen. Auch kurvenförmige Verbindungslinien sind denkbar. So können beispielsweise die Kanten der Seitenrandbereiche 2 in der Draufsicht durch einen Radius miteinander verbunden sein. In diesem Fall wäre von einer Auskehlung zu sprechen.
Die Seitenrandbereiche 2 sind gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung mit Umbiegungen 5 versehen. Die Umbiegungen 5 erstrecken sich über die gesamte Länge eines Seitenrandbereichs 2, wie es aus der Draufsicht gemäß der Fig. 1 ersichtlich ist. Die Umbiegungen 5 haben in dieser Draufsicht eine gewisse Breite, die allerdings so gewählt ist, dass die Öffnungen 3 hiervon nicht abgedeckt werden,
oder mit den in den Öffnungen 3 einzubringenden Einhakmitteln eines Spannrahmens kollidieren. Generell ist zu sagen, dass die Umbiegungen 5 das Spannen einer Metallschablone 1 nicht beeinflussen sollen.
Aus der Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines umgebogenen Randes 5 gemäß der Fig. 1 ersichtlich. Die Metallschablone 1 ist hier mit der Oberseite 7 nach unten zeigend dargestellt. Die Unterseite 6 zeigt bei der Darstellung gemäß der Fig. 2 nach oben. Der umgebogene Rand 5 des Randbereichs 2 liegt an der Unterseite 6 an. Dementsprechend ist die Umbiegung um 180° erfolgt, der Radius r an der Außenkante des Randbereichs 2 entspricht im Wesentlichen der zweifachen Dicke des Schablonenrandbereichs 2.
Die Fig. 3 zeigt einen der Fig. 2 ähnlichen Querschnitt. Hier ist allerdings bei dem Randbereich 2' der umgebogene Rand 5' nicht vollständig umgebogen, sondern nur um einen Winkelbetrag von 180°-α. Entsprechend kann der Radius r' größer gleich dem Radius r gemäß Fig. 2 sein. Bei dem hier gezeigten Ausfuhrungsbeispiel beträgt der Winkel α noch etwa 30 - 50°, was die Umbiegung vereinfacht, jedoch bereits eine gehörige Reduzierung der Verletzungsgefahr einer bisher scharfen Kante einer Metallschablone 1 ermöglicht und zu reduzierten Kosten führt, da die Umbiegungen schneller und einfacher durchzuführen sind.
Um von dem Querschnitt gemäß der Fig. 3 zu dem gemäß der Fig. 2 zu gelangen, müsste nunmehr nur noch der bereits um etwa 120-140° umgebogene Rand 5' gegen die Unterseite 6 der Metallschablone 1 gemäß der Fig. 3 angedrückt werden, was durch Verschieben einer Schwenkbiegewange eines entsprechenden
Biegewerkzeuges oder durch Pressen in einem separaten Werkzeug erfolgen kann.
Eine weitere alternative Ausführungsform eines umgebogenen Randes 5" ist in der Fig. 4 dargestellt. Bei dem hier modifizierten Randbereich 2" liegt zwar wieder der umgebogene Rand 5" an der Unterseite 6 an, jedoch ist ein Wulst 8 an der
Außenkante erzielt, so dass der Radius r" größer ist als der Radius r' und r gemäß den Fig. 3 bzw. 2. Dies wird durch spezielles Andrücken der Lasche 5' gemäß der Fig. 3 erzielt, hierdurch ist die Verletzungsgefahr noch weiter verringert als gemäß der Fig.
2 und 3.
Wie bereits erwähnt, zeigt die Fig. 5 in der Draufsicht eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metallschablone 1"'. Die hier gezeigte Metallschablone 1'" hat statt runder Löcher 3 gemäß der Fig. 1 Langlöcher bzw. Schlitzöffnungen 3'". Außerdem sind die Ausklinkungen 4"' nicht rechtwinklig, sondern es ist lediglich jeweils die Ecke einer Schablone 1'" abgeschnitten. Nach dem Abschneiden dieser Ecken zur Erzielung der Ausklinkungen 4"' wurden die Randbereiche 5'" umgebogen, die Umbiegungen können wiederum gemäß den Fig. 2,
3 und 4 erfolgen.
Durch das vorherige Abschneiden der Ecken der Metallschablone 1 '" entstehen an den Außenenden der umgebogenen Ränder 5'" Schrägen 11. Allgemein ist zu sagen, dass die Umbiegungen bzw. umgebogenen Ränder 5'" wiederum bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 weder das Einspannen in den Löchern 3 bzw. 3'" in einem Spannrahmen beeinflussen, noch zu Verwindungen oder Verwerfungen einer gespannten Schablone 1'" führen. Im Übrigen kann die Schablone 1'" insbesondere der Schablone gemäß der WO 93/25061 entsprechen.
Abschließend ist noch anzumerken, dass es gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung unter Umständen auch zweckmäßig sein kann, die jeweilige Kante eines Seitenrandbereichs der Schablone nicht durch eine einstückige Umbiegung abgerundet zu gestalten, sondern auf einen oder mehrere Schablonenrandbereichen ein separates Schutzteil in Form eines separaten Ranstreifens 12 mit Nut zum Aufschieben auf den Randbereich 2 der Schablone vorzusehen, wie es in der Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Der Randstreifen 12 kann beispielsweise aus Kunststoff
bestehen. Er wird beispielsweise längs der Kante der Metallschablone aufgeschoben und verklebt oder haftet durch Reibung.