DE2342538A1

DE2342538A1 - Metallmaskenschirm zum siebdruck

Info

Publication number: DE2342538A1
Application number: DE19732342538
Authority: DE
Inventors: Patrick Joseph Griffin
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-08-28
Filing date: 1973-08-23
Publication date: 1974-03-14
Also published as: GB1393056A; US3769908A; CA1009084A; JPS4959969A; FR2198651A5; IT993696B; BE804070A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dn.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4qdd Düsseldorf 30 ■ Cecilienallee 7B · Telefon 432733

21. August 1973 28 671 B

RGA Corporation, 30 Rockefeller Plaze, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Metallmaskenschirm zum Siebdruck"

Eine üblicherweise beim Siebdrucken verwendete Schirmart weist ein feines Netz aus fadenartigen Drähten mit einer aus einer gehärteten fotografischen Emulsion bestehenden Maskierschicht auf. Diese Siebart hat in Bezug auf hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an Oberflächen-Ungleichmäßigkeiten auf dem Substrat Vorteile, jedoch den Nachteil, daß es bei großen Druckauflagen nicht genügend abnutzungsresistent ist, um eine extrem genaue Konturenzeichnung für die gesamte Druckauflage zu gewährleisten.

In der Elektronikindustrie wächst der Bedarf an Dickschicht-Mikroschaltungen, die im Siebdruckverfahren aus einem Muster aus Leitern und Widerständen und gegebenenfalls anderen Schaltungskomponenten, z.B. Kondensatoren, mit in erster Linie aus Glasfritten, Metallen, Metalloxiden und verschiedenen Lösungsmitteln bzw„ Farbträgern auf keramischen Substraten hergestellt und danach gebrannt werden. Es ist besonders wichtig, daß sich die Werte der Widerstände mit fortschreitendem Druckvorgang so wenig wie möglich ändern. Jedoch ändern sich die Widerstandswerte bei Verwendung mit Sieben des Fotoemulsionstyps übermäßig stark, so daß Kompensationen während des Druckvorgangs bei einer Auflage häufig vorgenommen werden müssen.

409811/0426

Bekanntlich können in hohem Maße abnützungsresistente Drucksiebe durch elektrolytisches Niederschlagen einer Nickelschicht auf eine Seite eines Metallschirms, z.B. aus Phosphorbronze oder rostfreiem Stahl, der mit Nickel überzogen ist, hergestellt werden, wobei durch Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels, wie Eisen-III-Chlorid, ein Öffnungsmuster in der Nickelschicht ausgebildet wird. Die Nickelschicht schweißt die Drähte an ihren Kreuzungspunkten zusammen.

Diese Siebausführung war in ihrer Verwendung aufgrund ihrer relativen Steifigkeit hauptsächlich auf Kontakt-Flachdruck beschränkt. Obwohl sie an sich flexibel ist, reicht ihre Flexibilität nicht aus, um zufriedenstellend mit einer Gummirakel zur Farbstoffaufbringung beim "kontaktlosen" Drucken verwendet zu werden. Unter "kontaktlosem Drucken" wird verstanden, daß das Sieb normalerweise in einem geringen Abstand oberhalb der zu bedruckenden Unterlage hängend angeordnet ist, und unter Einwirkung der die Farbe aufbringenden Gummirakel aufeinanderfolgende Abschnitte des Siebs bei fortschreitendem Druckvorgang mit der Unterlage in Kontakt gebracht werden.

Bei Verwendung eines Drucksiebs mit Metallmasken der oben beschriebenen Art ergaben sich im kontaktlosen Druckvorgang häufig Risse bzw. Sprünge in der Metallmaske innerhalb der Druckzone, wodurch diese bereits nach kurzer Benutzung unbrauchbar wurde.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Metallmaskendrucksieb vorzuschlagen, das zur Verwendung bei einer "kontaktlosen" Druckmethode geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Metallmaskensieb für kontaktlosen Siebdruck erfindungsgemäß vorgesehen, daß

409811/0426

auf einer Oberfläche eines feinen, auf einem Druckrahmen streckbaren Metallnetzes in einer zentralen Druckzone eine zentrale Metallschicht befestigt ist, in der ein öffnungsmuster entsprechend dem vorgesehenen Druckmuster ausgebildet ist, daß eine die zentrale Metallschicht umgebende Zone des Netzes metallschichtfrei ausgeführt und mit einer dünnen, flexiblen Maskierschicht aus Kunstharz belegt ist, und daß' in Verlängerung der zentralen Metallschicht Metallfahnen vorgesehen sind, die sich an den Spannungspunkten von der Metallschicht aus in die metallschichtfreie Zone hineinerstrecken.

In der Zeichnung zeigen:

Fig, 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des neuen Drucksiebes; und

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang.der Linie II-II der Fig. 1.

Als Trägermaterial des Drucksiebes ist ein feines Metallgitter mit einer Metallfolienschicht vorgesehen, wobei letztere mit einer der Netzoberflächen als integrale Einheit ausgeführt ist. Diese Baueinheit ist im Handel erhältlich und wird durch elektrolytisches Niederschlagen einer Metallschicht, z.B. aus Nickel, auf einer Oberfläche eines Netzes aus rostfreiem Stahl hergestellt, wobei das Stahlnetz zunächst mit einem dünnen Nickelüberzug versehen wird. Das Netz kann mit der gewünschten Lochzahl pro Quadratzoll bis zu etwa 325 versehen sein«, Ein 165-Netz-Sieb ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt. Die Nickelschicht kann eine Dicke von etwa 2,54 χ 10~^ cm haben. Die Netzoberfläche, auf der die Metallschicht angeordnet ist, dient als Druckoberfläche, wenn das Drucksieb fertiggestellt ist.

4098 11/0426

Das fertige Drucksieb 1 weist gemäß der Darstellung in der Zeichnung im Druckzonenbereich eine zentrale Metallschicht 2 auf, die mit einem Öffnungsmuster 4 versehen ist. Das Muster von Öffnungen entspricht dem auf eine Unterlage aufzudruckenden Muster. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt das zu druckende Muster ein Leitbahnnetzwerk dar, das Bestandteil einer auf einer Keramikunterlage anzuordnenden elektronischen Schaltung ist. Nach dem Trocknen und Erhitzen des Musters wird ein ausgerichtetes zweites Muster gedruckt, wobei eine Anzahl von Widerständen in den im Leitbahnmuster verbleibenden Zwischenräumen aufgebracht wird.

Die zentrale Metallschicht 2 ist von einer Netzzone 6 umgeben, die keine Metallschicht aufweist, jedoch mehrere Metallfahnen 8 trägt, welche in die metallfreie Zone von der zentralen Metallschicht 2 aus eingreift. Diese Metallfahnen bilden einen integralen Bestandteil der zentralen Metallschicht 2 und sind an den Spannungspunkten um den Umfangsbereich der Schicht 2 herum angeordnet. Die Zone ist mit einer Maskierschicht 10 aus Kunstharz belegt.

Um den Umfang des Siebes erstreckt sich eine Randschicht 12 aus auf dem Netz niedergeschlagenem Metall, das dem Sieb zusätzliche Stabilität verleiht.

Bei der Einrichtung des Siebes zum Drucken muß das Sieb straff gespannt werden, damit es nach dem Durchlaufen der Rakel wieder in die Anfangsstellung zurückkehrt, d_eh. wieder außer Kontakt mit der zu bedruckenden Oberfläche kommt, nachdem der den Kontakt herstellende Druck der Rakel nicht mehr vorhanden ist. Um die Spannung aufrechtzuerhalten, ist das Sieb in einem Metallrahmen 14 montiert. Der Rahmen 14 weist eine Nut 16 längs seines Umfangs auf, in die die Ränder des Siebes eingedrückt werden und in denen sie mit

40981 1/0426

-⁵ - 2347538

Hilfe von Befestigungsstreifen 18 festgelegt sind.

Zum Drucken wird das Siel) mit nach unten weisender Druckfläche montiert. Der Farbstoff wird auf der Rückseite des Siebes aufgetragen, und eine Rakel wird über die Rückseite bewegt, in diesem Falle von links nach rechts oder von rechts nach links (oder nach beiden Richtungen). Wenn die Rakel über das Sieb bewegt wird, werden Teile des Siebes mit der Unterlage in Berührung gebracht und der Farbstoff durch die Öffnungen 4 gedrückt.

Bei der Herstellung eines Drucksiebes wird die gesamte Nickelschicht mit einem im Handel, erhältlichen Fotoresist überzogen.

Der Fotoresist wird sodann durch ein Muttermuster belichtet, so daß Licht diejenigen Bereiche der Fotoresistschicht trifft, in denen die Metallschicht erhalten bleiben soll. Die Fotoresistschicht wird sodann entwickelt, wobei die später zu entfernenden Teile der Metallschicht freigelegt werden. Das Ätzen der Nickelschicht kann mit einer Lösung aus Eisen-III-Chlorid von 42° Be mit 1 Vol% konzentrierter Salzsäure erfolgen. Die Ätzdauer beträgt etwa 110 Sekunden bei etwa 40° C. Dem Ätzschritt folgt ein Spülen mit Wasser und sodann ein Trocknen»

Der verbleibende Fotoresist wird sodann abgezogen. Dabei bleibt die zentrale Metallschicht 2 mit dem Öffnungsmuster 4 und den Metallfahnen 8 um den Umfang der Schicht 2 stehen. Ss verbleiben auch die metallfreie Zone 6, welche die zentrale Metallschicht 2'umgibt und eine Randschicht 12 aus Metall.

Die Zone 6 wird sodann mit einer Maskierschicht 10 versehene Dies kann unter Verwendung einer diazo-sensibilisierten, hydrolysierten Polyvinylalkoholemulsion erfolgen. Die

4098 1 1/0426

Gesamtoberfläche wird, mit Emulsion überzogen, und mit Hilfe von Fotomaskier- und Entwicklungsmethoden wird die unerwünschte Emulsion mit Ausnahme der Schicht 10 entfernt.

Die metallfreie Zone 6 ist, wie oben ausgeführt wurde, erwünscht, um dem Sieb für das kontaktfreie Drucken genügend große Flexibilität zu verleihen. Die Randschicht 12 aus Metall ist zur Erhöhung der Stabilität vorgesehen. Bei einem Sieb mit einer Fläche von etwa 21 χ 26,6 cm hat sich eine metallische Randschicht 12 von 3,2 cm Breite als ausreichend erwiesen.

Wenn die zentrale Metallschicht 2 ohne Metallfahnen verwendet wird, besteht die Gefahr, daß Teile der Metallschicht Prägungen und Kerben erhalten. Mit Hilfe der Metallfahnen 8, die an den festgestellten Spannungsstellen angeordnet sind, läßt sich das Sieb über lange Druckvorgänge gebrauchen. Spannung tritt gewöhnlich an den Ecken eines Musters und längs den Rändern auf, welche rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Rakel verlaufen. Die Fahnen sind an diesen Stellen angeordnet. Die Größe und Anordnung der Fahnen hängt jedoch von der Größe und Ausbildung der zentralen Metallschicht 2 ab.

Eine weitere Vorsichtsmaßnahme zur Verhinderung von Rissen oder anderen Fehlern längs den Randzonen der zentralen Mittelschicht 2 besteht darin, einen genügend breiten Metallrand außerhalb der Zone vorzusehen, in der die Öffnungen 4 ausgebildet sind. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß dieser Rand wenigstens etwa 3,2 mm breit sein sollte, wenn die Abmessungen der zentralen Druckschicht etwa 3,8 χ 5,7 cm betragen.

409811/0426

Claims

-7- ?3Λ?53δ RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaze, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.) 1Patentansprüche t

1. Metallmaskensieb für kontaktlosen Siebdruck mit einem feinen, auf einem Druckrahmen streckbaren Metallnetz, dadurch gekennzeichnet, daß eine
zentrale Druckzone des Siebs (1) eine auf einer Oberfläche des Netzes befestigte zentrale Metallschicht (2) aufweist, in der ein Öffnungsmuster (4) entsprechend dem vorgesehenen Druckmuster ausgebildet ist,.daß eine die zentrale Metallschicht umgebende Zone (6) des Netzes metallschichtfrei ausgeführt und mit einer dünnen, flexiblen Maskierschicht (10) aus Kunstharz belegt ist, und daß in Verlängerung der zentralen Metallschicht (2) Metallfahnen (8) vorgesehen sind, die sich an den Spannungspunkten von der Metallschicht aus in die metallschichtfreie Zone (6) hineinerstrecken «,

2· Sieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß längs dem Außenumfang des Netzes

(1) eine Randschicht (12) aus Metall auf dem Netz angebracht ist.

3. Sieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsieb aus mit Nickel überzogenem, rostfreiem Stahl und die zentrale Metallschicht

(2) aus Nickel ist.

40981 1/0426

Leerseite