DE3142794C2

DE3142794C2 - Siebdruckverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE3142794C2
Application number: DE19813142794
Authority: DE
Inventors: Hirosuke Yokohama Ohshio
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1983-11-10
Also published as: JPS5775889A; DE3142794A1; JPH0220426B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Feinsiebdruck, beispielsweise bei der Herstellung elektronischer Bauteile.

Eine bisherige, in F i g. 1 dargestellte Siebdruckvorrichtung für diesen Zweck umfaßt eine Grundplatte 1, zwei waagerecht über dieser und mit Abstand parallel zueinander angeordnete Schienen-Führungen 2a und 2b sowie einen von den Führungen 2a und Ib geführten Träger (Tisch) 3, der waagerecht hin- und herbewegbar ist und einen nicht dargestellten Unterdruck-Saugmechanismus aufweint. An der Oberseite des Trägers 3 befinden sich drei lotrechte Ausricht-Siifte 5a, 5b und 6, die an zwei benachbarten Seiten(kanten) eines zu bedruckenden, auf den Träger 3 aufgelegten Substrats 4 angreifen. Am einen Ende der Grundplatte 1 ist eine Halterung 8 befestigt, die einen Halter 7 schwenkbar lagert. Der Halter 7 hält einen Siebfixierrahmen 9 in einer Position über den Enden der Führungen 2a und 2b. An der Oberseite dieses Rahmens 9 ist mittels Befestigungs-Schrauben Il an den vier Ecken des

J5 Rahmens 9 ein Sieb 10 festgelegt.

Das Siebdruckverfahren mittels der vorstehend

beschriebenen Vorrichtung wird wie folgt durchgeführt:

Ein erstes zu bedruckendes Substrat 4 wird auf dem

Träger 3 so angeordnet, daß zwei avieinandergrenzende Seiten an den Ausricht-Stiften 5a. 5h und 6 anliegen, und dann mittels Unterdrucks an den Träger angesaugt. Hierauf wird der Träger 3 auf den Führungen 2a und 2b in eine vorgegebene Stellung unter dem Sieb 10 bewegt. Die vier Schrauben 11 werden gelöst, und das Sieb 10 wird so ausgerichtet, daß sein Muster 12 mit dem zu bedruckenden Substrat 4 übereinstimmt. In der richtigen Stellung wird das Muster 12 durch Anziehen der Schrauben Ii festgelegt. Wahlweise kann die Vorrichtung mit einem nicht dargestellten Mechanismus zur Ermöglichung einer Feineinstellung des Siebfixierrahmens 9 in X-, Y- und Θ-Richtung versehen sein. Hierdurch wird die Ausrichtgenauigkeit im Vergleich zum beschriebenen Vorgang, bei dem das Sieb IO zur Justierung oder Ausfluchtung verschoben wird, verbessen.

Sobald eine Lage des Siebs 10 entsprechend der durch die Stifte 5a, 56, 6 bestimmten Lage oder Ausrichtung des Substrats eingestellt ist, können ein zweites und folgende zu bedruckende Substrate für den Druckvorgang in die vorbestimmte Stellung unter dem Sieb 10 gebracht werden, wobei sie lediglich mit Hilfe der Ausricht-Stifte 5a. 5b und 6 ausgerichtet zu werden .brauchen. Bei einem mehrlagigen Bedrucken ist dieses Verfahren jedoch mit einer Herabsetzung der Genauigkeit der Ausrichtung oder Registerhaltigkeit zwischen dem Muster des Siebs 10 und einem Druckmuster auf dem zu bedruckenden Substrat verbunden, wobei ein Musterversatz in der Größenordnung von etwa 0.1 mm

auftreten kann. Dieses bisherige Verfahren eignet sich daher nicht besonders für das Bedrucken von elektronischen Bauteilen, die einem Mehrlagenbedrucken mit ausgesprochen großer Genauigkeit unterworfen werden müssen. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird die Genauigkeit dadurch verbessert, daß das Drucken nach der Ausrichtung des zu bedruckenden Substrats und des Siebs 10 mittels eines schwach vergrößernden Mikroskops nach jeder Einführung des Substrats in die vorgesehene Position unter dem Sieb 10 durchgeführt wird. Die entsprechende Vorrichtung bietet dabei jedoch eine niedrige Produktionsleistung, und sie erweist sich als unpraktisch, weil die Restdruckfarbe vor jedem Druckvorgang vom Sieb 10 entfernt werden muß, um eine einwandfreie Betrachtung unter dem Mikroskop zuzulassen.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für den Siebdruck mit hoher Produktionsleistung, die einen Mehrlagendruck mit hoher Genauigkeit ermöglichen und damit für das Aufdrucken feiner'EIemente, wie elektronischer Bauteile, geeignet sein sollen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen und Nrerkmaie gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert- Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine bisherige Siebdruckvorrichtung und

F i g. 2 eine teilweise weggebrochene perspektivische Darstellung einer Siebdruckvorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung.

F i g. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 weist eine rechteckige Grundplatte 20 mit einer waagerechten Oberseite 20a auf, über der in einem Abstand und parallel dazu zwei Führungsschienen 21a und 21b verlaufen, die sich mit einem gegenseitigen Abstand parallel zueinander in Längsrichtung der Grundplatte 20 erstrecken. Die Führungsschienen 21a, 21 b sind an beiden Enden durch an der Obers.ite 20a der Grundplatte 20 befestigte Halterungen 23a, 23b gehaltert. Die Führungsschienen 21a, 21 b tragen einen üblichen XVB-Tragtisrh 24, der mit einem nicht dargestellten Unlerdruck-Saugmechanismus versehen ist und auf beiden Seiten Rollenlager oder Kugellagerbüchsen aufweist. Die die Lagerbüchsen durchsetzenden Führungsschienen 21a, 21 b ermöglichen eine Verschiebung des Tragtisches 24 auf ihnen. Die Unterseite des Tragisches 24 ist mit dem Vorderende eines Kolbens 25a einer Druckluft-Kolben/ Zylindereinheit 25 verbunden, die parallel zur Oberseite 20a der Grundplatte 20 angeordnet ist und deren Zylinder an der Grundplatte 20 befestigt ist. Der Tragtisch 24 ist somit auf den Führungsschienen 21a, 21 i> beim Ausfahren des Kolbens 25a über eine praktisch dessen Hub entsprechende Strecke verfahrbar. In der Nähe der Halterungen 23a ist ein von der Oberseite 20a hochragender fester Träger 27 angeordnet, der die Führungsschienen 21a, 21 b überspannt und in Form einer Brücke ausgebildet ist, so daß er die Verschiebung des Tragtisches 24 nicht behindert. Der Träger 27 trägt einen ΧΥΘ-Ttscb 28 derselben Art wie der Tragtisch 24. Der Θ-Tischteil bzw. der obersic Abschnitt dieses Tisches 28 ist mit einem optischen Sicht- bzw. Visiersystem 29 ausgerüstet, etwa mit einem Ausrichtmikroskop mit lOOfacher Vergrößerung, das mit zwei Objektiven der Oberseile des Tragtisches 24 zugewandt ist. Das Mikroskop 29, das zv/ei parallel nebeneinander angeordnete Objektive aufweist, Lst auf zwei Registermarken auf einem Druckschema gleichzeitig einstellbar. Das optische Visiersystem 2Sl ist jedoch nicht auf ein solches Mikroskop beschränkt sondern kann von beliebiger geeigneter Art sein, sofern mit ihm zwei getrennt angeordnete Markierungen anpeilbar sind.

In der Nähe der anderen Halterungen 236 steht von der Oberseite 20a der Grundplatte 20 ein Ständer 31 lotrecht ab. Auf dem Ständer 31 ist eine Tragplatte 30 so angeordnet, daß sie in Richtung des Pfeils (F i g. 2), d. h. um eine senkrecht zur Richtung der Führungsschienen 21a, 216 verlaufende waagerechte Achse herum schwenkbar ist. Am freien Ende der Tragplatte 30 ist ein Siebfixier-Rahmen 33 vorgesehen, der ein Sieb 32 ausbaubar halten. Der Rahmen 33 liegit bei der dargestellten Ausführungsform über den anderen Endabschnitten der Führungsschienen 21a., 216 und parallel zur Oberseite 20a der Grundplatte 20.

Der Tragtisch 24 weist auf gegenüberliegenden Seiten Anlageflächen auf, während r.:f der Oberseite 20a der Grundplatte 20 in der Nähe der betreffender. Halterungen 23a und 236 Anschläge 34a und 346 befestigt sind. Wenn sich die betreffende Anlagefläche gegen den zugeordneten Anschlag anlegt, wird der Tragtisch 24 genau in einer vorbestimmten Stellung angehalten, nämlich in einer ersten Stellung unmittelbar unter dem optischen Visiersystem 29 bzw. in einer

Μ zweiten Stellung unmittelbar unter dem Siebfixier-Rahmen 33. Weiterhin sind ein Ausgangs- oier Bezugssubstrat 36 für Ausrichtung oder Einstellung und ein Gummiquetscher 37 für den Auftrag von Druckfarbe auf das Sieb 32 vorgesehen.

ti Im folgenden ist anhand von Fig.2 der Siebdruck von elektronischen Bauteilen mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erläutert.

Zunächst wird das Sieb 32 in der vorgesehenen waagerechten Lage in den Rahmen 33 eingesetzt.

■to Sodann wird das Bezugssubstrat als B'indrruster (dummy) durch Unterdruck in einer passenden Stellung auf der Θ-Tischfläche des Tragtisches 24, der in seiner erstem. Stellung gehalten wird, fixiert. Anschließend wird d°r /Vy0-Tragiisch 24 längs der Führungsschienen 21a, 5 216 durch die Kolben/Zylindereinheit 25 in die zweite Stellung verschoben, wobei das auf der Oberseite des Tragtisches 24 befindliche Bezugssubstrat 36 in eine Lage unter dem Sieb 32 gebracht wird. In dieser Stellung wird mittels des Gummiquetschers 37 die

"·<> Oberseite des Substrats 36 mit einem vorgegebenen, auf dem Sieb 32 vorgesehenen Muster bedruckt. Danach wird die Kolben/Zylindereinheit 25 erneut betätigt, um den Tragtisch 24 mit dem darauf befindlichen Bezugssubstrat 36 in die erste Stellung zurückzuführen. In dieser Stellung wird der XV9-Tisch 28 ausgerichtet, um eine durch das Okular des optischen Visiersystems 29 sichtbare Kreuzmark^:erung (Fadenkreuz) auf die beiden Registermarken in dem auf die Oberseite des Bezugssubstrats 36 aufgedruckten Muster auszurichten. Wenn eine solche Ausrichtung erreicht ist, wird der Tisch 28 festgelegt.

Nach den beschriebenen Vorbereitungsarbeiten wird der normale Musterdruck durchgeführt. Zu diesem Zweck wird das Bezugssubstrat 36 auf dem '.n der ersten

<>5 Stellung befindlichen Tragtisch 24 durch ein normales, zu bedruckendes Substrat ersetzt, das mittels Unterdrucks an der Oberseii2 des Tragtisches 24 fixiert wird. Unter Beobachtung durch das optische Visiersystem 29

werden die X-, V- und Θ-Richtiingen des Trugtisches 24 zur Ausrichtung des normalen, zu bedruckenden Substrats eingestellt. Diese Einstellung kann durch Verschiebung der X-, Y- und Θ-Abschnitte oder -Teile des Tragtisches 24 in der Weise erfolgen, daß die beiden =, Kreuzmarkierungen bzw. Fadenkreuze des optischen Systems 29 mit zwei vorher auf das normale Substrat aufgebrachten Regisiermarken in Flucht gebracht werden. Dieser Vorgang entspricht der Korrektur einer Abweichung der Lage des normalen, zu druckenden Substrats, das an den Tragtisch 24 angesaugt ist. von den Registermarkcn auf dem Sieb 32.

Nach diesem Einstellvorgang werden die X-, Y- und B-Abschnitte des Tragtisches 24 fixiert, worauf letzterer durch die Kolben/Zylindereinheit 25 in seine zweite ι, Stellung verfahren wird. Sodann wird mittels des Gummiquetschers 37 das Muster des Siebs 32 auf die Oberseite des elektronischen Bauteils bzw. des normalen Substrats aufgedruckt.

'wenn der normale Dri'ckvorgang fortlaufend an _>o jeweils neuen normalen Substraten durchgeführt wird, kann eine Vielzahl von Substraten nach einem einzigen Vorbereitungsdruckvorgang dem Siebdruck unterworfen werden. Beim Mehrlagendrucken ist es zudem nur notwendig, das Sieb 32 durch ein anderes Sieb für einen ?i anderen Druckvorgang zu ersetzen.

Wenn der normale Siebdruck nach dem beschriebenen Vorbereitungs-Siebdruck auf die geschilderte Weise durchgeführt wird, kann ein Verrutschen des normalen, zu bedruckenden Substrats mittels des j;> optischen Visiersystems wirksam korrigiert werden. Auf diese Weise läßt sich ein Mehrlagen-Siebdruckverfahren mit hohem Wiederholbarkeits- bzw. Reproduzserbarkeitsgrad und mit einem Fehler (Versatz) von weniger als ±Ι5μΓη durchführen. Dies wird dadurch js ermöglicht, daß ein Verrutschen (slipping off) des Siebs und des normalen, zu bedruckenden Substrats bei jedem Subsiraiwechse! korrigiert werden kann.

Dieses Druckverfahren gewährleistet eine verbesserte Produktionsleistung bzw. eine erhöhte Ferligungsstückzahl, weil eine große Anzahl normaler Substrate nach einmaliger Durchführung des Vorbereitungs-Siebdruckvorgangs bedruckt werden kann.

Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform eine Unterdruck-Saugeinrichtung zur Fixierung des Substrats am Tragtisch benutzt wird, kann für diesen Zweck eine beliebige andere Einrichtung verwendet werden, sofern mit ihrer Hilfe das Substrat abnehmbar am Tragtisch festlegbar ist. Beispielsweise können hierfür mechanische oder magnetische Fixiereinrichtungen eingesetzt werden.

Das optische Visiersystem ist nicht auf das JuMicr- oder Ausrichtmikroskop beschränkt, vielmehr kann auch ein Mikroskop anderer Art oder eine andere optische Betrachtungseinrii-htiiP!' ohne Vergrößerung verwendet werden, sofern u ίι··! .'inc Ausrichtung bzw. justierung anhand eines ^r. das Bezugssubstrat aufgedruckten Musters unie· >ichlbeobachtung möglich ist. Anstalt einer fcinrichi'ing zur Sichtbetrachtung kann /. B. auch eine optische Wandlereinrichtung für elektrische Verarbeitung eingesetzt werden.

Die Antriebseinrichtung zum Verschieben des Tragtisches ist ebenfalls nicht auf die Kombination aus der Druckluft-Kolbea'Zyündereinhcii und den Anschlagen beschrankt, viclrvhr kann statt dessen eine beliebige ander? Fi;incrt!u;>g verwendet werden, welche den Traglisch zu verschieben und ihn in vorbestimmten (ersten und zweiten) Stellungen anzuhalten vermag. Beispielsweise kann diese Koiben/Zylindercinheit durch eine Kombination aus einem Impuls- bzw. Schrittmotor und einer Antriebskraftübertragungseinheit ersetzt werden, die eine Drehbewegung des Schrittmotors in eine geradlinige Bewegung umwandelt und diese auf den Tragtisch überträgt. In diesem Fall kann anstelle des Anschlags vorteilhaft ein Grenz- oder Endschalter zur Steuerung der Betätigung des Motors verwendet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Pateniansprüche:

!; Siebdruckverfahren, insbesondere für die Herstellung elektronischer . Bauteile, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Vorbereitungs-Druckvorgang durchgeführt wird, bei dem ein Ausgangs- bzw.. Bezugssubstrat (36) an einem zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verschiebbaren XVB-Tragtisch (24) fixiert, der Tragtisch (24) in seine zweite Stellung verschoben, in dieser Stellung im Siebdruck ein Muster mit einer Registermarke auf das Bezugssubstrat (36) aufgedruckt, der Tragtisch (24) sodann in die erste Stellung geführt und darauf in dieser Stellung die Visierposition eines optischen Visiersystems (29) so eingestellt wird, daß eine Bezugslinienmarkierung des Visiersystems (29) mit der auf das Bezugssubstrat (36) aufgedruckten Registermarke in Übereinstimmung steht, während die Registermarke durch das Visi^-system (29) betrachtet bzw. beobachtet wird, und daß anschließend ein normaler Druckvorgang durchgeführt wird, bei dem zunächst das Bezugssubstrat (36) vom XVB-Tragtisch (24) abgenommen und durch ein normal zu bedruckendes Substrat mit einer darauf vorgesehenen Registermarke ersetzt wird, sodann der Tragtisch (24) mit dem auf ihm fixierten, normal zu bedruckenden Substrat so positioniert und unter Beobachtung der Registermarke justiert wird, daß die Registermarke auf dem normalen Substrat mit der Bezugslinienmarkierung Jes optischen Visiersystems (29) in Übereinstimmung gplangt, hierauf das normale Substrat fixiert und der positionierte (located) Tragtisch (24) in seine zweite Stellung verfahren wird, sodann mittels eines Siebs (32) ein Siebdruckmuster auf das normale Substrat auf dem in die zweite Stellung verfahrenen Tragtisch (24) aufgedruckt wird und schließlich das bedruckte normale Substrat vom Tragtisch (24) abgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekenn-, zeichnet, daß der normale Siebdruckvorgang wiederholt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbereitungs- und der normale Siebdruckvorgang nach dem Auswechseln des Siebs (32) gegen ein anderes Sieb wiederholt werden.
4. Siebdruckvorrichtung zum Aufdrucken eines Musters eines Siebs auf ein Substrat, mit einer eine Oberseite (20a) aufweisenden Grundplatte (20). einem eine Oberseite aufweisenden -YVÖ-Tragtisch (24), der auf der Grundplatten-Oberseite zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist, einer Antriebseinrichtung (25) zum Verschieben des Tragtisches (24) zwischen seinen beiden Stellungen, einer Trageinrichtung (33) zur Halterung des Siebs (32) über der zweiten Stellung und einer Einrichtung (37) zur Durchführung eines Siebdruckvorgangs über das Sieb auf dem Substrat, das auf dem in seiner zweiten Stellung befindlichen Tragtisch (24) fixiert ist, gekennzeichnet durch ein nahe der ersten Stellung angeordnetes optisches Sicht- bzw. Visiersystem (29), das auf der Grundlage der Position eines auf dem Tragtisch (24) fixierten, bedruckten Ausgangs- bzw. Bezugssubstrats (36) ausgerichtet oder justiert (registered) ist, wobei der ein normal zu bedruckendes, noch nicht bedrucktes Substrat tragende Tragtisch (24) auf der Grundlage der Position des ausgerichteten oder justierten opti-

sehen Visiersystems (29) ausrichtbar bzw. justierbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Visiersystem (29) einen Χνθ-TTsch (28) aufweist, mit dem eine Positionierung in X-. Y- und Θ-Richtung durchführbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das'optische Visiersystem (2S) ein am XYB-Tiscb. (28) montiertes Justier- bzw. Ausrichtmikroskop umfaßt.