WO2004105452A1 - Abdeckschablone und abdeckschabloneneinheit - Google Patents

Abdeckschablone und abdeckschabloneneinheit Download PDF

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WO2004105452A1
WO2004105452A1 PCT/EP2003/011304 EP0311304W WO2004105452A1 WO 2004105452 A1 WO2004105452 A1 WO 2004105452A1 EP 0311304 W EP0311304 W EP 0311304W WO 2004105452 A1 WO2004105452 A1 WO 2004105452A1
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film material
film
template
cover
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Walter Jun Priessnitz
Yolanda Abril-Priessnitz
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    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/24—Stencils; Stencil materials; Carriers therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1216—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing
    • H05K3/1225—Screens or stencils; Holders therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/14—Forme preparation for stencil-printing or silk-screen printing
    • B41C1/145—Forme preparation for stencil-printing or silk-screen printing by perforation using an energetic radiation beam, e.g. a laser

Definitions

  • the invention relates to a cover template for covering substrates, in particular printed circuit boards, with openings through which materials, in particular solder paste and / or adhesive, can be applied in a targeted manner to the substrate and with holding sections in the edge region for clamping the cover template in a clamping holding frame.
  • the invention also relates to a cover template unit which comprises a cover template and an associated clamping holder frame.
  • the cover template When printing on the circuit board, the cover template is positioned accordingly and placed on the circuit board. With the aid of a doctor, in particular a rubber or steel doctor, the paste and / or the adhesive is applied under pressure through the openings on the printed circuit board, as a result of which the corresponding pads are wetted with the paste or the adhesive. The cover template is then lifted off and removed from the circuit board. The circuit board is now ready for assembly with SMD components and ready for subsequent soldering or adhesive curing. Pastes are used in particular when soldering components onto the circuit board. Adhesive is used especially in reflow soldering.
  • cover stencils for SMD paste printing are made of metal, in particular steel, copper or brass. Since the cover templates cover the printed circuit boards, aids, in particular so-called engraved reference pads, are required for the exact positioning of the cover templates. The alignment and position of the reference pads is monitored with complex camera systems and controlled with the appropriate software.
  • metal stencils Disadvantages of metal stencils are that the material is very sensitive to kinking and bending. Permanent, irreparable deformations can occur. As a result, the use of such covering templates in applications in which very narrow webs can be realized between two openings is physically limited by the handling. Very thin stencils made of metal are particularly sensitive.
  • a covering template mentioned at the outset has become known from EP 0 643 902 B1.
  • the cover template described there provides opposing edge regions which have holding sections in the form of cutouts for clamping the cover templates or which have a reduced thickness, so that the edge regions are more flexible than the one having the openings Main part of the template are. As a result, the opposite side areas can be bent without kinking or other deformations during a clamping along these areas.
  • the stencils described there are made of sheet metal, in particular of stainless steel or brass, and have a corresponding thickness.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art in the case of a cover template of the type mentioned at the outset and to provide a cover template which is simple to produce and enables very precise application of solder paste and / or adhesive.
  • the cover template should also be suitable for secure and permanent clamping with a clamping frame.
  • a cover template of the type described at the outset in that the cover template is formed from a thin film material at least in the central region having the openings and in that the edge region having the holding sections has a reinforcement which enables the clamping in relation to the central region.
  • solder paste and / or adhesive can consequently be applied with corresponding precision due to the very thin film material that can be used.
  • a permanent clamping of the cover template is possible, since the edge region having the holding sections is reinforced.
  • the handling of the cover template is also simplified by an increased design of the holding area.
  • the reinforcement can prevent unwanted kinking or plastic deformation of the thin film material.
  • the subject matter of claim 1 therefore goes in a different direction than the subject matter of EP 0 643 902 B1.
  • the aim is to increase the flexibility of the edge region having the holding sections or to design the edge region with a reduced thickness.
  • it is precisely the edge region which has the holding sections that is to be reinforced with respect to the central film region from the thin film material.
  • the edge area consequently has less flexibility than the film area having the openings.
  • very thin film material can be used for the film area having the openings.
  • the reinforcement advantageously also extends over at least the two opposite edge regions which have the holding sections.
  • the reinforcement extends over the entire edge region of the cover template; the reinforcement then forms a kind of reinforcement frame for the thin one having the openings Slide area. This also makes the handling of the cover template easier; This counteracts kinking or other plastic deformation of the thin film material.
  • the cover template according to the invention can have a film material with a thickness of less than 350 ⁇ m, and in particular between 40 to 250 ⁇ m.
  • a very suitable template has a thickness of approx. 75 - 200 ⁇ m.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the edge area can be bent along a bending line from the plane of the middle area, the middle film area being designed to be more flexible parallel to the bending line than the edge area bent along the bending line.
  • the cover template can be securely held in a clamping frame on the one hand and on the other hand the film area having the openings can be brought as close as desired to the substrate. Since the edge regions which have the holding sections have a reinforcement, they are less flexible than the central film region of the cover template.
  • the reinforcement of the respective edge region can be formed at least partially by fiber materials and / or fiber composite materials and / or from plastic and / or from metal. Depending on the type of film material and the tensioning requirements, a suitable material can be selected for the reinforcement.
  • the holding sections can advantageously be formed as recesses extending through the film material and the reinforcement.
  • Such recesses can, for example, provide a slot-like, round, oval, rectangular, eyelet-shaped base area.
  • the cutouts can be designed in such a way that the covering template according to the invention is fitted into known clamping holding frames, as described for example in EP 0 643 902 B1, can be tensioned.
  • a further, particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the film material extends into the edge region of the cover template and that the reinforcement is formed by one or more additional films applied to the film material in the edge region. In the respective edge area, only an additional film can be applied to the film material.
  • additional foils are present on the foil material; in particular, an additional film can be present on the top and on the bottom of the respective edge area.
  • additional foils one above the other can also be used as reinforcements.
  • the additional film is made of the same material as the film material.
  • the additional film can provide the same thickness or a different thickness than the film material.
  • the use of the same material for the additional film and for the film element has the advantage that both materials have the same tensile strength up to the yield point and the same compressive strength up to the yield point. When the cover template is stretched, there is consequently an even distribution of force in the film material and in the additional film.
  • the additional film can be connected to the film material in particular by thermal processes, adhesive processes, painting processes and / or by sintering processes.
  • a flat joining of film material and additional film has proven to be particularly advantageous; As a result, corresponding stresses are evenly distributed over the joint surface.
  • an additional film it is also conceivable for an additional film to be applied to the bottom and to the top of the film material.
  • Such an additional film can be bent around the free edge of the film material so that it extends from the top to the bottom.
  • very thin film material can have a very sharp edge on which there is a risk of injury. By bending the additional film around the free edge of the film material, there is no risk of injury.
  • the film material in the edge region can be bent upwards or downwards from the plane in which the openings lie, such that the bent film material comes to rest on the non-bent film material in the edge region.
  • the film material in the edge region is therefore usually bent through 180 ° and connected to the region of the film material that lies in the plane of the openings.
  • the film material forming the reinforcement can also be folded several times to achieve a larger reinforcement.
  • the film material lying in one plane can be cut out of a web accordingly.
  • the width and the course of the reinforcement is taken into account as an edge allowance. As a result, there is no sharp edge; This eliminates the risk of injury on the edge of the cover template.
  • a particularly advantageous cover template is obtained when the additional film and the film material are made of a suitable plastic material.
  • the use of a plastic material has the advantage that when
  • the plastic material can be at least partially transparent and in particular transparent. Due to the transparent plastic, it is possible to visually capture the entire circuit board underneath. This ensures that the flow of the paste and / or the adhesive can be checked optically at any time. This also greatly simplifies the pre-setting of the positioning, since the pad fields to be printed can be easily adjusted. Furthermore, the transparency of the plastic material ensures that the printing process, the positioning of the paste or the adhesive as well as the sequence of the doctor blades can be observed and controlled at any time on the one hand by visual observation and on the other hand with the aid of a positioning system, for example with a camera.
  • An advantageous cover template made of plastic material has in particular the following properties: bendable, rollable, considerably more stable against deformation, largely resistant to permanent deformation.
  • a preferred covering template has a plastic material as film material and / or as additional film, which has a tensile strength of at least 145 N / mm 2 and a maximum of 200 N / mm 2 , with an elongation of 100% / min and / or an elongation at break of 100 up to 150%, with an elongation of 100% / min and / or a tensile modulus from 3,500 to 4,200 N / cm 2 , with an elongation of 100% / min at 23 ° and / or a pressure stability of 2,500 to 3,000 N / cm 2 at 1 inch high and 1 inch diameter and / or has a sliding friction coefficient of 0.13 to 0.5 and / or a roughness value ⁇ 0.15 ⁇ m.
  • an advantageous plastic material polyethylenes, terephthalates.
  • An advantageous template also results when the openings and / or the cutouts on the top or entry side of the solder paste or the adhesive have a rounding. This facilitates the application and flow of the paste or adhesive into the openings; there is a better application quality.
  • the openings and / or cutouts have been introduced in particular by means of high-energy radiation, in particular by means of laser radiation.
  • a cover template unit comprising a cover template according to one of the preceding claims and a clamping frame in which the cover template is clamped.
  • a corresponding clamping holder frame is disclosed, for example, in EP 0 643 902 B1.
  • Figure 1 is a plan view of a cover template according to the invention.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the covering template according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a cross section through the cover template according to Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is an enlarged view of an opening of the cover template according to Figure 3;
  • FIG. 5 shows an enlarged, partially transparent representation of a corner region of a covering template according to the invention according to FIG. 2;
  • FIG. 6 shows a section through the edge region of a second cover template
  • FIG. 7 shows a section through the edge area of a third cover template
  • FIG 8 shows a section through the edge region of a fourth cover template.
  • the cover template 10 shown in FIGS. 1 to 5 has openings 12 through which solder paste or adhesive can be applied specifically to a substrate, in particular to a printed circuit board.
  • the central region of the covering template 10, which has the openings 12, is formed from a thin film material which in particular has a thickness in the range from 40-250 ⁇ m.
  • the film material is made of a very thin plastic material, which is particularly transparent.
  • FIG. 1 shows different types of recesses 18, namely round, rectangular, semi-circular and slot-like recesses. Depending on the tensioning frame to be used accordingly, corresponding recesses 18 can be provided.
  • the covering template 10 has a reinforcement 20 in the form of the film material 14 applied additional films 22 in the form of reinforcing strips.
  • the reinforcement 20 is designed in such a way that it is flexible and "elastically flexible. It is readily possible to wind up or roll up such a covering template 10.
  • the additional foils 22 or reinforcing strips are applied to the foil material 14.
  • the reinforcement 20 in the form of the reinforcement strips 22 is formed from the same material as the film material 14.
  • the reinforcement strips 22 or the additional foils 22 are advantageously glued flat to the foil material 14 or thermally joined.
  • FIG 3 shows openings 12 in the film material 14. It can also be clearly seen that the additional foils 22 are present in the edge region 16 above and below the foil material 14. It is also clear that the film material 14 extends into the edge regions of the cover template 10 and that the cutouts 18 extend through the respective additional film 22 and through the film material 14.
  • the edge regions 16 of the cover template 10 are less flexible than the central region of the foil material 14, which has the openings 12.
  • An opening 12 of the film material 14 is shown enlarged in FIG.
  • the opening 12 shown results when the film material is made of a plastic material in which the opening 12 is produced by a laser cutting process.
  • the opening edges 24 run perpendicular to the cover template surface 26.
  • V-shaped geometries of openings, as shown in FIG. 3, do not exist in the case of openings in plastic materials which are introduced by laser. There are no constrictions when the paste or adhesive enters the opening 12 according to FIG. 4; Misprints with too little volume are avoided.
  • the burr caused by laser cutting the plastic material is very easy to remove.
  • a rounding 28 is provided on the entry side at the cut edge of the material, which is helpful for the inflow of the paste or the adhesive.
  • the corner region shown enlarged in FIG. 5 shows in dashed lines that the cutouts 18, one of which is shown as an example, run through both the intermediate films 22 and through the film material 14.
  • the recesses 18 are provided for the engagement of clamping fingers of known clamping holding frames.
  • FIG. 6 shows a cover template in which an additional film 30 is applied to the underside and on the top of the film material 14.
  • the additional film 30 is bent around the free edge of the film material 14 so that it extends from the top to the bottom.
  • FIG. 7 shows a cover template in which, for reinforcement, the film material 14 in the edge region 16 is bent upwards from the plane in which the openings 12 lie, in such a way that the bent film material 32 in the Edge region 16 rests on the non-bent film material 14.
  • FIG. 8 shows a cover template in which the bent film material 32 is folded several times in such a way that it encloses the free edge of the cover template once more. This results in greater reinforcement than in the case of a covering template according to FIG. 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abdeckschablone (10) zum Abdecken von Substraten, insbesondere Leiterplatten, mit Öffnungen (12), durch welche Materialien, insbesondere Lötpaste und/oder oder Kleber, gezielt auf das Substrat aufbringbar ist und mit Halteabschnitten (18) im Randbereich (16) zum Aufspannen in einem Spannhalterahmen der Abdeckschablone (10) mit einer Halterung. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Abdeckschablone (10) wenigstens im mittleren, die Öffnungen (12) aufweisenden Folienbereich aus einem dünnen Folienmaterial (14) gebildet ist und dass der die Halteabschnitte (18) aufweisende Randbereich (16) gegenüber dem mittleren Bereich eine die Rufspannung ermöglichende Verstärkung (22) aufweist. Die Erfindung betrifft ausserdem eine Abdeckschabloneneinheit umfassend eine derartige Abdeckschablone (10) und einen Spannhalterahmen.

Description

Titel : Abdeckschablone und Abdeckschabloneneinheit
Besehreibung
Die Erfindung betrifft eine Abdeckschablone zum Abdecken von Substraten, insbesondere Leiterplatten, mit Öffnungen, durch welche Materialien, insbesondere Lötpaste und/oder Kleber gezielt auf das Substrat aufbringbar ist und mit Halteabschnitten im Randbereich zum Aufspannen der Abdeckschablone in einem Spannhalterahmen.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Abdeckschabloneneinheit, die eine Abdeckschablone und einen zugehörigen Spannhalterrahmen umfasst.
Derartige Abdeckschablonen werden benutzt, um Lötpasten und Kleber in beispielsweise SMD-Technologie (SMD = Surface Mounted Devices) auf Leiterplatten zu drucken.
BESTATIGUNGSKOPIE Beim Bedrucken der Leiterplatte wird die Abdeckschablone entsprechend positioniert und auf die Leiterplatte aufgelegt. Mit Hilfe eines Rakels, insbesondere eines Gummi- oder Stahlrakels, wird die Paste und/oder der Kleber durch die Öffnungen auf die Leiterplatte unter Druck aufgebracht, wodurch die entsprechenden Pads mit der Paste beziehungsweise dem Kleber benetzt werden. Die Abdeckschablone wird danach abgehoben und von der Leiterplatte entfernt. Die Leiterplatte ist nun zum Bestücken mit SMD-Bauteilen vorbereitet und zum anschließenden Löten oder Klebeaushärten fertig. Pasten finden insbesondere beim Löten der Bauteile auf die Leiterplatte Verwendung. Kleber wird insbesondere beim Reflow-Löten verwendet .
Herkömmlich hergestellte Abdeckschablonen für den SMD- Pastendruck sind aus Metall, insbesondere aus Stahl, Kupfer oder Messing hergestellt. Da die Abdeckschablonen die Leiterplatten abdecken, sind zur genauen Positionierung der Abdeckschablonen Hilfsmittel, insbesondere sogenannte gravierte Referencepads erforderlich. Die Ausrichtung und Lage der Referencepads wird mit aufwändigen Kamerasystemen überwacht und mit entsprechender Software gesteuert.
Nachteile von Metallschablonen sind, dass das Material gegen Knicken und Biegen sehr empfindlich ist. Es können leicht bleibende, irreparable Verformungen entstehen. Dadurch ist der Einsatz derartiger Abdeckschablonen bei Anwendungen, bei denen zwischen zwei Öffnungen sehr schmale Stege zu realisieren sind, durch das Handling physikalisch begrenzt. Insbesondere sehr dünne Schablonen aus Metall sind sehr empfindlich.
Eine eingangs genannte Abdeckschablone ist aus der EP 0 643 902 Bl bekannt geworden. Die dort beschriebene Abdeckschablone sieht gegenüberliegende Randbereiche vor, die Halteabschnitte in Form von Aussparungen zum Aufspannen der Abdeckschablonen aufweist oder die eine reduzierte Dicke besitzen, so dass die Randbereiche flexibler als der die Öffnungen aufweisende Hauptteil der Schablone sind. Dadurch können die gegenüberliegenden Seitenbereiche ohne Knicken oder andere Deformationen bei einer Einspannung entlang dieser Bereiche verbogen werden. Die dort beschriebenen Schablonen sind aus Blech, insbesondere aus rostfreiem Stahl oder aus Messing, und weisen eine entsprechende Dicke auf.
Für eine genauere Aufbringung von Lötpaste und/oder Kleber wäre es wünschenswert, die Dicke der Schablone zu reduzieren. Dies ist bei dem bekannten Stand der Technik deshalb nicht möglich, weil dann beim Aufspannen der Abdeckschablone ein Ausreißen der Öffnungen an den seitlichen Halteabschnitten auftreten würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Abdeckschablone der eingangs genannten Art die Nachteile des Stand der Technik zu vermeiden und eine Abdeckschablone zur Verfügung zu stellen, welche einfach herstellbar ist und ein sehr genaues Aufbringen von Lötpaste und/oder Kleber ermöglicht. Die Abdeckschablone soll außerdem für eine sichere und dauerhafte Aufspannung mit einem Spannhalterahmen geeignet sein.
Diese Aufgabe wird mit einer Abdeckschablone der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abdeckschablone wenigstens im mittleren, die Öffnungen aufweisenden Bereich aus einem dünnen Folienmaterial gebildet ist und dass der die Halteabschnitte aufweisende Randbereich gegenüber dem mittleren Bereich eine die Aufspannung ermöglichende Verstärkung aufweist. Mit einer derartigen Abdeckschablone kann folglich aufgrund des verwendbaren sehr dünnen Folienmaterials Lötpaste und/oder Kleber entsprechend präzise aufgebracht werden. Dennoch ist ein dauerhaftes Aufspannen der Abdeckschablone möglich, da der die Halteabschnitte aufweisende Randbereich verstärkt ausgebildet ist. Durch eine verstärkte Ausbildung des Haltebereichs wird außerdem das Handling der Abdeckschablone vereinfacht. Insbesondere kann durch die Verstärkung ein unerwünschtes Knicken oder plastisches Verformen des dünnen Folienmaterials unterbunden werden.
Durch die Reduzierung der Dicke des Folienmaterials können geringere Fein-Patch-Abstände (Abstand von Mitte Pad zu Mitte Pad) realisiert werden, ohne dass das Handling und der Dauereinsatz der Abdeckschablone verschlechtert wird. Die zunehmend geringere Dicke des Folienmaterials ist aufgrund der Verstärkung der Randbereiche handlebar; irreversible Beschädigungen, die 'den Gebrauch der Abdeckschablone einschränken oder unmöglich machen, werden durch die Verstärkung unterbunden oder gar ausgeschlossen.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 geht folglich in eine andere Richtung als der Gegenstand der EP 0 643 902 Bl . Beim bekannten Stand der Technik ist es Ziel, die Flexibilität des die Halteabschnitte aufweisenden Randbereichs zu erhöhen beziehungsweise den Randbereich mit einer reduzierten Dicke auszubilden. Bei der vorliegenden Erfindung soll gerade der die Halteabschnitte aufweisende Randbereich gegenüber dem mittleren Folienbereich aus dem dünnen Folienmaterial verstärkt ausgebildet sein. Der Randbereich weist folglich eine geringere Flexibilität als der die Öffnungen aufweisende Folienbereich auf. Bei der vorliegenden Erfindung kann deshalb sehr dünnes Folienmaterial für den die Öffnungen aufweisenden Folienbereich verwendet werden.
Da der die Halteabschnitte aufweisende Randbereich sich in der Regel über die gesamte Länge von zwei gegenüber liegenden Seiten erstreckt, erstreckt sich vorteilhafterweise die Verstärkung auch über wenigstens die beiden gegenüber liegenden, die Halteabschnitte aufweisenden Randbereiche. Allerdings ist erfindungsgemäß auch denkbar, dass sich die Verstärkung über den gesamten Randbereich der Abdeckschablone erstreckt; die Verstärkung bildet dann eine Art Verstärkungsrahmen für den die Öffnungen aufweisenden dünnen Folienbereich. Auch hierdurch wird das Handling der Abdeckschablone erleichtert; ein Knicken oder sonstiges plastisches Verformen des dünnen Folienmaterials wird dadurch entgegengewirkt .
Die erfindungsgemäße Abdeckschablone kann dabei ein Folienmaterial mit einer Dicke von weniger als 350 μ , und insbesondere zwischen 40 bis 250 μm aufweisen. Eine sehr gut geeignete Schablone weist eine Dicke von ca. 75 - 200 μm auf.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Randbereich entlang einer Biegelinie aus der Ebene des mittleren Bereichs gebogen werden kann, wobei der mittlere Folienbereich parallel zur Biegelinie flexibler ausgebildet ist als der entlang der Biegelinie gebogene Randbereich. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Abdeckschablone zum einen sicher in einem Spannhalterahmen gehaltert werden und zum anderen kann der die Öffnungen aufweisende Folienbereich beliebig nahe an das Substrat herangeführt werden. Da die Randbereiche, die die Halteabschnitte aufweisen, eine Verstärkung aufweisen, sind sie weniger flexibel als der mittlere Folienbereich der Abdeckschablone.
Die Verstärkung der jeweiligen Randbereich kann wenigstens teilweise durch Faserstoffe und/oder Faserverbundstoffe und/oder aus Kunststoff und/oder aus Metall gebildet sein. Je nach Art des Folienmaterials und je nach Spannanforderungen kann ein entsprechendes Material für die Verstärkung gewählt werden.
Vorteilhafterweise können die Halteabschnitte als sich durch das Folienmaterial und die Verstärkung erstreckende Aussparungen gebildet sein. Derartige Aussparungen können beispielsweise eine schlitzartige, runde, ovale, rechteckige, ösenförmige Grundfläche vorsehen. Insbesondere können die Aussparungen derart ausgebildet sein, dass die erfindungsgemäße Abdeckschablone in bekannte Spannhalterahmen, wie sie beispielsweise in der EP 0 643 902 Bl beschrieben sind, gespannt werden können.
Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Folienmaterial bis in den Randbereich der Abdeckschablone erstreckt und dass die Verstärkung durch eine oder mehrere im Randbereich auf das Folienmaterial aufgebrachte Zusatzfolien gebildet ist. Im jeweiligen Randbereich kann dabei lediglich eine Zusatzfolie auf dem Folienmaterial aufgebracht sein. Um eine zusätzliche Verstärkung zu erreichen, ist erfindungsgemäß ebenfalls denkbar, dass mehrere Zusatzfolien auf dem Folienmaterial vorhanden sind; insbesondere kann auf der Oberseite und auf der Unterseite des jeweiligen Randbereichs eine Zusatzfolie vorhanden sein. Allerdings können im Rahmen der Erfindung auch mehrere Schichten von Zusatzfolien übereinander als Verstärkung Verwendung finden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Zusatzfolie aus dem gleichen Material wie das Folienmaterial ist. Die Zusatzfolie kann dabei eine gleiche Dicke oder eine andere Dicke als das Folienmaterial vorsehen. Die Verwendung des gleichen Materials für die Zusatzfolie und für das Folienelement hat den Vorteil, dass beide Materialien eine gleiche Zugfestigkeit bis zur Streckgrenze und eine gleiche Druckfestigkeit bis zur Fließgrenze aufweisen. Beim Aufspannen der Abdeckschablone ergibt sich folglich eine gleichmäßige Kraftverteilung in dem Folienmaterial und in der Zusatzfolie.
Die Zusatzfolie kann insbesondere durch thermische Verfahren, Klebeverfahren, Lackierverfahren und/oder durch Sinterverfahren mit dem Folienmaterial verbunden sein. Besonders vorteilhaft hat sich ein flächiges Fügen von Folienmaterial und Zusatzfolie herausgestellt; hierdurch werden entsprechende Spannungen auf die Fügefläche gleichmäßig verteilt. Erfindungsgemäß ist ferner denkbar, dass eine Zusatzfolie auf der Unter- und auf der Oberseite des Folienmaterials aufgebracht ist. Eine derartige Zusatzfolie kann um die freie Kante des Folienmaterials herumgebogen sein, so dass sie sich von der Oberseite bis auf die Unterseite erstreckt. Insbesondere sehr dünnes Folienmaterial kann eine sehr scharfe Kante aufweisen, an der eine Verletzungsgefahr gegeben ist. Durch Umbiegen der Zusatzfolie um die freie Kante des Folienmaterials wird eine Verletzungsgefahr ausgeschlossen.
Zur Herstellung der Verstärkung kann erfindungsgemäß das Folienmaterial im Randbereich aus der Ebene, in der die Öffnungen liegen, nach oben oder unten derart umgebogen sein, dass das umgebogene Folienmaterial im Randbereich auf dem nicht umgebogenen Folienmaterial zum Aufliegen kommt. Das Folienmaterial im Randbereich wird also in der Regel um 180° abgebogen und mit dem Bereich des Folienmaterials, der in der Ebene der Öffnungen liegt, verbunden. Das die Verstärkung bildende Folienmaterial kann zur Realisierung einer größeren Verstärkung auch mehrfach gefaltete sein. Das zu biegende, in einer Ebene liegende Folienmaterial kann hierzu aus einer Bahn entsprechend ausgeschnitten werden. Die Breite und der Verlauf der Verstärkung wird als Randzugabe berücksichtigt. Es verbleibt folglich keine scharfe Kante; eine Verletzungsgefahr an der Kante der Abdeckschablone wird dadurch ausgeschlossen.
Eine besonders vorteilhafte Abdeckschablone ergibt sich dann, wenn die Zusatzfolie und das Folienmaterial aus einem geeigneten Kunststoffmaterial ist. Das Verwenden eines Kunststoffmaterials hat den Vorteil, dass beim
Laserschneidvorgang der Öffnungen beziehungsweise Aussparungen keine V-förmigen Schneidkanten entstehen, wie es bei metallischen Werkstoffen der Fall ist. Die Kanten bei den erfindungsgemäßen Abdeckschablonen verlaufen idealerweise senkrecht zur Oberfläche der Abdeckschablone. Dadurch ergeben sich keine Engstellen beim Eintreten der Paste und/oder des Klebers in die Öffnungen. Fehldrucke mit zu wenig Volumen werden dadurch reduziert oder vermieden.
Das Kunststoffmaterial kann erfindungsgemäß wenigstens teiltransparent und insbesondere transparent sein. Aufgrund des transparenten Kunststoffs ist es möglich, die darunter befindliche Leiterplatte in vollem Umfang visuell zu erfassen. Dadurch wird gewährleistet, dass das Einfließen der Paste und/oder des Klebers jederzeit optisch kontrollierbar ist. Auch die Voreinstellung der Positionierung wird hierdurch sehr vereinfacht, da man die zu bedruckenden Padfelder leicht einjustieren kann. Ferner ist durch die Transparenz des Kunststoffmaterials gewährleistet, dass der Druckvorgang, das Positionieren der Paste oder des Klebers sowie die Abfolge der Rakelzüge jederzeit zum einen durch visuelle Beobachtung und zum anderen durch Zuhilfenahme eines Positionierungssystems, beispielsweise mit einer Kamera, beobachtet und kontrolliert werden kann.
Eine vorteilhafte Abdeckschablone aus Kunststoffmaterial weist insbesondere folgende Eigenschaften auf: biegbar, aufrollbar, erheblich stabiler gegen Verformungen, weitgehend resistent gegen bleibende Verformungen.
Eine bevorzugte Abdeckschablone weist als Folienmaterial und/oder als Zusatzfolie ein Kunststoffmaterial auf, das eine Zugfestigkeit von mindestens 145 N/mm2 und von maximal 200 N/mm2, bei einer Dehnung von 100 %/min aufweist und/oder eine Reißdehnung von 100 bis 150 %, bei einer Dehnung von 100 %/min und/oder ein Zugmodul von 3.500 bis 4.200 N/cm2, bei einer Dehnung von 100 %/min bei 23 ° und/oder eine Druckstabilität von 2.500 bis 3.000 N/cm2 bei 1 inch hoch und 1 inch Durchmesser und/oder einen Gleitreibungskoeffizienten von 0,13 bis 0,5 und/oder einen Rauigkeitswert < 0,15 μm aufweist.
Als vorteilhaftes Kunststoffmaterial kann insbesondere Verwendung finden: Polyethylene, Terephthalate . Eine vorteilhaft Schablone ergibt sich außerdem auch dann, wenn die Öffnungen und/όder die Aussparungen auf der Schablonenober- beziehungsweise Eintrittsseite der Lötpaste oder des Klebers eine Abrundung aufweisen. Hierdurch wird das Auftragen und Einfließen der Paste oder des Klebers in die Öffnungen erleichtert; es ergibt sich eine bessere Auftragungsqualität .
Zur Herstellung derartiger Öffnungen hat sich insbesondere die Einbringung der Öffnungen und/oder Aussparungen mittels einer energiereichen Strahlung, insbesondere mittels einer Laserstrahlung, ergeben.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Abdeckschabloneneinheit, umfassend eine Abdeckschablone nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Spannhalterahmen, in dem die Abdeckschablone aufgespannt ist. Ein entsprechender Spannhalterahmen ist beispielsweise in der EP 0 643 902 Bl offenbart .
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Abdeckschablone;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Abdeckschablone gemäß Figur 1;
Figur 3 einen Querschnitt durch die Abdeckschablone gemäß Figur 1 und 2; Figur 4 eine vergrößerte Darstellung einer Öffnung der Abdeckschablone gemäß Figur 3;
Figur 5 eine vergrößerte, teiltransparente Darstellung eines Eckbereichs einer erfindungsgemäßen Abdeckschablone gemäß Figur 2;
Figur 6 einen Schnitt durch den Randbereich einer zweiten Abdeckschablone;
Figur 7 einen Schnitt durch den Randbereich einer dritten Abdeckschablone;
Figur 8 einen Schnitt durch den Randbereich einer vierten Abdeckschablone .
Die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Abdeckschablone 10 weist Öffnungen 12 auf, durch welche Lötpaste oder Kleber gezielt auf ein Substrat, insbesondere auf eine Leiterplatte, aufbringbar ist. Der die Öffnungen 12 aufweisende mittlere Bereich der Abdeckschablone 10 ist aus einem dünnen Folienmaterial gebildet, das insbesondere eine Dicke im Bereich von 40 - 250 μm aufweist. Das Folienmaterial ist aus einem sehr dünnen Kunststoffmaterial, welches insbesondere transparent ausgebildet ist, gebildet.
In den gegenüberliegenden Randbereichen 16 der Abdeckschablone 10 sind Halteabschnitte in Form von Aussparungen 18 vorgesehen. Figur 1 zeigt verschiedene Arten von Aussparungen 18, nämlich runde, rechteckige, halbkreisförmige und schlitzartige Aussparungen. Je nach entsprechend zu verwendendem Spannhalterahmen können entsprechende Aussparungen 18 vorgesehen sein.
In den Randbereichen 16 weist die Abdeckschablone 10 eine Verstärkung 20 in Form von auf das Folienmaterial 14 aufgebrachten Zusatzfolien 22 in Form von Verstärkungsstreifen vor. Die Verstärkung 20 ist dabei so ausgebildet, dass sie flexibel und "elastisch nachgiebig ist. Ein Aufwickeln beziehungsweise Aufrollen einer derartigen Abdeckschablone 10 ist ohne Weiteres möglich.
Wie insbesondere aus der Figur 2 deutlich wird, sind die Zusatzfolien 22 beziehungsweise Verstärkungsstreifen auf das Folienmaterial 14 aufgebracht. Die Verstärkung 20 in Form der Verstärkungsstreifen 22 ist dabei aus dem gleichen Material wie das Folienmaterial 14 gebildet.
Aus Figur 2 wird ferner deutlich, dass die Zusatzfolien nicht nur auf der Oberseite des Folienmaterials 14, sondern auch entsprechend auf der Unterseite vorgesehen sind. Je nach gewünschter Verstärkung kann es allerdings ausreichend sein, die Verstärkung entweder auf der Oberseite oder der Unterseite des Folienmaterials vorzusehen.
Die Verstärkungsstreifen 22 beziehungsweise die Zusatzfolien 22 sind vorteilhafterweise mit dem Folienmaterial 14 flächig verklebt oder thermisch gefügt.
In der Figur 3 sind Öffnungen 12 im Folienmaterial 14 zu erkennen. Außerdem ist deutlich zu erkennen, dass oberhalb und unterhalb des Folienmaterials 14 die Zusatzfolien 22 im Randbereich 16 vorhanden sind. Außerdem wird deutlich, dass sich das Folienmaterial 14 bis in die Randbereiche der Abdeckschablone 10 erstreckt, und dass die Aussparungen 18 sich durch die jeweilige Zusatzfolie 22 und durch das Folienmaterial 14 erstrecken.
Aufgrund der Verstärkung 20 beziehungsweise der Zusatzfolien 22 sind die Randbereiche 16 der Abdeckschablone 10 weniger flexibel als der mittlere Bereich des Folienmaterials 14, der die Öffnungen 12 aufweist. In der Figur 4 ist eine Öffnung 12 des Folienmaterials 14 vergrößert dargestellt. Die dargestellte Öffnung 12 ergibt sich dann, wenn das Folienmaterial aus einem Kunststoffmaterial ist, bei dem die Öffnung 12 durch einen Laserschneidvorgang hergestellt ist. Die Öffnungskanten 24 verlaufen senkrecht zur Abdeckschablonenoberfläche 26. V- förmige Geometrien von Öffnungen, wie sie in der Figur 3 gezeigt sind, liegen bei Öffnungen in Kunststoffmaterialien, die mit Laser eingebracht werden, nicht vor. Engstellen beim Eintreten der Paste oder des Klebers in die Öffnung 12 gemäß Figur 4 sind keine vorhanden; Fehldrucke mit zu wenig Volumen werden dadurch vermieden.
Der Grat, der durch das Laserschneiden des Kunststoffmaterials entsteht, lässt sich sehr leicht entfernen. Für das Auftragen der Paste ist auf der Eintrittsseite eine Abrundung 28 an der Schnittkante des Materials vorgesehen, die hilfreich für das Einfließen der Paste oder des Klebers ist.
Der in der Figur 5 vergrößert dargestellte Eckbereich zeigt gestrichelt, dass sich die Aussparungen 18, von der eine exemplarisch dargestellt ist, sowohl durch die Zwischenfolien 22 als auch durch das Folienmaterial 14 verläuft. Die Aussparungen 18 sind zum Eingriff von Spannfingern bekannter Spannhalterahmen vorgesehen.
In der Figur 6 ist eine Abdeckschablone gezeigt, bei der eine Zusatzfolie 30 auf der Unter- und auf der Oberseite des Folienmaterials 14 aufgebracht ist. Die Zusatzfolie 30 ist um die freie Kante des Folienmaterials 14 herumgebogen, so dass sie sich von der Oberseite bis auf die Unterseite erstreckt.
In der Figur 7 ist eine Abdeckschablone gezeigt, bei der zur Verstärkung das Folienmaterial 14 im Randbereich 16 aus der Ebene, in der die Öffnungen 12 liegen, nach oben derart umgebogen ist, dass das umgebogene Folienmaterial 32 im Randbereich 16 auf dem nicht umgebogenen Folienmaterial 14 aufliegt .
Die Figur 8 ist zeigt eine Abdeckschablone, bei der umgebogenes Folienmaterial 32 mehrfach derart gefaltet ist, dass es ein weiteres Mal die freie Kante der Abdeckschablone umschließt. Hierdurch ergibt eine größere Verstärkung als bei einer Abdeckschablone nach Figur 7.
Sämtlich in der Beschreibung, der Zeichnung und den nachfolgenden Ansprüchen beschriebenen und dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Abdeckschablone (10) zum Abdecken von Substraten, insbesondere Leiterplatten, mit Öffnungen (12), durch welche Materialien, insbesondere Lötpaste und/oder Kleber, gezielt auf das Substrat aufbringbar ist und mit Halteabschnitten (18) im Randbereich (16) zum Aufspannen der Abdeckschablone (10) in einem Spannhalterahmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschablone (10) wenigstens im mittleren, die Öffnungen aufweisenden Bereich aus einem dünnen Folienmaterial (14) gebildet ist und dass der die Halteabschnitte (18) aufweisende Randbereich (16) gegenüber dem mittleren Bereich eine die Aufspannung ermöglichende Verstärkung (20) aufweist.
2. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmaterial (14) eine Dicke von weniger als 350 μm, und insbesondere 40 bis 250 μm aufweist .
3. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (16) entlang einer Biegelinie aus der Ebene des mittleren Bereich gebogen werden kann, wobei der mittlere Folienbereich parallel zur Biegelinie flexibler ausgebildet ist, als der entlang der Biegelinie gebogene Randbereich (16).
4. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (20) wenigstens teilweise durch Faserstoffe und/oder Faserverbundstoffe und/oder aus Kunststoff und/oder aus Metall gebildet ist.
5. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteabschnitte als sich durch das Folienmaterial und die Verstärkung erstreckende Aussparungen (18) gebildet sind.
6. Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Folienmaterial (14) bis in den Randbereich (16) der Abdeckschablone (10) erstreckt und dass die Verstärkung
(20) durch eine oder mehrere im Randbereich auf das Folienmaterial aufgebrachte Zusatzfolien (22) gebildet ist .
7. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfolie (22) auf der Unter- und/oder auf der Oberseite des Folienmaterials aufgebracht ist.
8. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfolie (22) eine gleiche Dicke wie das Folienmaterial (14) und/oder aus dem gleichen Material wie das Folienmaterial (14) ist.
9. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfolie (22) eine gleiche oder ähnliche Zugfestigkeit bis zur Streckgrenze und/oder eine gleiche oder ähnliche Druckfestigkeit bis zur Fließgrenze wie das Folienmaterial (14) aufweist.
10. Abdeckschablone (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfolie (22) mit dem Folienmaterial (14) durch thermische Verfahren, Klebeverfahren, Lackierverfahren und/oder durch Sinterverfahren miteinander verbunden sind.
11. Abdeckschablone (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfolie (22) aus einem aus Kunststoffmaterial ist.
12. Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzfolie
(30) auf der Unter- und auf der Oberseite des Folienmaterials (14) derart aufgebracht ist, dass sie um die freie Kante des Folienmaterials (14) verläuft.
13. Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung das Folienmaterial (14) im Randbereich (16) aus der Ebene, in der die Öffnungen (12) liegen, nach oben oder unten derart umgebogen ist, dass das umgebogene Folienmaterial (32) im Randbereich auf dem nicht umgebogenen Folienmaterial (14) aufliegt.
14. Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der mittlere Folienbereich aus einem Kunststoffmaterial ist.
15. Abdeckschablone (10) nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial wenigstens teiltransparent ist.
16. Abdeckschablone (10) Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial
- eine Zugfestigkeit von von min. 145 N/mm2 und von max. 200 N/mm2, bei einer Dehnung 100% pro Minute, und/oder
- eine Reißdehnung von 100 bis 150 %, und insbesondere ca. 130 %, bei einer Dehnung von 100% pro Minute, und/oder
- ein Zugmodul von 3.500 bis 4.200 N/mm2 und insbesondere von ca. 3.850 N/mm2, bei einer Dehnung von 100% pro Minute und bei 23°C; und/oder
- eine Druckstabilität von 2.500 bis 3.000 Nmm2 und insbesondere von ca. 2.740 N/mm2, bei 1 inch hoch,l inch Durchmesser; und/oder
- einen Gleitreibungskoeffizient von ca. 0,30 - 0,50; und/oder
- einen Rauhigkeitswert < 0,15 μm aufweist .
17. Abdeckschablone (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoffmaterial Polyethylene Terephthalate Verwendung findet.
18. Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen
(12) und/oder die Aussparungen (18) auf der Schablonenober- beziehungsweise Eintrittsseite der Lötpaste oder des Klebers eine Abrundung (28) aufweisen.
19. Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen
(12) und/oder die Aussparungen (18) mittels einer energiereichen Strahlung, insbesondere mittels einer Laserstrahlung, in die Abdeckschablone eingebracht sind.
20. Abdeckschabloneeinheit (10), umfassend eine Abdeckschablone (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Spannhalterahmen, der zur Aufspannung der Abdeckschablone (10) dient.
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