DE69026431T2

DE69026431T2 - Siebdruckverfahren

Info

Publication number: DE69026431T2
Application number: DE69026431T
Authority: DE
Inventors: Mitsuro Hamuro; Tohru Kasanami; Naoto Kimura; Shigeo Nakatsuji
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2010-07-14
Also published as: JPH0347794A; JP2717707B2; EP0408393B1; US5168805A; EP0408393A2; DE69026431D1; EP0408393A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Siebdruckverfahren und ist zur Herstellung in elektronischen Bauelementen enthaltener elektrisch leitender Filme durch Drucken geeignet.
Fig. 14 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Schablone. Diese Schablone 110 besteht aus einer durchsichtigen Platte 111 mit gewünschten undurchlässigen Schablonenmustem 112 (schraffiert dargestellt) auf der Oberfläche.
Mit einer solchen Schablone 110 wurde die Herstellung von Siebdruckplatten in der folgenden Weise durchgeführt:
Wie in Fig. 15 zu sehen ist, ist die Schablone 110 mittels eines Befestigungsglieds 121 auf einem Befestigungsrahmen 120 befestigt. Diese Baugruppe ist in einer vorbestimmten Position in der Belichtungsaufnahme 131 eines Belichtungssystems 130 angebracht.
Auf der anderen Seite wird eine ein auf einem Plattenrahmen 141 aufgespanntes Sieb 142 mit einem darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Film 143 enthaltene Sieb druckplatte 140 in einer vorbestimmten Position auf der bewegbaren Bühne 132 des Belichtungssystems 130 angebracht.
Die bewegbare Bühne 132 wird hochgefahren, bis sich die Slebdruckplatte 140 nahe an der Schablone 110 befindet oder sie gerade berührt. Daraufhin wird eine Lichtquelle 133 zur Belichtung eingeschaltet.
Danach wird die Siebdruckplatte 140 entfernt und entwickelt, wobei die nichtbelichteten Bereiche des lichtempfindlichen Films 143 entfernt werden. Dadurch wird eine Siebdruckplatte 140 mit Druckmustem 144 erhalten, wie sie in Fig. 16 zu sehen ist.
Die so erhaltene Siebdruckplatte 140 wird beim herkömmlichen Siebdruck in der folgenden Weise eingesetzt:
Wie in Fig. 17 zu sehen ist, wird die so hergestellte Siebdruckplatte 140 mit Hilfe eines Anschlags 152 in einer vorbestimmten Position auf dem Druckstock 151 einer Druckmaschine 150 angebracht. Ein zu bedruckender Gegenstand (nachfolgend als Werkstück bezeichnet) 160 wird in einer vorbestimmten Position auf der auf- und abbewegbare Bühne 154 der Druckmaschine 150 plaziert. Die bewegbare Bühne 154 wird angehoben, bis sich das Werkstück 160 in einem vorbestimmten Abstand gegenüber der Siebdruckplatte 140 befindet. Daraufhin wird ein Rakel 156 unter Druckbewegt, um eine Paste 157 durch die Druckmuster 144 dersiebdruckplatte 140 hlndurchzudrücken, damit die Oberfläche des Werkstücks 160 bedruckt wird.
Nach dem Stand der Technik gab es das Problem, daß die Abweichung der Position der Druckmuster 144 auf der Siebdruckplatte 140 1 bis 2 mm groß ist.
Der Grund dafür ist, daß während der Belichtung der Siebdruckplatte 140 die Positionierung der Schablone 110 relativ zum Befestigungsrahmen 120 oder die Positionierung des Befestigungsrahmens 120 und der Siebdruckplatte 140 relativ zum Entwicklungssystem 130 nicht aufeinander abgestimmt sind. Dadurch variiert die relative Position zwischen der Schablone 1 10 und der Siebdruckplatte 140.
Weiterhin gab es nach dem Stand der Technik das Problem, daß viel Zeit und Aufwand zur Befestigung der Siebdruckplatte 140 an der Druckmaschine 150 und zu ihrer Ausrichtung mit dem Werkstück 160 benötigt wurde.
Der Grund ist, daß zusätzlich zur Tatsache, daß die Abweichung der Position des Druckmusters 144 auf der Siebdruckplatte 140, wie zuvor beschrieben, sehr hoch ist, die mechanische Positionierung der Siebdruckplatte 140 relativ zur Druckmaschine 150 nicht genau ausgeführt wurde, so daß dadurch viele Probedrucke nötig wurden.
Die nötige Korrekturverschlebung wurde durch einen Probedruck auf das Werkstück mit nachfolgendem Soll-Ist-Vergleich der Muster auf seiner Oberfläche festgestellt. Dann wurde die Siebdruckplatte 140 um den entsprechenden Wert verschoben (in einigen Fällen wird das Werkstück 160 verschoben). Hierfür wird die Position des Anschlags 152 (den es für die X-Achsenrichtung und für die Y-Achsenrichtung gibt) mittels einer Mikrometerschraube 153 korrigiert. Wenn die Korrektur nach diesem Verfahren durchgeführt wird, ist es sehr schwer die Druckgenauigkelt in einem Korrekturschritt zu erhöhen. Normalerweise muß ein solcher Probedruck und Korrekturprozeß oft wiederholt werden, was zu einem Zeitverlust von einer halben Stunde oder länger führt.
Die Genauigkeit nach diesem Verfahren ist auf etwa ± 100 µm eingeschränkt.
Die US-A-3,987,725 beschreibt ein Verfahren der Siebherstellung. in dem ein lichtempfindlicher Film in Berührung mit einer Oberfläche gebracht wurde, die relativ zu ihr ausgerichtete Belichtungsmlttel aufweist. Der Film ist mit Positionsbestimmungsmitteln versehen und wird mittels dieser auf der Oberfläche ausgerichtet. Danach wird der Film belichtet und entwickelt, um darauf kodierte dunkle Flächen zu erzeugen. Der entwickelte Film wird gegen ein Seidensieb mit ersten Positioniermitteln gehalten, die mit den Positionsbestimmungsmitteln auf dem Film zusammenpassen, um den Film in bezug auf das Seidensieb auszurichten. Das Sieb wird mit einer lichtempfindlichen Emulsion beschichtet und einer Lichtstrahlung durch den Film hindurch zur Belichtung der Emulsion mit Ausnahme der codierten verdunkelten Bereiche ausgesetzt. Das Sieb wird gewaschen, damit ein beschichtetes Sieb mit zu den belichteten codierten Flächen des Films korrespondierenden Öffnungen entsteht. Das codierte Sieb wird in eine Seldensiebpresse mit zu den ersten Positioniermitteln hinsichtlich der Position korrespondierenden zweiten Positioniermitteln eingesetzt. Das Sieb wird in der Presse durch Ausrichten der zweiten Positioniermitteln mit den ersten Positionermitteln eingepaßt Durch die Öffnungen des Siebes wird zur Bildung von durch Siebdruck hergestellten codierten Flächen auf einem Kreditkarten-Vordruck Tinte gegeben. Es werden zur akkuraten Ausrichtung verschiedener Drucksiebe Testdrucke benötigt.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Siebdruckverfahren zu schaffen, das es ermöglicht, Werkstücke in einer einfachen Art ohne viel Zeit und Mühe genau zu bedrucken.
Nach der Erfindung hat ein Siebdruckverfahren die folgenden Schritte: Ausrichten einer Schablone in einem an vorbestimmten Positionen erste Positioniervorsprünge aufweisenden Befestigungsrahmen durch Einlegen in diesen hinein, Einlegen des Befestigungsrahmens in eine an vorbestimmten Positionen erste Positionierglieder aufweisende Posltioniervorrichtung, Einp assen des Befestigungsrahmens in der Positioniervorrichtung durch Ausrichten der ersten Positioniervorsprünge mit den jeweiligen ersten Positioniergliedem, und Positionieren der Schablone in einer relativ zu den Positioniervorsprüngen bekannten Position im Befestigungsrahmen mittels der Positioniervorrichtung; Bildung einer Siebdruckplatte entsprechend der Schablone durch Einlegen des Befestigungsrahmens mit der Schablone in eine an vorbestimmten Positionen zweite Positionierglieder sowie dritte Positionierglieder aufweisende Belichtungsaufnahme, Einpassen des Befestigungsrahmens in die Belichtungsaufnahme durch Ausrichten der ersten Positioniervorsprünge mit den jeweiligen zweiten Positioniergliedern, Plazieren eines ein Sieb mit einem lichtempfindlichen Film und an vorbestimmten Positionen zweite Positioniervorsprünge aufweisenden Leersiebs auf einem Träger, Einpassen des Leersiebs auf dem Träger durch Ausrichten der zweiten Positioniervorsprünge mit den jeweiligen dritten Positioniergliedern, Belichten des lichtempfindlichen Films des Leerslebs durch die Schablone hindurch und Entwickeln des lichtempfindlichen Films; und Drucken, indem die Siebdruckplatte in einen an vorbestimmten Positionen vierte Positionierglieder aufweisenden Druckstock eingelegt wird, sie darin durch Ausrichten der zweiten Positioniervorsprünge mit den jeweiligen vierten Positionlergliedern eingepaßt wird, und indem durch die Siebdruckplatte hindurch auf ein in einer vorbestimmten Position zum Druckstock abgelegtes Werkstück gedruckt wird.
Dadurch wird nach der Erfindung die Lage der Schablone im Belichtungssystem durch die Positioniermittel des Befestigungsrahmens und des Belichtungssystems genau bestimmt. Die Lage der Siebdruckplatte im Belichtungssystem ist ebenfalls durch die Positioniermittel der Siebdruckplatte und des Belichtungssystems genau bestimmt. Dadurch wird eine Siebdruckplatte mit sehr genauer Position des Druckmusters erhalten.
Nach der Erfindung ist die Lage der Siebdruckplatte in der Druckmaschine während des Druckens durch die Positioniermittel der Siebdruckplatte und der Druckmaschine genau und leicht bestimmt. Dadurch können Werkstücke hochgenau bedruckt werden.
So wird eine sehr genaue Lage des Druckmusters auf der Siebdruckplatte gesichert. Da eine solche Sieb druckplatte genau und leicht an der Druckmaschine angelegt werden kann, können Werkstücke leicht und mit guter Reproduzierbarkeit ohne Mühen und großen Zeitaufwand genau bedruckt werden.
In einem nachfolgend genauer beschriebenen Verfahren der Erfindung gibt es eine Ausrichtevorrichtung mit einem vierseitigen Befestigungsrahmen zur Befestigung einer Schablone aus einer durchsichtigen Platte mit darauf angebrachten Schablonenmustern und dazu relativ angeordneten Positioniermarkierungen und einem zur Aufnahme des Befestigungsrahmens vorgesehenen Positionierblock. Der Befestigungsrahmen weist zwei erste Positioniermittel an einer der zwei aneinandergrenzenden Seiten und ein oder zwei zweite Positioniermittel an der anderen Seite auf. Der Positionierblock weist zum Anstoßen gegen die ersten und zweiten Positioniermittel des Befestigungsrahmens bestimmte dritte Positioniermittel zur Ausrichtung des Befestigungsrahmens in einer vorbestimmten Position und Visiere zur Überprüfung der Lage der Schablone in dern Befestigungsrahmen in einer vorgegebenen Position mittels der Positioniermarkierungen auf.
In der Praxis befinden sich am Befestigungsrahmen zur Befestigung der Schablone und der Positionierplatte Positioniermittel, während der Positionierblock mit Visieren versehen ist. Dadurch kann die die Grundlage des sehr genauen Siebdrucks bildende Schablone relativ zum Befestigungsrahmen mit guter Reproduzierbarkelt genau und leicht ausgerichtet werden.
Die zu beschreibende Ausführung enthält ein Belichtungssystem, das einen vierseitigen Befestigungsrahmen benutzt. Der Befestigungsrahmen ist zur Befestigung einer die Grundlage der Herstellung einer Siebdruckplatte bildenden Schablone vorgesehen. Er hat zwei erste Positionermittel an einer der zwei aneinandergrenzenden Seiten und ein oder zwei zweite Positioniermittel an der anderen Seite. Dadurch wird eine noch nicht fertiggestellte Sieb druckplatte in der Form eines vierseitigen Plattenrahmens mit dritten Positioniermitteln an einer der zwei aneinandergrenzenden Seiten und einem oder zwei vierten Positioniermitteln an der anderen Seite belichtet. Das Belichtungssystem beinhaltet eine bewegbare Bühne, woran die Sieb druckplatte befestigt wird, einen Befestigungsblock zur Befestigung des Befestigungsrahmens mit der daran befestigten Schablone in einer Position über der bewegbaren Bühne und eine Lichtquelle zur Belichtung der Siebdruckplatte durch die Schablone hindurch. Der Befestigungsblock weist fünfte Positioniermittel, die Gegenlager zu den ersten und zweite Positioniermitteln des Befestigungsrahmens zu seiner Ausrichtung in einer vorbestimmten Position bilden, und sechste Positioniermittel auf, die Gegenlager gegen die dritten und vierten Positioniermittel der auf der bewegbaren Bühne abgelegten Siebdruckplatte zur Ausrichtung der Siebdruckplatte in einer vorbestimmten Position bilden.
In der Praxis kann die die Basis des sehr genauen Siebdrucks formende Siebdruckplatte genau und mit guter Reproduzierbarkeit belichtet werden, da der Befestigungsblock mit Positioniermitteln ausgestattet ist, die sich auf den Befestigungsrahmen mit der daran befestigen Schablone und die Sieb druckplatte beziehen.
Die zu beschreibende Ausführung beinhaltet eine Siebdruckplatte mit einem zwei Positioniermittel an einer der beiden aneinandergrenzenden Seiten und ein oder zwei Positioniermittel an der anderen Seite aufweisenden vierseitigen Plattenrahmen mit einem darauf aufgespannten Sieb mit darauf aufgebrachten Druckmustern, die in einer vorbestimmten Positionsrelation zu den individuellen Positioniermitten des Plattenrahmens angeordnet sind.
Da der Plattenrahmen mit Positioniermitteln versehen ist, kann er relativ zum Plattenrahmen mit guter Reproduzierbarkeit genau und leicht ausgerichtet werden.
Die Ausführung umfaßt weiterhin eine zur Aufnahme eines Werkstücks in einer vorbestimmten Position ausgebildete bewegbare Bühne, einen Befestigungsblock zur Befestigung der Siebdruckplatte in einer Position über der bewegbaren Bühne mit Positioniermitteln, die Gegenlager gegen die Positioniermittel der Siebdruckplatte zur Ausrichtung der Siebdruckplatte in einer vorbestimmten Position bilden, und ein Rakel, das bewegbar ist, wenn es gegen die Siebdruckplatte gedrückt wird.
Da der Befestigungsblock mit auf die Siebdruckplatte bezogenen Positioniermitteln versehen ist, kann bei Gebrauch der Siebdruckplatte genaues Drucken leicht und mit guter Reproduzierbarkeit erfolgen.
Wie oben beschrieben, werden Positioniermittel in verschiedenen Positioniersituationen benutzt. Durch den Gebrauch solcher Positioniermittel braucht an Stelle der genauen Fertigung der gesamten Seitenoberfläche (Wandoberfläche) des Befestigungsblocks, des Plattenrahmens und ähnlichem nur die Positionieroberfläche mit hoher Genauigkeit gefertigt zu werden. Dadurch kann eine spanabhebende Formgebung eingesetzt werden, was als weiterer Vorteil zu werten ist.
Das zuvor Beschriebene, sowie andere Zwecke, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verdeutlicht, welches im Zusammenhang mit den beigelegten Zeichnungen beschrieben wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer in einer Ausführung der Erfindung benutzten Schablone;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung der an einem Befestigungsrahmen angebrachten Schablone aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht einer in der Ausführung benutzten Ausrichtevorrichtung;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Positionierblocks aus Fig. 3 mit seiner Umgebung;
Fig. 5 einen Blick durch eines der Visiere von Fig. 3;
Fig. 6 eine Draufsicht einer noch nicht komplett gefertigten Beispiel-Siebdruckplatte;
Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines in der Ausführung benutzten Belichtungssystems;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht, die die Positionen von Positionierprotuberanzen im oberen Bereich der Vorrichtung von Fig. 7 zeigt;
Fig. 9 eine schematische Draufsicht, die die Positionen von Positionierprotuberanzen im unteren Bereich der Vorrichtung von Fig. 7 zeigt;
Fig. 10 eine Draufsicht der in der Ausführung benutzten vollständig gefertigten Sieb druckplatte;
Fig. 11 eine Schnittdarstellung einer in der Ausführung benutzten Druckmaschine;
Fig. 12 eine Draufsicht der Druckmaschine von Fig. 11;
Fig. 13 eine Draufsicht der bewegbaren Bühne der Druckmaschine von Fig. 11;
Fig. 14 eine Draufsicht einer herkömmlichen Schablone;
Fig. 15 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Belichtungssystems;
Fig. 16 eine Draufsicht einer herkömmlichen komplett gefertigten Siebdruckplatte; und
Fig. 17 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Druckmaschine.
Die Ausführungen der Erfindung werden jetzt Schritt für Schritt unter Zuhilfenahme der Figuren 1 bis 13 beschrieben:

(Ausrichten)

Kurzgefaßt wird das Ausrichten zum genauen Befestigen einer die Grundlage der Herstellung einer Siebdruckplatte bildenden Schablone an einen Befestigungsrahmen benötigt. Zum Ausrichten werden eine Schablone 10, ein Befestigungsrahmen 20 und eine den Befestigungsrahmen 20 enthaltende Ausrichtevorrichtung 40 benötigt. Das Ausrichten wird nachfolgend beschrieben.
Die Schablone 10, wie In Fig. 1 gezeigt, ist eine durchsichtige Platte 11 mit darauf auf der Oberfläche aufgebrachten Schablonenmustern 12 (schraffiert eingezeichnet) und zwei hohlkreuzförmigen Positioniermarkierungen 13. Die Schablonenmuster 12 und die Positioniermarkierungen 13 werden normalerweise zur gleichen Zeit mittels der Benutzung einer einzigen Maske hergestellt. Dadurch ist ihre relative Positionsgenauigkeit sehr hoch.
Die durchsichtige Platte 11 besteht zum Beispiel aus durchsichtigem Glas oder organischem Film.
Die Schablonenmuster 12 sind in diesem Beispiel undurchsichtig. Die Form und Anzahl der Schablonenmuster 12 ist nicht auf das Ausführungsbeispiel eingeschränkt.
Der Befestigungsrahmen 20, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, ist vierseitig und dient dazu die Schablone 10 in einer Position zu halten. Er hat als Positioniermittel zwei Positionierstifte 22a und 22b an einer der zwei aneinandergrenzenden Seiten und einen einfachen Positionierstift 22c an der anderen Seite.
Die Stirnflächen dieser Positionierstifte 22a bis 22c sind sehr genau gefertigt, damit das später beschriebene Positionieren genau ausgeführt werden kann. Die Stirnflächen der Positionierstifte 22a und 22b befinden sich in derselben Ebene und die Stirnfläche des Positionierstifts 22c in einer orthogonal dazu stehenden Ebene.
Die obere Oberfläche des Befestigungsrahmens 20 ist mit Befestigungselementen 23 und Verschraubungen 24 zur positionsgenauen Befestigung der Schablone 10 versehen.
Weiterhin ist der Befestigungsrahmen 20 mit zwei durchgehenden Löchern 25 versehen, damit die Positioniermarkierungen 13 auf der befestigten Schablone 10 durch die Schablone 10 hindurch von der gegenüberliegenden Seite gesehen werden können.
Die Ausrichtevorrichtung 40 ist, wie in Figuren 3 und 4 gezeigt, aus einer Kombination des Befestigungsrahmens 20 und eines Positionierblocks 30 zusammengestellt.
Der Positionierblock 30 wird zur Aufnahme des Befestigungsrahmens 20 mit der daran befestigten Schablone 10 benutzt und hat als Positioniermittel drei Positionierprotuberanzen 32a, 32b und 32c an seinen aneinandergrenzenden und orthogonal zueinander stehenden Wandoberflächen 31a und 31b. Die Protuberanzen sind so ausgebildet, daß sie Gegenlager zu den Positionierstiften 22a bis 22c zur genauen Positionierung des Befestigungsrahmens 20 in einer vorbestimmten Position bilden.
Die Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 32a bis 32c sind sehr genau gefertigt, damit das später beschriebene Positionieren genau ausgeführt werden kann. Weiterhin befinden sich die Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 32a und 32b in derselben Ebene und die Stirnfläche der Positionierprotuberanz 32c befindet sich in einer orthogonal dazu stehenden Ebene.
An dem Positionierblock 30 sind mittels zweier Haltearme 35 zwei Visiere 36 zur genauen Positionierung der sich in dem Befestigungsrahmen 20 befindlichen Schablone 10 in einer vorbestimmten Position mittels der Benutzung der Positioniermarkierungen 13 angebracht.
Jedes Visier 36 beinhaltet eine Linse mit einer Hohlkreuzmarkierung 37, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Lage der zwei Markierungen 37 relativ zum Positionierblock 30 ist genau bestimmt.
Es sei X&sub2; der Abstand der Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 32a und 32b zu einer Markierung 37 (die rechte in Fig. 3) in der X-Achsenrichtung gemessen und Y&sub2; der Abstand der Stirnfläche der Positionierprotuberanz 32c zu jeder der Markierungen 37 in der Y-Achsenrichtung. Weiter sei X&sub1; der Abstand zwischen den Mitten der zwei Positioniermarkierungen 13 auf der Schablone 10 sowie der Abstand zwischen den zwei Markierungen 37 in der X-Achsenrichtung.
Die Befestigung der Schablone 10 in dem Befestigungsrahmen 20 wird nach dem folgenden Verfahren durchgeführt:
Zuerst wird die Schablone 10 ohne das komplette Festziehen der Verschraubungen 24 provisorisch am Befestigungsrahmen 20 befestigt. In diesem Stadium wird der Befestigungsrahmen 20, wie in Fig. 3 gezeigt, auf dem Positionierblock 30 installiert, während leichte Kräfte in Richtung der zwei Pfeile A und B auf den Befestigungsrahmen 20 ausgeübt werden, bis die Positionierstifte 22a bis 22c des Befestigungsrahmens 20 an den Positionierprotuberanzen 32a bis 32c des Positionierblocks 30 anliegen. Dadurch folgt, daß der Befestigungsrahmen 20 relativ zum Positionierblock 30 genau bestimmt ist.
Bei so aufliegendem Befestigungsrahmen 20 schaut der Bediener durch jedes Visier 36 und verschiebt die Position der Schablone 10 so, daß jede Positioniermarkierung auf der Schablone 10 mit der Markierung 37 des Visiers 36 zusammenfällt, wie In Fig. 5 gezeigt. Nachdem der Positioniervorgang abgeschlossen wurde, werden die Verschraubungen 24 zur Befestigung der Schablone 10 auf dem Befestigungsrahmen 20 komplett angezogen.
Dadurch folgt, daß die Schablone 10 genau in einer vorbestimmten Position auf dem Befestigungsrahmen 20 befestigt ist und daß die Schablonenmuster 12 auf der Schablone 10 genau in einer vorbestimmten Position relativ zu den Stirnflächen der Positionierstifte 22a bis 22c liegen. In diesem Fall ist der Abstand zwischen den Stirnflächen der Positionierstifte 22a und 22b und einer Positioniermarkierung 13 (die rechte in Fig. 3) In der X-Achsenrichtung X&sub2;, und derabstand zwischen der Stirnfläche des Positionierstifts 22c und den Positioniermarkierungen 13 in der Y-Achsenrichtung ist Y&sub2;.
Mit dem zuvor Beschriebenen ist die Ausrichtung vervollständigt und es folgt die Belichtung.

(Belichtung)

Kurzgefaßt ist die Belichtung zur genauen Belichtung einer Siebdruckplatte mit der Benutzung der in der oben beschriebenen Weise genau in dem Befestigungsrahmen 20 befestigten Schablone 10 bestimmt. Hierzu werden eine noch nicht vollständig gefertigte Siebdruckplatte 50 sowie ein Belichtungssystem 60 benutzt.
Die Siebdruckplatte 50, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, beinhaltet einen vierseitigen Plattenrahmen 51 mit einem darauf aufgespannten mit einem lichtempfindlichen Film 54 (zum Beispiel einem Photosatz Harzfilm, gestrichelt eingezeichnet) versehenen Sieb 53. Der Plattenrahmen 51 Ist mit zwei Positionerstiften 52a und 52b an einer der beiden aneinandergrenzenden Seiten und einem einfachen Positionierstift 52c an der anderen Seite versehen.
Die Stirnflächen der Positionierstifte 52a bis 52c sind sehr genau gefertigt, damit die anschließende Positionierung genau ausgeführt werden kann. Die Stirnflächen der Positionierstifte 52a und 52b befinden sich in derselben Ebene und die Stirnfläche des Positionierstifts 52c befindet sich in einer orthogonal dazu stehenden Ebene.
Das Belichtungssystem 60 umfaßt eine auf- und abbewegbare Bühne 64, die zur Aufnahme der Siebdruckplatte 50 darauf ausgebildet ist, einen Befestigungsblock 61 zur Befestigung des Befestigungsrahmens 20 mit der daran befestigten Schablone 10 in einer Position über der bewegbaren Bühne 64 in der Form, daß die Schablone 10 nach unten zeigt, und eine Lichtquelle (zum Beispiel eine Lampe) 65 zur Belichtung der Siebdruckplatte 50 durch die Schablone 10 hindurch.
Der Fixierblock 61 hat als Positioniermittel drei Positionierprotuberanzen 62a, 62b und 62c in seinem oberen Bereich, wie in Fig. 8 gezeigt. Diese bilden Gegenlager gegen die Positionerstifte 22a bis 22c des Befestigungsrahmens 20, um den Befestigungsrahmen 20 und damit die Schablone 10 in eine vorbestimmte Position zu bringen. In einem unteren Bereich des Fixierblocks 61 befinden sich als Positioniermittel drei Positionierprotuberanzen 63a, 63b und 63c, die Gegenlager zu den Positionierstiften 52a bis 52c der auf der bewegbaren Bühne 64 aufliegenden Siebdruckplatte 50 bilden, um die Slebdruckplatte 50 in eine vorbestimmte Position zu bringen.
Die Stirnflächen der Positionierstifte 62a bis 62c sind sehr genau gefertigt, damit das später beschriebene Positionieren genau ausgeführt werden kann. Die Stirnflächen der Positionierstifte 62a und 62b befinden sich in derselben Ebene und die Stirnfläche des Positionierstifts 62c befindet sich in einer orthogonal dazu stehenden Ebene.
Weiterhin sind die Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 63a bis 63c sehr genau gefertigt, damit das später beschriebene Positionieren genau ausgeführt werden kann. Die Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 63a und 63b befinden sich in einer Ebene, die parallel zur Ebene ist, in der sich die Positionierprotuberanzen 63a und 63b befinden und die Stirnfläche der Positionierfläche 63c befindet sich in einer orthogonal zur erstgenannten Ebene stehenden Ebene.
Die Belichtung der Siebdruckplatte 50 geschieht nach dem folgenden Verfahren:
Zuerst wird der Befestigungsrahmen 20 mit der daran befestigten Schablone 10 auf dem Befestigungsblock 61 mit nach unten zeigender Schablone 10 angebracht, während leichte Kräfte in Richtung der Pfeile C und D (siehe Fig. 8) auf den Befestigungsrahmen 20 ausgeübt werden, bis die Positionierstifte 22a bis 22c an den Positionierprotuberanzen 62a bis 62c anliegen. Dadurch folgt. daß der Befestigungsrahmen 20, und damit auch die Schablone 10, relativ zum Fixierblock 61 eine genau bestimmte Position hat. Das heißt, daß die Schablonenmuster 12 auf der Schablone 10 genau in einer vorbestimmten Position relativ zu den Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 62a bis 62c des Befestigungsblocks 61 liegen. In diesem Fall ist der Abstand zischen den Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 62a und 62b und einer Positioniermarkierung 13 (die rechte in Fig. 7) in X-Achsenrichtung der zuvor festgelegte Wert X&sub2; und der Abstand zwischen der Stirnfläche der Positionierprotuberanz 62c und den Positioniermarkierungen 13 in der Y-Achsenrlchtung der zuvor festgelegte Betrag Y&sub2;.
Zusätzlich können in den Fällen, in denen ein noch genaueres Positionieren der Schablone 10 benötigt wird, zwei im Aufbau mit den Visieren 36 übereinstimmende Visiere 66 in vorbestimmten Positionen über dem Befestigungsblock 61 angebracht werden, wie in Fig. 7 gezeigt. So kann der Bediener durch diese und durch die Löcher 25 des Befestigungsrahmens 20 hindurch die Positioniermarkierungen 13 sehen, um so eine Feinjustierung des Befestigungsrahmens 20, und damit der Schablone 10, durchzuführen.
Im Anschluß (oder vor) diesem Anbringen des Befestigungsrahmens 20 wird die Siebdruckplatte 15 auf der bewegbaren Bühne 64 angebracht, während leichte Kräfte in Richtung der Pfeile E und F (vgl. Fig. 9) auf die Siebdruckplatte 50 ausgeübt werden, bis die Positionierstifte 52a bis 52c an den Positionierprotuberanzen 63a bis 63c anliegen. Dadurch folgt, daß die Sieb druckplatte 50 auf der bewegbaren Bühne 64 genau positioniert ist.
In diesem Fall ist der Abstand X&sub3; zwischen den Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 62a und 62b und den Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 63a und 63b in X-Achsenrichtung und der Abstand Y&sub3; (nicht in den Zeichnungen gezeigt) zwischen der Stirnfläche der Positlonierprotuberanz 62c und der Stirnfläche der Positionierprotuberanz 63c in Y-Achsenrichtung so bestimmt, daß die Schablone 10 auf dem Befestigungsrahmen 20 und die Siebdruckplatte 50, die nach dem oben beschriebenen Verfahren ausgerichtet wurden, in einer vorbestimmten Positionsrelation zueinander liegen.
Dadurch folgt, daß bei einer Ausrichtung der im Befestigungsrahmen 20 befestigten Schablone 10 und der Siebdruckplatte 50 auf dem Befestigungsblock 61 nach den oben beschriebenen Verfahren die Schablonenmuster 12 auf der Schablone genau in einer vorbestimmten Position relativ zur Sieb druckplatte 50 liegen.
Nachfolgend wird aus dem zuvor beschriebenen Stadium die bewegbare Bühne angehoben, um den lichtempfindlichen Film 54 der Siebdruckplatte 50 nahe an die Schablone oder mit ihr in Berührung zu bringen. Danach wird zur Belichtung der Siebdruckplatte 50 die Lichtquelle 65 angeschaltet.
Da die Schablonenmuster 12 auf der Schablone (siehe Fig. 1) das Licht derlichtquelle 65 abschirmen, werden die unter ihnen liegenden Bereiche des lichtempfindlichen Films 54 nicht der Lichtstrahlung ausgesetzt. Dadurch werden sie nicht photoausgehärtet.
In diesem Fall ist die Positionsgenauigkeit der nicht photoausgehärteten Bereiche (die Bereiche, die nach der später beschriebenen Entwicklung Druckmuster 55 werden) relativ zur Stirnfläche der Positionierstifte 52a bis 52c durch den Einfluß dieser Positioniermittel auf die Belichtung sehr gut. Die Lagegenaulgkeit kann zum Beispiel um ±10 µm liegen.
Danach wird die Siebdruckplatte 50 von der bewegbaren Bühne 64 abgenommen und der anschließenden Entwicklung zugeführt.

(Entwicklung)

Im Entwicklungsprozess wird die Siebdruckplatte 50 in eine Entwicklungslösung getaucht. In dieser werden die nicht belichteten nicht ausgehärteten Bereiche des lichtempfindlichen Films 54 entfernt, während die anderen Bereiche bestehen bleiben.
Die so hergestellte Siebdruckplatte 50 (die jetzt komplett fertiggestellt ist) ist in Fig. 10 abgebildet. In dieser Abbildung zeigt das Bezugszeichen 55 die vom lichtempfindlichen Film 54 befreiten Druckmuster.
Die Lagegenauigkeit der Druckmuster 55 relativ zu den Stirnflächen der Positionierstifte 52a bis 52c liegt im Bereich von ±10 µm, wie oben beschrieben, und ist somit sehr gut.
Weiterhin kann, da die Positioniermittel unabhängig von der Anzahl der herzustellen Siebdruckplatten 50 eine sehr hohe Reproduzierbarkelt der Lage ermöglichen, die Lagegenauigkelt der Druckmuster 55 im Bereich von ± 10 µm liegen.

(Drucken)

Kurzgefaßt werden zum genauen Bedrucken der Werkstücke die genau hergestellte Siebdruckplatte 50 und die nachfolgend beschriebene Druckmaschine 70 benutzt.
Die Druckmaschine 70. wie in Fig. 11 gezeigt, enthält eine auf- und abbewegbare Bühne 74 zur Aufnahme eines Werkstücks 80 darauf, einen Druckstock 71 zur Befestigung der komplett fertiggestellten Siebdruckplatte 50 in einer Position oberhalb der bewegbaren Bühne 74 mit dem Sieb 53 nach oben zeigend und ein Rakel 76, das bei Druck gegen die Siebdruckplatte 50 bewegt werden kann.
Der Druckstock 71, wie auch in Fig. 12 gezeigt, enthält als Positioniermittel drei Positionierprotuberanzen 72a, 72b und 72c, die als Gegenlager zu den Positionierstiften 52a bis 52c der Siebdruckplatte 50 ausgebildet sind, um die Siebdruckplatte 50 in einer vorbestimmten Position aufzunehmen.
Die Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 72a bis 72c sind sehr genau gefertigt, damit das später beschriebene Positionieren genau ausgeführt werden kann. Die Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 72a und 72b befinden sich in derselben Ebene und die Stirnfläche der Positionierprotuberanz 72c befindet sich in einer orthogonal dazu stehenden Ebene.
Auf der anderen Seite befinden sich an der bewegbaren Bühne 74 Anschläge 75 a und 75b, wie auch in Fig. 13 gezeigt, die sich orthogonal zueinander ausdehnen und als Positioniermittel zur Positionierung des Werkstücks 80 in einer vorbestimmten Position durch Gegenlagerung dienen.
Das Werkstück 80 ist ein Aluminiumoxid substrat, ein piezoelektrisches Substrat oder ein anderes in einem elektronischen Bauteil enthaltenes Substrat.
Das Bedrucken des Werkstücks 80 wird nach dem folgenden Verfahren ausgeführt:
Zuerst wird die Siebdruckplatte 50 mit nach oben zeigendem Sieb 53 an dem Druckstock 71 angebracht, während schwache Kräfte in die beiden Richtungen der Pfeile G und H (siehe Fig. 12) auf die Siebdruckplatte 50 ausgeübt werden, bis die Positionierstifte 52a bis 52c die Positionierprotuberanzen 72a bis 72c berühren. Dadurch folgt, daß sich die Siebdruckplatte 50 auf dem Druckstock 71 in einer genau ausgerichteten Position befindet.
Wenn die Siebdruckplatte 50 genau auf dem Druckstock 71 angebracht werden soll, kann sie in bezug auf ihn horizontal und nach unten bewegt werden, so daß die Positionierstifte 52a bis 52c jeweils die Positionierprotuberanzen 72a bis 72c berühren.
Dann wird das Werkstück 80 so auf der bewegbaren Bühne 74 plaziert, daß es an den Anschlägen 75a und 75b anliegt.
In diesem Fall werden der Abstand X&sub4; zwischen den Stirnflächen der Positionierprotuberanzen 72a und 72b und der inneren Oberfläche des Anschlags 75a In X- Achsenrichtung und der Abstand Y&sub4; (nicht in den Abbildungen gezeigt) zwischen der Stirnfläche der Positionierprotuberanz 72c und der inneren Oberfläche des Anschlags 75b in Y-Achsenrlchtung so bestimmt, daß die Sieb druckplatte 50 und das Werkstück 80, die nach den oben beschriebenen Verfahren ausgerichtet wurden, in einer vorbestimmten relativen Lage zueinander liegen.
Dadurch folgt, daß sich bei einer Ausrichtung der Siebdruckplatte 50 und des Werkstücks 80 in der Druckmaschne 70 in der oben beschriebenen Art die Schablonenmuster 12 auf der Schablone 10 in einer genauen vorbestimmten Position relativ zum Werkstück 80 befinden.
In dem oben beschriebenen Stadium wird die bewegbare Bühne 74 so lange angehoben, bis sich das Werkstück 80 in einem vorbestimmte Abstand (nachfolgend als Siebabstand beschrieben, der etwa 1 mm groß ist) gegenüber der unteren Oberfläche der Sieb druckplatte 50 befindet. Danach wird der Druck ausgeführt.
Das passiert dadurch, daß eine benötigte Paste 77 auf die Oberfläche der Siebdruckplatte 50 aufgebracht wird und das Rakel 76 in Richtung des Pfeils I bewegt wird, während seine Kante gegen das Sieb 53 drückt und dabei die Paste 77 zum Drucken durch die Druckmuster 55 hindurchpreßt.
In diesem Fall kommt zur hohen Lagegenauigkeit (± 10 µm) der Druckmuster 55 auf der Slebdruckplatte 50 noch hinzu, daß die Siebdruckplatte 50 durch die Positioniermittel auf dem Druckstock 71 genau aufliegen kann. Dadurch kann bei immer gleicher Position des Werkstücks 80 auf der bewegbaren Bühne 74 eine Lagegenauigkeit der Druckmuster 55 relativ zum Werkstück 80 von etwa ± 10 µm erreicht werden.
Weiterhin reduziert sich die Zelt zur Korrektur der Position der Siebdruckplatte 50 nahezu zu 0, da es nicht mehr notwendig ist Probedrucke durchzuführen, so wie nach dem Stand der Technik. Auch ist die Genauigkeit von etwa ± 10 µm ein wesentlich besserer Wert als er mittels vieler Probedrucke nach dem Stand der Technik erreicht wird.
Dazu kann mit den oben beschriebenen Positioniermitteln, da die Reproduzierbarkeit der Lage hoch ist, die Genauigkeit von etwa ± 10 µm immer erhalten werden, wenn die Slebdruckplatte 50 abgenutzt ist und durch eine neue ersetzt werden muß oder wenn die Sieb druckplatte 50 durch eine neue mit anderem Druckmuster ersetzt wurde.
Zusätzlich kann jede der Seiten des Befestigungsrahmens 20 und der Siebdruckplatte 50, an denen sich jewells die Positionierstifte 22c und 52c befinden, mit einem weiteren Positionierstift bestückt werden, dessen Stirnfläche mit der des zugehörigen Positionierstifts fluchtet; dementsprechend können auch der Positionierblock 30, das Entwicklungssystem 60 und die Druckmaschine 70 jeweils mit einem weiteren Positionierstift bestückt werden.
Weiterhin sind in dem obigen Beispiel die Positionierstifte 22a bis 22c und 52a bis 52c zylindrisch, während die Positionierprotuberanzen 32a bis 32c, 62a bis 62c, 63a bis 63c und 72a bis 72c halbkugelförmig sind. Ihre Formen können aberjewells ausgetauscht werden.
Der Befestigungsrahmen 20 und die Siebdruckplatte 50 können anstelle der Positionierstifte 22a bis 22c und 52a bis 52c in konvexer Form mit aussparungsförmigen Positioniermitteln mit genau gefertigten Bodenoberflächen in den entsprechenden Positionen ausgeführt werden, wodurch die Möglichkeit der Beschädigung durch Anstoßen an andere Gegenstände reduziert wird. Speziell bei der Siebdruckplatte ist der Vorzug einer solchen Anordnung groß, da sie zwischen den einzelnen Schritten oft bewegt wird.
Die bewegbare Bühne 74 ist als auf- und abbewegbarer Typ ausgeführt, sie kann aber auch für die horizontale Bewegung gebaut werden.
Obwohl eine Ausführung der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt wurde, wird klargestellt, daß dies nur zur Darstellung und zum Beispiel und nicht zur Eingrenzung geschah. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims

1. Siebdruckverfahren mit folgenden Schritten:

Ausrichten einer Schablone (10) in einem an vorbestimmten Positionen erste Positioniervorsprünge (22a bis c) aufweisenden Befestigungsrahmen (20) durch Einlegen in diesen hinein, Einlegen des Befestigungsrahmens in eine an vorbestimmten Positionen erste Positionierglieder (32a bis c) aufweisende Positioniervorrichtung (30), Einpassen des Befestigungsrahmens (20) in der Positioniervorrichtung (30) durch Ausrichten der ersten Positioniervorsprünge (22a bis c) mit den jeweillgen ersten Positioniergliedern (32a bis c). und Positionieren der Schablone (10) in einer relativ zu den Positioniervorsprüngen (22a bis c) bekannten Position im Befestigungsrahmen (20) mittels der Positioniervorrichtung (30);

Bildung einer Siebdruckplatte (50) entsprechend der Schablone (10) durch Einlegen des Befestigungsrahmens (20) mit der Schablone (10) in eine an vorbestimmten Positionen zweite Positionierglieder (62a bis c) sowie dritte Positionierglied er (63a bis c) aufweisende Belichtungsaufnahme (61), Einpassen des Befestigungsrahmens (20) in die Belichtungsaufnahme (61) durch Ausrichten der ersten Positioniervorsprünge (22a bis c) mit den jeweiligen zweiten Positioniergliedern (62a bis c), Plazieren eines ein Sieb (53) mit einem lichtempfindlichen Film (54) und an vorbestimmten Positionen zweite Positioniervorsprünge (52a bis c) aufweisenden Leersiebs auf einem Träger (64), Einpassen des Leerslebs auf dem Träger durch Ausrichten der zweiten Positioniervorsprünge (52a bis c) mit den jeweiligen dritten Positloniergliedern (63a bis c), Belichten des lichtempfindlichen Films (54) des Leerslebs durch die Schablone (10) hindurch und Entwickeln des lichtempfindlichen Films; und

Drucken, indem die Siebdruckplatte (50) in einen an vorbestimmten Positionen vierte Positionierglieder (72a bis c) aufweisenden Druckstock (71) eingelegt wird, sie darin durch Ausrichten der zweiten Positioniervorsprünge (52a bis c) mit den jeweiligen vierten Positioniergliedern (72a bis c) eingepaßt wird, und indem durch die Slebdruckplatte hindurch auf ein in einer vorbestimmten Position zum Druckstock (71) abgelegtes Werkstück (80) gedruckt wird.

2. Siebdruckverfahren nach Anspruch 1, worin das Werkstück (80) ein in einem elektronischen Bauteil enthaltenes Substrat ist.

3. Siebdruckverfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Schablone (10) mit kreuzförmigen Positioniermarkierungen (13) versehen ist und die Positioniervorrichtung (30) Visiere (36) zum Anvisieren und dadurch erleichterten Ausrichten der Schablone (10) im Befestigungsrahmen (20) enthält.

4. Siebdruckverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit weiter zweiten zur Belichtungsaufnahme (61) gehörenden Visleren (66) für eine Überprüfung der Positionen der Positioniermarkierungen (13) und somit zur erleichterten Felnjustierung der Position der Schablone (10) in der Belichtungsaufnahme (61).

5. Siebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Schablone (10) eine durchsichtige Platte (11) enthält, die auf ihrer Oberfläche relativ zueinander angeordnete Schablonenmuster (12) und Positioniermarkierungen (13) aufweist.

6. Siebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Befestigungsrahmen (20) vierseitig ist.

7. Siebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Befestigungsrahmen (20) zwei Positioniervorsprünge (22a, 22b) an einer von zwei aneinandergrenzenden Seiten und mindestens einen Positioniervorsprung (22c) an der anderen der zwei aneinandergrenzenden Selten aufweist.

8. Siebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Siebdruckplatte (50) ein auf einem vierseitigen Plattenrahmen (51) aufgespanntes Sieb (53) mit einem darauf aufgebrachen lichtempfindlichen Film (54) enthält, und worin der Plattenrahmen (51) zwei Positioniervorsprünge (52a, 52b) an einer von zwei aneinandergrenzenden Seiten und mindestens einen Positioniervorsprung (52c) an der anderen der zwei aneinandergrenzenden Seiten aufweist.

9. Slebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die jeweils mehreren ersten, zweiten, dritten und vierten Positionlerglieder (32a bis c, 62a bis c, 63a bis c, 72a bis c) jeweils eine kugelförmige Widerlager-Oberfläche aufweisen.

10. Slebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die jeweils mehreren ersten und zweiten Positioniervorsprünge (22a bis c, 52a bis c) jeweils eine flache Widerlager-Oberfläche aufweisen.

11. Siebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Befestigungsrahmen (20) Mittel (23) zur justierbaren Befestigung der Schablone (10) in ihm aufweist.

12. Slebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit weiter einer Lichtquelle (65) zur Belichtung des Leersiebs (50) durch die Schablone (10) hindurch.

13. Slebdruckverfahren nach Anspruch 8, worin Druckmuster (55) auf dem Sieb (53) in einer vorbestimmten, relativ zu den zweiten Positionsvorsprüngen (52a bis c) liegenden Position gebildet und abgelegt werden.

14. Siebdruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit weiter einem gegen die Siebdruckplatte (50) bewegbaren Rakel (76) zum Drucken durch die Slebdruckplatte hindurch auf das Werkstück (80).