DE3020477A1

DE3020477A1 - Heiss-siebdruckmaschine und verfahren zur siebherstellung

Info

Publication number: DE3020477A1
Application number: DE19803020477
Authority: DE
Inventors: Tadao Okano
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1980-12-11
Also published as: DE3020477C2; US4398462A; GB2050946A; US4481881A; GB2050946B

Description

- 4 -HOEGER₁ STELLRECHT & PARTNER

PATENTANWÄLTF UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 185 b Anmelder: TDK Electronics Co. Ltd. k-176 13-1, Nihonbashi 1-chome/

27. Mai 1980 Chuo-ku

Tokyo / Japan

Heiß-Siebdruckmaschine und Verfahren zur Siebherstellung

Die Erfindung betrifft eine Siebdruckmaschine zum Bedrucken mit einem Druckmaterial in Form einer heißen Schmelze,mit einem Sieb, welches zumindest teilweise durch Widerstandsheizung beheizbar ist, mit einem am Sieb vorgesehenen Druckmuster und mit Heizeinrichtungen zum Anlegen eines Heizstroms an das Sieb sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Siebes für eine derartige Siebdruckmaschine.

Das in neuerer Zeit entwickelte Siebdruckverfahren,bei dem mit einer heißen Schmelze als Druckmaterial gearbeitet wird,ist den üblichen Siebdruckverfahren in einigen Punkten überlegen.

Zunächst einmal kann das Druckmaterial nämlich sofort beim Drucken an dem zu bedruckenden Gegenstand fixiert werden, da beim sogenannten Heiß-Siebdrucken eine Drucktinte oder -paste, welche durch ein Druckmuster der Siebplatte hindurchgedrückt wird, mittels Heizeinrichtungen erhitzt und geschmolzen wird. Wenn daher elektrische oder elektronische Bauteile aus Keramikmaterialien nach dem Heiß-Siebdruckverfahren hergestellt

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werden, dann werden dielektrische Pasten und stromleitende Pasten auf ein Substrat aufgedruckt und gleich beim Druckvorgang an diesem fixiert. Auf einen besonderen Fixierschritt kann daher verzichtet werden, wodurch die Herstellung der elektrischen Bauteile vereinfacht und die für einen besonderen Fixierschritt benötigte Wärmeenergie eingespart werden kann.

Weiterhin sind die beim Heiß-Sxebdruckverfahren verwendeten Druckmaterialien bei Raumtemperatur fest, werden jedoch bei Erwärmung auf eine Temperatur zwischen etwa 70 und 75°C in viskose Materialien umgewandelt, die einer Paste ähneln, welche anschließend durch Abkühlung auf Raumtemperatur wieder verfestigt werden kann. Beispielsweise können Druckmaterialien mit einer solchen Temperaturcharakteristik ein Paraffin als Hauptbestandteil enthalten. Beim Arbeiten nach dem Heiß-Siebdruckverfahren ist also lediglich eine Erwärmung des Druckmaterials erforderlich, während auf ein Lösungsmittel, wie es bei üblichen Siebdruckverfahren erforderlich ist, verzichtet werden kann. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da bei den üblichen Siebdruckverfahren häufig eine große Menge an Lösungsmittel benötigt wird, was die Herstellung von elektrischen Bauteilen erschwert, weil das Mischen des Lösungsmittels mit den übrigen Druckmaterialien sehr sorgfältig durchgeführt werden muß.

Schließlich lässt sich beim Heiß-Siebdruckverfahren das Druckmaterial hervorragend durch das Sieb hindurchdrücken bzw. -quetschen.

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Die Vorteile des Heiß-Siebdruckverfahrens wurden vorstehend erläutert. Andererseits ist es beim Heiß-Siebdruckverfahren jedoch nachteilig, daß die Druckgenauigkeit geringer ist als bei den üblichen Siebdruckverfahren .

Die Gründe hierfür werden nachstehend anhand der Figuren 1A, 1B, 2A und 2B näher erläutert, von denen die Figuren 1A und 2A Draufsichten auf bisher für das Heiß-Siebdruckverfahren verwendete Siebplatten zeigen, während die Figuren 1B und 2B Querschnitte durch die Siebplatten gemäß Fig. 1A und 2A zeigen.

Im einzelnen weist die Siebplatte gemäß Fig. 1A und 1B ein Sieb 5 aus rostfreiem Stahl auf, welches in einem Holzrahmen 1 aufgespannt und mittels metallischer Befestigungseinrichtungen 2 an diesem befestigt ist. Die gesamte Fläche des aus rostfreiem Stahl bestehenden Siebes 5 ist dabei mit Ausnahme eines Druckmusters 4 (beim Ausführungsbeispiel der Buchstabe "A") mit einer Maske 3 aus einer Kunstharzemulsion abgedeckt. Mit dem Sieb 5 sind an gegenüberliegenden Seiten desselben Elektroden bzw. Zuleitungen 6 verbunden. Wenn an die Zuleitungen 6 eine Spannung angelegt wird, dann wird das aus rostfreiem Stahl bestehende Sieb 5 aufgrund seines elektrischen Widerstandes aufgeheizt, wodurch das Druckmaterial erwärmt, geschmolzen und schließlich durch das Druckmuster 4 hindurchgeguetscht wird. Die Druckplatte gemäß Fig. 1A und 1B ist insofern

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vorteilhaft, als das Druckmuster 4 leicht hergestellt werden kann, indem man auf das Sieb 5-die Maske 3 in Form einer Kunstharzemulsion aufträgt. Beim Fixieren der Siebplatte wird die Kunstharzemulsion dabei einem Behandlungszyklus aus einer Behandlung mit Wasser und einer Wärmebehandlung unterworfen.

Nachteilig an der Siebplatte gemäß Fig. 1A und 1B ist es, daß diese für die Behandlung mit Wasser und für die Wärmebehandlung nicht geeignet ist und daß die Genauigkeit der Fixierung der Maske gering ist. Die Spannung in dem Sieb 5 wird nämlich beim Fixieren des Druckmusters und nach der Fixierung desselben stark verändert, so daß es schwierig ist, für das Drucken einen konstanten Quetschdruck zu erreichen. Da außerdem der elektrische Widerstand von rostfreiem Stahl gering ist, muß beim Drucken ein hoher Strom durch das Sieb geleitet werden. Dementsprechend sind die Kosten für die Installation der Siebdruckmaschine hoch, während gleichzeitig die Sicherheit für das Bedienungspersonal der Siebdruckmaschine gering ist. Außerdem kann sich das aus rostfreiem Stahl bestehende Sieb beim Aufheizen aufgrund seiner thermischen Dehnung verformen. Eine solche Verformung kann jedoch zu einer Verzerrung des Druckmusters 4 und zu einem Verziehen des Holzrahmens führen.

In Fig. 2A und 2B ist eine weitere bekannte Siebplatte gezeigt, bei der ein Sieb 8 aus synthetischen Polyesterfasern, wie sie beispielsweise unter dem Warenzeichen

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"Tetoron" im Handel sind, in einem Rahmen 7 aus Metall, beispielsweise Aluminium, aufgespannt'ist, der schwer zu verformen ist. Das Sieb 8 aus den Polyesterfasern ist an dem Rahmen 7 mittels einer Kleberschicht 9 befestigt. Im mittleren Teil des Siebes 8 ist eine Heizplatte 10 durch Elektroformen oder elektrolytisches Plattieren von Nickel erzeugt. Ein Druckmuster 11 (beim Ausführungsbeispiel der Buchstabe "B") ist derart in •der Heizplatte 10 ausgebildet, daß entsprechende Siebteile des Siebes 8 frei liegen. Der Teil des Siebes 8, der außerhalb der Heizplatte 10 liegt, ist dichtend von einer Maske 8a aus einer Kunstharzemulsion abgedeckt. Elektroden bzw. Zuleitungen 12 sind mit gegenüberliegenden Seiten der Heizplatte 10 und mit einer Stromquelle verbunden, so daß die Heizplatte 10 aufheizbar ist.

Die Siebplatte gemäß Fig. 2A und 2B bietet gegenüber derjenigen gemäß Fig. 1A und 1B insofern Vorteile, als das Fixieren des Druckmusters mit hoher Genauigkeit erfolgen kann und eine hohe Maßgenauigkeit erreichbar ist. Da jedoch eine Heizplatte 10 vorgesehen ist, in der das Druckmuster 11 ausgebildet wird, ist der Aufbau der Siebplatte kompliziert und entsprechend teuer. Da die Heizplatte 10 darüberhinaus die Doppelaufgabe des Heizens und Abdichtens des darunter befindlichen Siebes 8 zu übernehmen hat, muß das Material 10 der Heizplatte und die Verbindung derselben mit dem Sieb eine ausreichende Festigkeit und Stabilität besitzen, um das

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Bedrucken eines Gegenstandes mittels einer auf die Heizplatte 10 einwirkenden Quetscheinrichtung zu ermöglichen. Dadurch wird aber die Auswahl an Gegenständen, welche mit der bekannten Siebplatte gemäß Fig. 2A und 2B bedruckt werden können, eingeschränkt. Da weiterhin der elektrische Widerstand der Heizplatte 10 gering ist, muß durch diese ein hoher Strom von beispielsweise mehr als .100 A fließen. Dementsprechend sind die Installationskosten für die Siebdruckmaschine unangemessen hoch, während gleichzeitig die Sicherheit für das Bedienungspersonal der Maschine unangemessen gering ist. Um diese Nachteile wenigstens zu mildern, müssen außerdem die Abmessungen der Druckfläche so klein wie irgend möglich gehalten werden, was ebenfalls ein Nachteil ist.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Siebdruckmaschine mit einer Siebplatte anzugeben, mit der unter Anwendung des Verfahrens der Heiß-Siebdrucktechnik ein sehr genaues Drucken möglich ist, insbesondere das Aufdrucken von elektrischen Bauelementen auf ein geeignetes Substrat.

Dabei wird außerdem angestrebt, eine ausreichend hohe Heiztemperatur mit einem vergleichsweise niedrigen Heizstrom zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Siebdruckmaschine der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß das Sieb aus Fasern aus einem isolierenden Material besteht, von

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denen jede von einer stromlos aufplattierten elektrisch leitfähigen Plattierungsschicht . umgeben ist.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Siebdruckmaschine derart ausgebildet ist/ daß" für die Aufnahme eines zu bedruckenden Gegenstandes eine Basisplatte vorgesehen ist, daß Quetscheinrichtungen zum Hindurchpressen des Druck materials durch das Sieb vorgesehen sind und daß Heizeinrichtungen zum Beheizen der Basisplatte und/oder der Quetscheinrichtungen vorgesehen sind.

Für die Herstellung einer Siebplatte für eine Siebdruckmaschine gemäß der Erfindung hat sich ferner ein Verfahren als vorteilhaft erwiesen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß auf ein siebartiges Gewebe aus einem isolierenden Material stromlos Schichten aufplattiert worden, und daß dann in dem Sieb unter Anwendung eines Foto-Ätzverfahrens ein Druckmuster erzeugt wird.

Gegenstand der Erfindung sind also eine neuartige Siebdruckmaschine bzw. ein neuartiges Sieb für eine derartige Siebdruckmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen für das Heiß-Siebdruckverfahren geeigneten Siebes.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

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Fig. 3 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Siebplatte gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Siebplatte gemäß Fig. 3 längs der Linie IV-IV in dieser Figur;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht der Siebplatte gemäß Fig. 4;

Fig. 6A schematische Darstellungen zur Erläu-_F^^s _6M terung der aufeinanderfolgenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Siebplatte für den Heiß-Siebdruck;

Fig. 7 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Phosphorgehalt einer Nickel-Phosphor-Legierung und der Bruchdehnung der Legierung sowie des Zusammenhangs der Zusammensetzung der Legierung mit dem elektrischen Widerstand derselben;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer Siebplatte gemäß der Erfindung;

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Fig. 9 einen Querschnitt durch die Siebplatte gemäß Fig. 8 längs der Linie IX-IX in dieser Figur;

Fig.10 eine Vorderansicht einer bevorzugten

Ausführungsform einer Siebdruckmaschine für den Heiß-Siebdruck gemäß der Erfindung;

Fig.11 einen Querschnitt durch die wesentlichen Teile der Siebdruckmaschine gemäß Fig. 10;

Fig.12 eine Darstellung einer zerlegten

Druck-Basisplatte einer bevorzugten Ausführungsform einer Siebdruckmaschine gemäß der Erfindung;

Fig.13A einen Querschnitt durch eine Quetscheinrichtung einer Siebdruckmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 1333 einen Längsschnitt durch die Quetscheinrichtung gemäß Fig. 13A längs der Linie B-B in dieser Figur und

Fig.14 eine vergrößerte Darstellung eines Heizwiderstandes zur Verwendung in Verbindung mit einer Quetscheinrichtung einer Siebdruckmaschine gemäß der Erfindung.

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Im einzelnen zeigen Fig. 3 und 4 eine Siebplatte gemäß der Erfindung für das Drucken mit einer heißen Schmelze. Dabei ist ein Sieb 15 in einem Rahmen 1 aufgespannt und gehaltert. Der Rahmen 1 besteht aus einem Material hoher mechanischer Festigkeit, wie z.B. Aluminium, und ist rechteckig. Das Sieb 15 ist längs seines Randes an dem Rahmen 1 befestigt. Eine als Schablone 3 dienende Kunstharzbeschichtung ist auf beiden Seiten des Siebes 15 vorgesehen mit Ausnahme der durchlässigen Bereiche, die ein zu druckendes Muster 4 bilden sowie mit Ausnahme von Elektrodenbereichen 18, 19. Die als Schablone 3 dienende Beschichtung kann aber auch nur auf einer Oberfläche des Siebes 15 vorgesehen sein. Das Sieb 15 ist ein Gewebe aus Fasern aus einem isolierenden Material, beispielsweise einem organischen Harz, wie z.B. Nylon oder "Tetoron". Durch stromloses Elektroplattieren wird auf den Fasern, die das Sieb bilden, eine Schicht erzeugt (in Fig. 3 und 4 nicht dargestellt), außer in einem Bereich 16 des Siebes, der einen rechteckigen Rahmen mit einer Breite W, bildet und einen Mittelteil 15a des Siebes 15 umgibt und so als elektrisch isolierender Bereich wirkt. Der Mittelteil 15a des Siebes 15 ist durch Widerstandsheizung beheizbar, wie dies weiter unten noch näher ausgeführt wird. Ein äußerer Bereich 17 des Siebes 15 ist von dessen Mittelteil 15a durch den als Isolationsbereich dienenden Rahmen 16 getrennt. Durch den isolierenden Rahmen 16 ist folglich auch der Rahmen 1 der Siebplatte elektrisch gegenüber dem Mittelteil 15a isoliert. Der Mittelteil 15a ist

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mit den Elektrodenbereichen 18, 19 versehen, in denen die stromlos plattierten Fasern des'Siebes frei liegen. Stromanschlüsse 22, 23 sind leitend mit dem in den Elektrodenbereichen 18, 19 frei liegenden Sieb 15 verbunden .

Wie Fig. 5 zeigt, werden durch das stromlose Plattieren Schichten M, und M_ erzeugt, welche die Längsfasern 20a und die Querfasern 20b des Mittelteils 15a und des äußeren Bereichs 17 auf ihrem Umfang umgeben. Die Dicke der Schichten M, und M2 kann zwischen 3 und 5yum liegen. Die Schichten M, und M₃ können durch bekannte stromlose Verfahren für das Aufplattieren von Nickel oder anderen Metallen aufgebracht werden. In dem als Rahmen 16 bezeichneten Teil des Siebes 15 sind die Fasern 20a, 2Ob nicht mit einer aufplattierten Schicht versehen und daher elektrisch isolierend. Der Rahmen 16 kann dabei so hergestellt werden, daß man zunächst alle Fasern des Siebes 15 durchgehend mit aufplattierten Schichten versieht und diese Schichten dann im Bereich des Rahmens anschließend durch Ätzen entfernt.

Wie Fig. 3 weiter zeigt, ist der Abstand d. zwischen den Elektrodenbereichen 18, 19 kleiner als die von einem Quetschelement (Rakel oder dergleichen) überlaufene Strecke. Mit den Stromanschlüssen 22, 23 sind Leitungsdrähte 22a, 23a durch Löten oder dergleichen verbunden. Außerdem sind die Leitungsdrähte 22a, 23a mittels Schellen 30, 31 oder dergleichen aus Metall am Rahmen 1

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befestigt. Die Leitungsdrähte 22a, 23a sind mit einer Speisespannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden. Der Mittelteil 15a mit dem Druckmuster 4 wird aufgeheizt, wenn ein elektrischer Strom aus der Speisespannungsquelle durch die einen elektrischen Widerstand aufweisenden aufplattierten Schichten M, und M~ fließt, wie es unten erläutert wird. Aufgrund des vorstehend erläuterten Aufbaus des Siebes 15 lassen sich erfindungsgemäß folgende Vorteile erreichen:

1. Der Mittelteil 15a des Siebes 15, welcher durch Widerstandsheizung aufheizbar ist, besitzt eine hohe mechanische Festigkeit, da die stromlos abgeschiedenen Schichten M, und M₂ mit starker Adhäsionskraft an den Fasern 20a, 20b haften. Aus diesem Grunde ist im Mittelteil 15a die Gefahr des Auftretens von Spannungen, welche zum Ablösen der aufplattierten Schichten führen, beim Aufheizen und beim Durchstreichen der Farbe bzw. Schmelze sehr gering, so daß eine hohe Druckgenauigkeit erreichbar ist.

2. Die Stromdichte ist im Mittelteil 15a des Siebes 15 gleichmäßig auf die Sieboberfläche verteilt, so daß sich beim Heizen eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Sieb ergibt. Die Druckfarbe oder -paste, welche als heiße Schmelze durch das Sieb bzw. das Druckmuster 4 gedrückt werden muß, wird somit gleichmäßig aufgeheizt.

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3. Da die stromlos aufplattierten Schichten M, und M_ sehr dünn sind und beispielsweise nur eine Stärke zwischen 3 und 5yum besitzen, wird der Durchmesser der plattierten Fasern gegenüber den unplattierten Fasern nur in vernachlässigbarem Maße erhöht. Folglich wird die Druckgenauigkeit nicht durch ver-

• größerte Faser- bzw. Fadendurchmesser verringert.

4. Es kann eine große Wärmemenge erzeugt werden, während die Stromstärke insgesamt klein gehalten wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bis 5 besteht der Rahmen 1 aus Metall. Der Rahmen 1 kann jedoch,zumindest teilweise, auch aus isolierendem Material hergestellt werden. Der elektrisch isolierende Bereich bzw. Rahmen 16 kann nur dann weggelassen werden, wenn der Rahmen 1 nicht-leitend ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die stromlos aufplattierten Schichten M. und M-(Fig. 5) aus einer phosphorhaltigen Nickellegierung. Hierdurch wird der spezifische Widerstand der aufplattierten Schichten höher als bei Schichten aus reinem Nickel. Es ist daher möglich , bei gleichem oder kleinerem Strom eine größere Druckfläche zu erreichen als mit Sieben, deren Fasern nur mit Nickel plattiert sind.

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Wie Fig. 7 zeigt, steigt der Widerstand einer Nickel-Phosphor-Legierung mit dem Phosphorgehalt derselben an - Kurve L,. Die Kurve L₂ in Fig. 7 zeigt, bei welcher Zugbelastung eine Nickel-Phosphor-Legierung bricht bzw. reißt. Die betreffende Zugbelastung wird nachstehend als Bruchdehnung bezeichnet. Diese Bruchdehnung steigt gemäß Kurve L₂ mit dem Ansteigen des Phosphorgehalts bis zu etwa 9%. Damit wird aber gleichzeitig die Elastizität der Nickel-Phosphor-Legierung verringert und diese Legierung wird mit zunehmendem Phosphorgehalt spröde. Ein Phosphorgehalt zwischen etwa 2,0 und 3,0 % wird daher bevorzugt. Bei diesem Phosphorgehalt ist die Bruchdehnung niedrig und die Sprödigkeit gering, während der Widerstand der Legierung zwischen etwa 17,25x10 und 37,5x10 Ohm-m liegt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wobei der genannte Widerstand 2,5 bis 5x größer ist als der Widerstai
liegt.

—8 derstand von reinem Nickel, der bei 6,9x10 Ohm-m

In Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Siebplatte gemäß der Erfindung gezeigt. Dabei sind in diesen Figuren entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 3 und Ein wesentliches Merkmal der Siebplatte gemäß Fig. 8 und 9 besteht darin, daß der durch Widerstandsheizung beheizbare Bereich 15a des Siebes 15 mäanderförmig ausgebildet ist. Das mäanderförmige Muster des Bereichs 15a wird dabei erzeugt, indem man auf die Fasern des

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Siebes zunächst stromlos Schichten aufplattiert, die dann in dem Isolationsbereich 16 wieder entfernt werden, wobei der Isolationsbereich bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel aus zwei kammartigen Strukturen 16A und 16B besteht. Bei -einer Siebplatte mit mäanderförmigem Widerstandsheizbereich 15a läßt sich der Widerstand dieses Bereiches 15a gegenüber einem rechteckigen Heizbereich gemäß Fig. 3 und 4 erhöhen. Wenn die von dem Druckmuster 4 bedeckte Fläche groß ist, ist es gewöhnlich erforderlich, durch den Widerstandsheizbereich 15a einen großen Heizstrom fließen zu lassen. Da dieser Widerstandsheizbereich jedoch beim Ausführungsbeispiel in eine mäanderförmige Bahn aufgelöst ist, kann die Aufheizung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 und 9 mit einem Heizstrom erfolgen, der im Vergleich zu dem bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 erforderlichen Heizstrom relativ niedrig ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß die Stromquelle für den Heizstrom relativ schwach und entsprechend billig ausgebildet werden kann.

Anhand von Fig. 6 mit den Teilfiguren 6A bis 6M wird nachstehend ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer Siebplatte gemäß der Erfindung näher erläutert.

Im einzelnen zeigt Fig. 6A ein Gewebe oder Sieb aus Fasern 20, die aus einem isolierenden Material, wie z.B. "Tetoron", bestehen, wobei das Sieb in einem rechteckigen Rahmen 1 aufgespannt ist. Der Rahmen 1

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mit dem Sieb wird dann in eine Plattierlösung 35 zum stromlosen Plattieren eingetaucht, welche beispielsweise Nickel enthält und sich in einem Plattiergefäß 36 befindet, in dem, wie dies Fig. 6B zeigt, eine stromlose bzw. nicht-elektrolytische Abscheidung von Nickel auf den Fasern 20 erfolgt. Die durch das stromlose Plattieren erzeugten Schichten M₁ und M₀ - Fig.6C haben beispielsweise eine Stärke zwischen 3 und 5 um und umschließen die Längsfasern 20a bzw. die Querfasern 20b.

Die Fasern 20 mit den aufplattierten Schichten M. und Mj werden anschließend gemäß Fig. 6D an dem Rahmen 1 mit Hilfe eines Klebers oder anderer geeigneter Befestigungseinrichtungen befestigt, wobei auf die Fasern 20 mittels einer Spannmaschine oder dergleichen (nicht dargestellt) eine Zugkraft ausgeübt wird. Anschließend wird gemäß Fig. 6E ein maskierendes Band 38 auf beiden Seiten des in den Rahmen 1 eingespannten Siebes 15 angebracht. Dabei wird das Band 38 so angebracht, daß die von ihm umschlossene Fläche größer ist als das zu druckende Druckmuster. Danach wird gemäß Fig. 6F eine säurefeste Maskierschicht 40 auf das Sieb 15 einschließlich der vom Band 38 bedeckten Bereiche aufgebracht. Die maskierenden Bänder 38 werden dann von dem Sieb 15 abgezogen, so daß die Fasern 20 mit der Nickelplattierung an den Stellen, an denen sich zuvor das maskierende Band befand, frei liegen. In den freiliegenden Bereichen wird dann gemäß Fig. 6H die

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Nickelplattierung durch chemisches Ätzen entfernt, so daß dort wieder die ursprünglichen Fasern 20 aus isolierendem Material vorhanden sind. Auf diese Weise ergibt sich rings um den aufheizbaren Mittelteil des Siebes 15 ein isolierender Rand.

Anschließend wird gemäß Fig. 61 die säurefeste Maskierschicht 40 entfernt, woraufhin eine Schicht 42 aus einer fotoempfindlichen Emulsion auf eine Oberfläche des Siebes 15 aufgetragen wird, derart, daß auch der isolierende Rand mit den frei-liegenden Fasern 20 beschichtet wird (Fig. 6J). Nunmehr wird die Positiv-Schablone 44 - Fig. 6K - über die fotoempfindliche Schicht 42 gelegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können das Druckmuster 4 und die Muster für die Elektrodenbereiche 18, 19 mit Hilfe eines Fotoätzverfahrens hergestellt werden, so daß auch komplizierte Muster mit hoher Genauigkeit ohne weiteres hergestellt werden können.

In der Schablone 44 ist ein Druckmuster 44A sowie ein den Elektrodenbereichen entsprechendes Elektrodenmuster 44B vorgesehen. Die Schicht 42 aus der fotoempfindlichen Emulsion wird dann belichtet und anschließend entwickelt. Danach wird die Schicht 42 selektiv entfernt, so daß die aufplattierten Nickelschichten des Siebes im Bereich des Druckmusters 4 und in den Elektrodenbereichen 18, 19 frei-liegen -

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Fig. 6L. Damit ist die Vorbereitung der Siebplatte für einen Druckvorgang abgeschlossen.

Nach Abschluß der Vorbereitung werden die Leitungsdrähte 22a, 23a gemäß Fig. 6M mit der Nickelplattierung in den Elektrodenbereichen verbunden, womit die Siebplatte fertiggestellt ist.

In Fig. 10 bis 14 ist eine Siebdruckmaschine gemäß der Erfindung zum Drucken mit einer heißen Schmelze dargestellt.

Die Siebdruckmaschine besitzt, wie Fig. 10 zeigt, einen Rahmen 70, der mit einer horizontalen Basisplatte 72 zum Drucken versehen ist. Auf der Basisplatte ist gemäß Fig. 11 ein zu bedruckender Gegenstand 73 mittels Unterdruck oder dergleichen festgelegt. Wie Fig. 11 weiter zeigt, besteht die Basisplatte 72 aus einem Grundkörper 74, der mit einer Aussparung versehen ist, und einer Abdeckplatte 75, welche die mit der Aussparung versehene Oberseite des Grundkörpers 74 abdeckt. Die Abdeckplatte 75 ist mit einer Anzahl von öffnungen 75a versehen. Der Zwischenraum 74a zwischen den Bauelementen der Basisplatte 72 ist gemäß Fig. und 12 mittels Trennwänden 76 in Unterkammern unterteilt, welche über Aussparungen 76a in den Trennwänden 76 miteinander in Verbindung stehen. Ein flexibler Heizwiderstand 77 ist mäanderförmig in die Unterkammern eingelegt und im Bereich der Aussparungen 76a durch

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die Trennwände 76 hindurchgeführt. Der Heizwiderstand 77 besitzt Anschlüsse 78, 79, an denen eine elektrische Heizstromquelle anschließbar ist. Der Zwischenraum 74a steht außerdem über eine Saugleitung 80 mit einer Unterdruckquelle (nicht dargestellt), insbesondere einer Pumpe, in Verbindung. Ein Temperatursensor 81 steht in den Zwischenraum 74a vor und ist mit einer Temperaturregeleinrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Die Anschlüsse 78 und 79 und der Temperatursensor 81 sind dabei in eine Seitenwand des Grundkörpers 74 eingepasst. Die Saugleitung 80 ist am Boden des Grundkörpers 74 eingepasst. Auf der Abdeckplatte 75 kann der zu bedruckende Gegenstand 73 festgelegt werden. Die Öffnungen 75a gehen senkrecht zur Oberfläche 75b durch die Abdeckplatte 75 hindurch.

Der Grundkörper 74 und die mit Öffnungen versehene Abdeckplatte 75 bestehen vorzugsweise aus hitzebeständigem Material und sind ferner vorzugsweise mittels eines temperaturfesten Klebers miteinander verklebt oder mechanisch, beispielsweise mittels Schrauben oder Nieten, miteinander verbunden.

Gemäß Fig. 10 und 11 ist ferner ein Stab bzw. eine Stange 82 vorgesehen, längs welcher eine Druckeinheit 83 verfahrbar ist. Die Druckeinheit 83 weist eine Quetschvorrichtung 84 sowie einen Halter 85 für die Quetschvorrichtung 84 auf. Mit dem Halter 85 ist eine Schraube 86 starr verbunden. Ein Befestigungsteil 87

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für den Halter 85 wird in senkrechter Richtung von der Schraube 86 bzw. dem Gewindeschaft 86 durchgriffen. Rändelmuttern 88, 89 dienen der einstellbaren Festlegung der Schraube 86 an dem Befestigungsteil 87. Die Lage der Quetscheinrichtung 84 läßt sich in senkrechter Richtung einstellen, indem man die Rändelmuttern 88, 89 löst, die Schraube 8 6 nach oben bzw. unten bewegt und die Rändelmuttern 88, 89 dann erneut bezüglich des Befestigungsteils 87 festlegt.

Die Druckeinheit 8 3 ist ferner mit einer Abstreifeinrichtung 90 für das Glattstreichen der Drucktinte oder dergleichen versehen. Die Abstreifeinrichtung 90 ist an einem Halter 91 befestigt, der ebenfalls an dem Befestigungsteil 87 befestigt ist, so daß auch die Abstreif einrichtung 90 in senkrechter Richtung beweglich ist.

Die Abstreifeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Kunstharz, wie z.B. aus einem Acryl-, einem Phenoloder einem Epoxydharz oder aus einem nicht-metallischen Material mit einer Kunstharzbeschichtung, so daß die Abstreifeinrichtung eine geringe Wärmeabstrahlung besitzt.

Fig. 13A und 13B zeigen vergrößerte Querschnitte durch die Quetscheinrichtung 84. Man erkennt, daß die Quetscheinrichtung 84 einen Grundkörper 92 aufweist, der aus einem elastischen, hitzefesten Material, wie z.B.

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einem Urethan-Gummi, besteht. In den Grundkörper 92 ist ein Heizwiderstand. 93 eingebettet. Der Heizwiderstand 93 wird durch Fotoätzen einer Metallfolie, beispielsweise einer Nickel-Chrom-Folie, hergestellt, wobei ein mäanderförmiges Muster gebildet wird. Die so hergestellte Metallfolie wird dann in einen Urethan-Gummi oder dergleichen eingebettet, welcher um die Metallfolie herum gegossen bzw. gespritzt wird. Vorzugsweise sind, die einzelnen Stege der Metallfolie dabei mit Einschnitten 94 (vgl. Fig. 14) versehen, da beim Aushärten und Schrumpfen des Urethan-Gummis oder dergleichen innere Spannungen entstehen,welche durch derartige Einschnitte 94 aufgefangen werden können. Die beiden Enden des Heizwiderstandes 93 sind über Elektroden 95, 96 mit einer elektrischen Heizstromquelle (nicht dargestellt) verbunden.

Wie Fig. 10 weiter zeigt, ist an beiden Enden des Rahmens 70 oberhalb der Basisplatte 72 ein Rahmen 97 befestigt. An diesem Rahmen 97 ist eine für das Drucken mit einer heißen Schmelze oder dergleichen geeignete Siebplatte 98 mittels Schrauben befestigt.

Das Drucken mit der vorstehend beschriebenen Siebdruckmaschine gemäß Fig. 10 bis 14 geschieht wie folgt:

Im Verlauf eines Vorwärtshubes wird die Druckeinheit 83 in Richtung des Pfeils A in Fig. 11 längs der Stange 82 verschoben. Dabei bewegt sich die Quetscheinrichtung

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84 in derselben Richtung über die Siebplatte 98. Außerdem wird dabei das Druckmaterial bzw. die Drucktinte durch das Druckmuster in der Siebplatte hindurch auf den zu bedruckenden Artikel 73 aufgedruckt, während gleichzeitig eine Widerstandsbeheizung der Siebplatte 98 bzw. des Siebes erfolgt. Das Druckmaterial, welches der Heizwirkung der durch Widerstandsheizung beheizten Bereiche des Siebes der Siebplatte 98 ausgesetzt ist, verwandelt sich dabei in eine viskose Paste. Das Druckmaterial wird ferner auf den zu bedruckenden Artikel aufgedruckt, während es als viskose Paste beim Passieren des Druckmusters aufgeheizt wird. Der Strom, der durch den durch Widerstandsheizung beheizten Bereich des Siebes hindurchgeleitet wird, wird dabei an einer Wählscheibe 100 eingestellt, die sich an einer Konsole der Siebdruckmaschine befindet. Andererseits wird der Strom für die Heizwiderstände der Quetscheinrichtung und des Grundkörpers 74 an einer Wählscheibe 101 eingestellt.

Ehe nachstehend auf die Vorteile eingegangen wird, die sich beim Drucken mit einer heißen Schmelze mit der Siebdruckmaschine gemäß Fig. 10 bis 14 ergeben, sollen vorab noch die Probleme diskutiert werden, die sich beim Siebdrucken mit einer heißen Schmelze ergeben, wenn keine den Heizwiderständen 77 und 93 entsprechende Heizeinrichtungen vorgesehen sind. Diese Probleme bestehen darin, daß die zu bedruckenden Gegenstände kalt sind, wenn sie auf der Basisplatte 72 fixiert werden

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und folglich während des Druckvorganges Wärme aus der Siebplatte abziehen, so daß deren .Temperatur abgesenkt wird. Dieser Temperaturabfall hat aber zur Folge, daß sich das Sieb nur schlecht von den bedruckten Gegenständen löst. Außerdem bleibt bei einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Druckvorgängen Druckmaterial an den Quetscheinrichtungen hängen und steigt an deren Außenseite in Richtung auf den Halter nach oben. Der Teil der Quetscheinrichtungen, die in Kontakt mit dem Sieb stehen, wird durch dessen Wärmeabstrahlung nämlich erwärmt, während die Temperatur der Quetscheinrichtungen mit zunehmendem Abstand von dem Sieb immer weiter abnimmt, so daß Druckmaterial, welches am oberen Teil der Quetscheinrichtungen haftet, erstarrt und sich zunächst ansammelt, später jedoch beim Drucken auf die Siebplatte zurückfallen kann. Dabei kann das herabfallende, verfestigte Druckmaterial das Sieb zerstören und/oder ein weiteres Drucken verhindern.

Bei der Siebdruckmaschine gemäß Fig. 10 bis 14 ist es möglich, ein Haften der Siebplatte 98 an dem zu bedruckenden Artikel 73 aufgrund des Erstarrens des Druckmaterials zu verhindern, da der zu bedruckende Gegenstand 73 aufgrund der durch Unterdruck erzeugten Saugwirkung an der Basisplatte 72 festgehalten und dabei durch den Heizwiderstand 77 in der Basisplatte 72 erwärmt wird. Außerdem werden die Quetscheinrichtungen 84 und der Halter 85 durch den Heizwiderstand 93 auf eine solche Temperatur erwärmt, daß das bei einem Druckvorgang an den Quetscheinrichtungen 84 und dem

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Halter 85 haftende Druckmaterial nicht erstarrt, sondern im Zustand einer viskosen Paste verbleibt. Auf diese Weise ist es möglich, ein Erstarren und eine Anhäufung von Druckmaterial an den Quetscheinrichtungen 84 und dem Halter 85 zu verhindern, so daß die Siebplatte 9 8 nicht mehr durch herabfallendes, erstarrtes Druckmaterial zerstört werden kann. Außerdem wird aufgrund der Beheizung der Quetscheinrichtungen 84 die Wärmeabstrahlung von der Siebplatte 98 erheblich verringert, so daß die Siebplatte 98 auf einer nahezu konstanten Temperatur gehalten werden kann. Die Temperaturbedingungen im Bereich des Drucksiebes sind daher gegenüber . bekannten Druckmaschinen

aufgrund der Beheizung der Quetscheinrichtungen 84 wesentlich verbessert.

Außer den Vorteilen, die durch die Beheizung der Basisplatta 72 und der Quetscheinrichtungen 84 erreicht werden, ergeben sich zusätzliche Vorteile aufgrund der für die Abstreifeinrichtung gewählten Materialien. Die Abstreifeinrichtungen bzw. das Abstreiferblatt 90 reichen bis auf die Höhe der Siebplatte 98 und werden nach Abschluß eines Druckvorganges im Zuge eines Rückwärtshubes entgegen der Richtung des Pfeils A in Fig.11 nach hinten bewegt, wobei das Druckmaterial bei dieser Rückwärtsbewegung der Druckeinheit 83 von dem Abstreiferblatt 90 in die Ausgangslage auf der Siebplatte 98 zurückbewegt wird. Da das Material, aus dem das Abstreiferblatt 90 besteht, wärmeisolierend ist, wie z.B.

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ein Acrylharz, ein Phenolharz oder ein Epoxydharz, ist dabei die Wärmeabstrahlung bei jeder Rücklaufbewegung des Abstreiferblattes so gering, daß die Verfestigung des Druckmaterials an dem Abstreiferblatt verhindert werden kann.

Die mit einer heißen Schmelze druckende Siebdruckmaschine gemäß der Erfindung ist besonders für die Massenproduktion von elektrischen Bauelementen geeignet, für die eine hohe Genauigkeit gefordert wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Siebdruckmaschine zum Drucken mit einem Druckmaterial in Form einer heißen Schmelze, mit einem Sieb, welches zumindest teilweise durch Widerstandsheizung beheizbar ist, mit einem am Sieb vorgesehenen Druckmuster und mit Heizeinrichtungen zum Anlegen eines Heizstroms an das Sieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (15) aus Fasern (20) aus einem isolierenden Material besteht, von denen jede von einer stromlos aufplattierten elektrisch leitfähigen Plattierungsschicht (M₁, M^)umgeben ist.

2. Siebdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (15) an einem metallischen Rahmen (1) befestigt und in diesem aufgespannt ist, daß ein erster Bereich (15a) des Siebes (15) durch Widerstandsheizung beheizbar ist und daß ein zweiter Bereich (16) des Siebes (15) vorgesehen ist, welcher den ersten Bereich (15a) desselben umgibt und gegenüber dem Rahmen (1) elektrisch isoliert.

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3. Siebdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Fasern (20)synthetische Polyesterfasern sind.

4. Siebdruckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (15a) des Siebes (15) mäanderförmig ausgebildet ist (Fig. 8).

5. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierungsschichten (M₁, M^Nickelschichten sind.

6. Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierungsschichten aus einer Nickel-Phosphor-Legierung bestehen.

7. Siebdruckiaaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphorgehalt der Nickel-Phosphor-Legierung zwischen etwa 2 und 3% beträgt.

8. Siebdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufnahme eines zu bedruckenden Gegenstandes (73) eine Basisplatte (72) vorgesehen ist, daß Quetscheinrichtungen (84) zum Hindurchpressen des Druckmaterials durch das Sieb (98) vorgesehen sind und daß Heizeinrichtungen (77, 9 3) zum Beheizen der Basisplatte (72) und/oder der Quetscheinrichtungen (84) vorgesehen sind.

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9. Siebdruckmaschine nach Anspruch.S, dadurch gekennzeichnet, daß für die Quetscheinrichtungen (84) Heizeinrichtungen (93) vorgesehen sind, die in den Grundkörper (92) der Quetscheinrichtungen (84) eingebettet sind, welcher aus einem elastischen temperaturfesten Harz besteht.

10. Siebdruckmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen (93) der Quetscheinrichtungen (84) mit der Entlastung bei Verformungsvorgängen dienenden Einschnitten (94) versehen sind.

11. Verfahren zum Herstellen einer Siebplatte für eine Siebdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein siebartiges Gewebe aus einem isolierenden Material stromlos Schichten aufplattiert werden, und daß dann in dem Sieb unter -Anwendung eines Foto-Ätzverfahrens ein Druckmuster erzeugt wird.

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