WO2018065162A1 - Verfahren zum drucken von verbindungsmaterialien auf kontaktflächen auf einem schaltungsträger - Google Patents

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Definitions

  • circuit substrates such as printed circuit boards, ceramic substrates or flex films by means of SMT (Surface Mount Technology) technology.
  • materials with different function for example in the form of pastes such as solder pastes or resistor pastes or adhesive such as silver conductive adhesive, thermal adhesive or component adhesive by means of a simultaneously running printing step such as screen printing or stencil printing applied to the circuit substrate.
  • pastes such as solder pastes or resistor pastes
  • adhesive such as silver conductive adhesive
  • thermal adhesive or component adhesive by means of a simultaneously running printing step such as screen printing or stencil printing applied to the circuit substrate.
  • the size or the pitch pattern of a component or the function of the component to be realized for example as a printed resistor, as a capacitor or as a coil
  • different quantities or structures of the materials are to be applied for the electronic module / component to be produced. This is conventionally done by means of step templates (negative / positive) or selectively by dispensing (successive process).
  • the known printing step of the surface printing of pastes is combined with a second or also several printing steps in rotary printing in order to apply different paste materials and / or paste volumes and / or paste topographies to the circuit carrier.
  • the first printing method is a surface printing method.
  • a known method with the novel rotary printing method is used.
  • the first connecting material is the same material as the second bonding material ⁇ Ver. It can be applied to the circuit carrier same materials with un ⁇ ter Kunststofflichen process.
  • the first part number of contact surfaces corresponds to the total number of circuit carrier contact surfaces, wherein the second layer is applied to the first layer.
  • the second layer is applied at least partially only to a partial region of a contact surface. In this way, different spatial arrangements can be generated in an advantageous manner.
  • the second layer of the same material having a lower viscosity as the material of the first layer may be formed in a further development, so that a sufficient ER is under ⁇ stanliche spatial distribution of the material property.
  • FIGS. 1A to 1C show a first variant of a device according to the invention
  • FIGS. 2A to 2C show a second variant of a method according to the invention
  • 3A to 3C show a third variant of erfindungsge ⁇ MAESSEN method
  • FIGS. 4A to 4D show a fourth variant of a method according to the invention
  • Figures 5A to 5D a fifth variant of a erfindungsge ⁇ MAESSEN method.
  • FIG. 1A schematically shows a substrate 1 on which symbolically three contact surfaces 2, which serve to contact components to be placed, are arranged.
  • a surface printing method is used, in which a mask 3 is arranged on the substrate 1 or the contact surfaces 2, so that openings in the mask 3 come to lie on the contact surfaces 2 to be printed.
  • a material 4 for example, a solder paste is then painted in the openings of the mask 3, so that they come to rest on the selected contact surfaces 2.
  • these are the two outer contact surfaces.
  • FIG. 1B a rotary printing process is now used in a second printing method in which a second material 6 with a smaller volume is placed on the second number of contact surfaces 2 by means of a drum 5 having corresponding punches.
  • FIG. 1C there is a substrate 1 with contact surfaces 2 arranged thereon, in which a relatively large volume of first material 4 is applied to a first number and a smaller volume of material 6 is applied to a second number of contact surfaces, in principle the two materials 4, 6 can be identical.
  • FIG 2A In an alternative to this first variant of a printing process according to the invention 3 ⁇ is shown in FIG 2A, in a first step by means of a mask applied a relatively thin layer of a first material 4 to the total number of Kon ⁇ clock surfaces 2, on which then a first number of Kon ⁇ clock surfaces 2, a second layer is applied by means of the rotary printing process, in order to obtain in this way a volume structure.
  • FIG. 2C it can be seen in FIG. 2C that, in the same way as in the alternative of FIGS. 1A to 1C, a relatively large-volume material layer is applied to a first number of contact surfaces 2 and a lower-volume material layer is applied to a second number of contact surfaces 2.
  • a third variant according to the figures 3A-3C is first again with a surface printing process and a relatively thin mask 3 ⁇ ⁇ , a first number of contact ⁇ surfaces 2 a first material 4 is applied and then by means of a rotary printing process on the second number of Contact surfaces 2 a second material 7 printed.
  • the second material 7 have a greater thickness than the first material 4, and also have a different material properties.
  • a second material layer 8 from the same Material or a material with a lower viscosity brought on ⁇ , in which case not the entire surface of the contact surface 2 is printed, so that a selectable spatial structure of the material order can be generated.
  • a second material 9 is applied, also by means of the rotation ⁇ printing process on the second number of the contact surfaces 2, which may be a different material or the same material as on the first number of the contact surfaces. 2
  • FIGS. 5A to 5D show how components in or 11 are placed on the connecting materials 4 and 8, respectively, between the individual different printing methods.
  • FIG. 5D shows how, due to the method according to the invention, different components 10 and 11 are placed on respective contact surfaces 2 and can be placed on a substrate 1 by means of possibly different materials having different volumes and different spatial structures. Through which he ⁇ -making proper procedures a more accurate and faster material application is possible even if different materials such as solder paste or conductive adhesive can be used. As a result, the method according to the invention is also particularly suitable for high-volume production.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drucken von Verbin-dungsmaterialien (4, 4', 6, 7, 8, 9) auf eine Gesamtanzahl von Kontaktflächen (2) auf einem Schaltungsträger (1) bei dem eine erste Schicht aus einem ersten Verbindungsmaterial (4, 4') mit einer ersten Dicke auf eine erste Teilanzahl von Kontaktflächen (2) mit einem ersten Druckverfahren und eine zweite Schicht aus einem zweiten Verbindungsmaterial (6; 4, 6; 7; 8, 9) mit einer zweiten Dicke auf eine zweite Teilanzahl von Kontaktflächen (2) mit einem Rotationsdruckverfahren aufgebracht wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Drucken von Verbindungsmaterialien auf Kontaktflächen auf einem Schaltungsträger
In der Elektronikfertigung werden derzeit Bauteile mittels SMT (Surface Mount Technologie) Technik auf Schaltungsträger wie z.B. Leiterplatten, keramische Substrate oder Flexfolien aufgebracht. Hierbei werden Materialien mit unterschiedlicher Funktion beispielsweise in Form von Pasten wie z.B. Lotpasten oder Widerstandspasten oder Kleber wie z.B. Silberleitkleber, Wärmeleitkleber oder Bauteilkleber mittels eines simultan ablaufenden Druckschritts wie z.B. Siebdruck oder Schablonendruck auf den Schaltungsträger aufgebracht. Im Anschluss werden Bauteile bestückt und die Pasten und Kleber dann thermisch ausgehärtet/umgewandelt beispielsweise umgeschmolzen, ge¬ trocknet, etc ..
Abhängig von beispielsweise der Größe oder dem Anschlussraster eines Bauteils oder der zu realisierenden Funktion des Bauteils beispielsweise als gedruckter Widerstand, als Kondensator oder als Spule, sind für das zu erzeugende Elektronikmodul/Bauteil unterschiedliche Mengen oder Strukturen der Materialien aufzubringen. Das geschieht herkömmlicherweise mittels Stufen- Schablonen (negativ/positiv) bzw. selektiv mittels Dispensen (sukzessiver Prozess) .
Durch die wachsende Mischung von großen und kleinen Bauteilen, der Realisierung unterschiedlichster Funktionen auf einem Schaltungsträger und daher steigender Herstellungskomplexität, werden zunehmend unterschiedliche Materialien, Volumina und Topographien auf den Anschlussflächen der Bauteile und dem Schaltungsträger benötigt. Dies lässt sich nur noch schwer, raumgreifend und zeitaufwändig mit der Kombination „Stufen- Schablonendruck und Dispensprozess" darstellen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Drucken von Verbindungsmaterialien auf eine Gesamtanzahl von Kon- taktflächen auf einem Schaltungsträger anzugeben, bei dem der Platzbedarf auf dem Schaltungsträger reduziert und eine kostengünstige und schnelle Prozessführung für den Auftrag der Materialien zur Bauteilbefestigung ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Demnach wird bei einem Verfahren zum Drucken von Verbindungsmaterialien auf eine Gesamtanzahl von Kontaktflächen auf einem Schaltungsträger zunächst eine erste Schicht aus einem ersten Verbindungsmaterial mit einer ersten Dicke auf eine erste Teilanzahl von Kontaktflächen mit einem ersten Druckverfahren und anschließend eine zweite Schicht aus einem zweiten Ver¬ bindungsmaterial mit einer zweiten Dicke auf eine zweite Teilanzahl von Kontaktflächen mit einem Rotationsdruckverfahren aufgebracht . Die Kombination von simultanen Druckverfahren insbesondere eines Flächendruckverfahrens wie z.B. Schablonendruck, Siebdruck, etc. und einem Rotationsdruckverfahren in der Elektronikfertigung ermöglicht eine kostengünstige und schnelle Prozess¬ führung für den Auftrag von Materialien wie z.B. Pasten oder Klebern zur Bauteilbefestigung auf einem Schaltungsträger, sowie die Realisierung diverser Funktionen wie z.B. Lotpasten, Silberleitkleber, Bauteilkleber, Widerstandspasten, Wärmeleitkleber, usw. auf Schaltungsträgern. Hierbei wird der bekannte Druckschritt des Flächendrucks von Pasten mit einem zweiten oder auch mehreren Druckschritten im Rotationsdruck kombiniert, um unterschiedliche Pastenmaterialien und/oder Pastenvolumina und/oder Pastentopographien auf den Schaltungsträger aufzubringen. Bezogen auf die verwendeten Materialien und Auftragsmengen und/oder Topographien gibt es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten . In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das erste Druckverfahren ein Flächendruckverfahren. Es wird also ein bekanntes Verfahren mit dem neuartigen Rotationsdruckverfahren verwendet .
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Verbindungsmaterial das gleiche Material wie das zweite Ver¬ bindungsmaterial. Es werden also gleiche Materialien mit un¬ terschiedlichen Verfahren auf den Schaltungsträger aufgebracht.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung entspricht die erste Teilanzahl von Kontaktflächen der Gesamtanzahl von Schal- tungsträgerkontaktflächen, wobei die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird.
Es werden also unterschiedliche Dicken durch aufeinanderfol¬ gendes Aufbringen von Material mit unterschiedlichen Druckverfahren realisiert. In einer Weiterbildung dieser Variante der Erfindung wird die zweite Schicht zumindest teilweise nur auf einen Teilbereich einer Kontaktfläche aufgebracht. Auf diese Weise können in vorteilhafter Weise unterschiedliche räumliche Anordnungen erzeugt werden.
Dabei kann in einer weiteren Weiterbildung die zweite Schicht mit dem gleichen Material mit geringerer Viskosität wie das Material der ersten Schicht gebildet sein, so dass auch eine unter¬ schiedliche räumliche Verteilung der Materialeigenschaft er- reicht wird.
In einer Ausbildung der Erfindung werden nach jedem Druckvorgang auf eine erste oder zweite Teilanzahl von Kontaktflächen Bauteile auf dem gedruckten Material platziert, so dass das Drucken des Verbindungsmaterials und das Platzieren der damit zu montie¬ renden Bauteile zeitnah erfolgen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
Figuren 1A bis IC eine erste Variante eines erfindungsgemäßen
Verfahrens ,
Figuren 2A bis 2C eine zweite Variante eines erfindungsge- mäßen Verfahrens,
Figuren 3A bis 3C eine dritte Variante eines erfindungsge¬ mäßen Verfahrens,
Figuren 4A bis 4D eine vierte Variante eines erfindungsge- mäßen Verfahrens,
Figuren 5A bis 5D eine fünfte Variante eines erfindungsge¬ mäßen Verfahrens .
Die Figur 1A zeigt in schematischer Weise ein Substrat 1, auf dem symbolisch drei Kontaktflächen 2, die zur Kontaktierung von zu platzierenden Bauelementen dienen, angeordnet sind. Gemäß der Erfindung wird zunächst ein Flächendruckverfahren angewandt, bei dem eine Maske 3 auf dem Substrat 1 bzw. den Kontaktflächen 2 angeordnet wird, sodass auf den zu bedruckenden Kontaktflächen 2 Öffnungen in der Maske 3 zu liegen kommen. Beispielsweise mittels einer Rakel wird dann ein Material 4, beispielsweise eine Lotpaste in die Öffnungen der Maske 3 gestrichen, sodass sie auf den ausgewählten Kontaktflächen 2 zu liegen kommen. Im dargestellten Beispiel der Figur 1 sind dies die beiden äußeren Kontaktflächen.
In erfindungsgemäßer Weise wird nun gemäß Figur 1B in einem zweiten Druckverfahren ein Rotationsdruckverfahren angewandt, bei dem mittels einer Trommel 5, die entsprechende Stempel aufweist, ein zweites Material 6 mit geringerem Volumen auf die zweite Anzahl von Kontaktflächen 2 platziert wird. Im Ergebnis hat man gemäß Figur IC ein Substrat 1 mit darauf angeordneten Kontaktflächen 2, bei denen auf einer ersten Anzahl ein relativ großvolumiges erstes Material 4 und bei einer zweiten Anzahl der Kontaktflächen ein kleinvolumigeres Material 6 aufgebracht ist, wobei prinzipiell die beiden Materialien 4, 6 identisch sein können.
In einer Alternativen zu dieser ersten Variante eines erfindungsgemäßen Druckverfahrens wird gemäß Figur 2A in einem ersten Schritt mittels einer Maske 3λ auf die Gesamtzahl der Kon¬ taktflächen 2 eine relativ dünne Schicht eines ersten Materials 4 aufgebracht, auf das dann auf eine erste Anzahl der Kon¬ taktflächen 2 mittels des Rotationsdruckverfahrens eine zweite Schicht aufgebracht wird, um auf diese Weise einen Volumenaufbau zu erhalten.
In der Figur 2C ist schließlich zu sehen, dass in gleicher Weise wie bei der Alternative der Figuren 1A bis IC auf einer ersten Anzahl von Kontaktflächen 2 eine relativ großvolumige Mate- rialschicht und auf eine zweite Anzahl der Kontaktflächen 2 eine geringvolumigere Materialschicht aufgebracht ist.
In einer dritten Variante gemäß der Figuren 3A bis 3C wird zunächst wieder mit einem Flächendruckverfahren und einer relativ dünnen Maske 3λ λ, auf eine erste Anzahl der Kontakt¬ flächen 2 ein erstes Material 4, aufgebracht und anschließend mittels eines Rotationsdruckverfahrens auf die zweite Anzahl von Kontaktflächen 2 ein zweites Material 7 aufgedruckt. Dabei kann das zweite Material 7 eine größere Dicke als das erste Material 4, haben und außerdem eine andere Materialbeschaffenheit aufweisen .
In einer vierten Variante wird nach dem Auftragen einer ersten Materialschicht 4 mittels eines Flächendruckverfahrens unter Anwendung einer Maske 3, auf eine erste Anzahl von Kontaktflächen 2 mittels des Rotationsdruckverfahrens zunächst auf die erste Anzahl von Kontaktflächen 2 und die darauf aufgebrachte erste Materialschicht 4, eine zweite Materialschicht 8 aus dem gleichen Material oder einem Material mit geringerer Viskosität auf¬ gebracht, wobei in diesem Fall nicht die gesamte Fläche der Kontaktfläche 2 bedruckt wird, sodass eine wählbare räumliche Struktur des Materialauftrags erzeugt werden kann. In einem anschließenden Schritt wird ebenfalls mittels des Rotations¬ druckverfahrens auf die zweite Anzahl der Kontaktflächen 2 ein zweites Material 9 aufgebracht, das ein anderes Material oder das gleiche Material wie auf der ersten Anzahl der Kontaktflächen 2 sein kann.
In den Figuren 5Abis 5D ist schließlich dargestellt, wie zwischen den einzelnen unterschiedlichen Druckverfahren Komponenten in bzw. 11 auf die Verbindungsmaterialien 4 bzw. 8 platziert werden. In der Figur 5D ist schließlich zu sehen, wie aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens unterschiedliche Bauteile 10 und 11 auf jeweiligen Kontaktflächen 2 platziert sind und mittels gegebenenfalls unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichem Volumen und unterschiedlicher räumlicher Struktur auf einem Substrat 1 platziert werden können. Durch das er¬ findungsgemäße Verfahren ist ein genauer und schneller Materialauftrag möglich, auch wenn unterschiedliche Materialien wie Lotpasten oder Leitkleber verwendet werden. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für hochvolumige Fertigung besonders geeignet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Drucken von Verbindungsmaterialien (4, 4 6, 7, 8, 9) auf eine Gesamtanzahl von Kontaktflächen (2) auf einem Schaltungsträger (1) bei dem
eine erste Schicht aus einem ersten Verbindungsmaterial (4, 4λ) mit einer ersten Dicke auf eine erste Teilanzahl von Kontaktflächen (2) mit einem ersten Druckverfahren und
eine zweite Schicht aus einem zweiten Verbindungsmaterial (6; 4, 6; 7; 8, 9) mit einer zweiten Dicke auf eine zweite Teilanzahl von Kontaktflächen (2) mit einem Rotationsdruckverfahren aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckverfahren ein Flächendruckverfahren ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmaterial (4) das gleiche Material ist wie das zweite Verbindungsmaterial (6; 7; 8; 9) .
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilanzahl von Kontaktflächen (2) der Gesamtanzahl von Kontaktflächen (2) entspricht und dass die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht zumindest teilweise nur auf einen Teilbereich einer Kontaktfläche (2) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht mit dem gleichen Material (6) mit geringerer Viskosität wie das Material (4) der ersten Schicht gebildet ist.
7. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 6, dass nach jedem Druckvorgang auf eine erste oder zweite Teilanzahl von Kontaktflächen (2) Bauteile (10, 11) auf dem gedruckten Material (4, 8) platziert werden.
PCT/EP2017/072265 2016-10-07 2017-09-05 Verfahren zum drucken von verbindungsmaterialien auf kontaktflächen auf einem schaltungsträger WO2018065162A1 (de)

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