DE10231698A1

DE10231698A1 - Process for improving the transfer of additive material to support used in the production of printed circuit boards comprises using template having openings with coating for the structured transfer of the additive material to the support

Info

Publication number: DE10231698A1
Application number: DE10231698A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scheel; Monika Hannemann; Dirk Hegemann; Christian Oehr
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-07-13
Publication date: 2003-10-23

Abstract

Process for improving the transfer of additive material (3) to a support comprises using a template (1) having one or more openings (4) for the structured transfer of the additive material to the support. A coating is applied on the inner surfaces (9) of the openings and has a lower adhesion force compared with the additive material than the non-coated inner surfaces. An Independent claim is also included for a template for the structured transfer of an additive material to a support.

Description

Technical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Transfers von Zusatzmaterial auf einen Träger, bei dem eine Schablone eingesetzt wird, die ein oder mehrere Öffnungen für eine strukturierte Übertragung des Zusatzmaterials auf den Träger aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine durch das Verfahren bereitgestellte Schablone, insbesondere für den Einsatz bei Druckprozessen. The present invention relates to a method to improve the transfer of additional material a carrier using a template, the one or more openings for a structured Transfer of the additional material to the carrier having. The invention further relates to a through the template provided, in particular for use in printing processes.

Ein Hauptanwendungsgebiet des vorliegenden Verfahrens stellt der Auftrag von Zusatzmaterial in strukturierter Form bei Druckprozessen dar, bei denen das Zusatzmaterial mit Hilfe eines Rakels und einer Schablone auf einen Träger aufgebracht wird. Ein derartiger Druckprozess wird bspw. mit Lotpaste als Zusatzmaterial zur Herstellung von elektrischen Kontakten zwischen elektronischen Bauelementen und den jeweiligen Trägermaterialien eingesetzt. Die Kontaktierung erfolgt dabei durch den Auftrag der Lotpaste mittels Schablonendrucktechnik direkt auf die zu kontaktierenden Flächen des Trägermaterials, bspw. einer Leiterplatte. Durch eine anschließende Wärmeprozessierung wird die auf diese Art strukturiert aufgebrachte Lotpaste verfestigt. A main field of application of the present The process of ordering additional material in structured form in printing processes in which the additional material with the help of a squeegee and a Template is applied to a carrier. On such printing process is, for example, with solder paste as Additional material for the production of electrical Contacts between electronic components and the respective carrier materials used. The Contact is made by applying the solder paste using stencil printing technology directly to the contacting surfaces of the carrier material, for example. a circuit board. By a subsequent Heat processing is structured in this way applied solder paste solidified.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Applikation von Lotpasten oder anderen Zusatzmaterialien, wie bspw. Klebstoff oder Leitpasten, zum Bedrucken von Leiterplatten oder Wafern wird die vorgefertigte Schablone auf den zu bedruckenden Träger aufgelegt und das Zusatzmaterial mittels eines Rakels in die Öffnungen der Schablone eingebracht. Auf diese Weise können die Kontaktflächen des Trägers simultan bedruckt werden. Die Lotpaste wird während des Druckvorganges durch Öffnungen in der Schablone auf die zu bedruckende Oberfläche transferiert. Wesentliche Parameter für einen qualitativ guten Druckprozess sind u. a. die Qualität des Trägers, der eingesetzten Lotpaste sowie der verwendeten Schablone. Auch die Technik der Einbringung des Lotmaterials in die Öffnungen der Schablone spielt hierbei eine Rolle. When applying solder pastes or others Additional materials such as adhesive or conductive pastes, for printing on printed circuit boards or wafers prefabricated stencil on the carrier to be printed applied and the additional material by means of a squeegee placed in the openings of the template. To this In this way, the contact surfaces of the carrier can be used simultaneously be printed. The solder paste is used during the Printing process through openings in the template towards the printing surface transferred. basics Are parameters for a good quality printing process u. a. the quality of the carrier, of the used Solder paste and the stencil used. Also the Technique of introducing the solder material into the Openings in the template play a role here.

Im Stand der Technik sind zwei unterschiedliche Systeme, das offene und das geschlossene Rakelsystem, bekannt. Beim offenen Rakelsystem erfolgt der Lotpasteneintrag in die Schablonenöffnungen durch ein Rollen der Paste vor der Rakel. Beim Überstreichen der Schablonenöffnungen mit der Rakel dringt die Paste in diese Öffnungen ein. Überschüssige Paste wird durch die Rakelklinge von der Oberfläche der Schablone abgezogen. Die Rakelklinge ist in der Regel an einer Rakelhalterung befestigt, die von einer Druckmaschine über die zu bedruckende Fläche bewegt wird. There are two different ones in the prior art Systems, the open and the closed doctor system, known. With the open doctor system, this is done Enter the solder paste into the stencil openings Roll the paste in front of the squeegee. When painting over the Stencil openings with the squeegee penetrate the paste these openings. Excess paste is removed by the Doctor blade removed from the surface of the stencil. The doctor blade is usually on one Squeegee mount attached by a printing press the surface to be printed is moved.

Bei dieser Technik können sich jedoch ungleichmäßige Druckergebnisse ergeben. Zur Verbesserung des Auftrags der Lotpaste wurden geschlossene Rakelsysteme entwickelt, bei denen das Einbringen der Lotpaste nicht durch ein Rollen der Paste vor einer Rakelklinge, sondern durch ein direktes Einpressen der Lotpaste unter Druck in die Schablonenöffnungen erfolgt. Das geschlossene Rakelsystem besteht aus einer zur Oberfläche der Schablone hin offenen Kammer, die während des Druckvorganges vollständig mit Lotpaste gefüllt ist. Die Lotpaste wird in der Kammer mit einem Druck beaufschlagt, durch den sie in die Schablonenöffnungen gepresst wird. Die Wandungen der Kammer liegen mit ihrer unteren Kante vollumfänglich auf der Oberfläche der Schablone auf, um die Kammer nach außen abdichten zu können. Durch diese Wandungen wird die Schablonenoberfläche auch von überschüssigem Druckgut befreit. This technique can, however uneven print results. To improve the Closed squeegee systems were applied for the solder paste developed, where the introduction of the solder paste is not by rolling the paste in front of a doctor blade, but by directly pressing in the solder paste under pressure in the stencil openings. The closed squeegee system consists of a Surface of the stencil open chamber, the completely with solder paste during the printing process is filled. The solder paste is in the chamber with a Pressurized by which it enters the Stencil openings is pressed. The walls of the chamber lie completely on the bottom with their lower edge Surface of the stencil on to the outside of the chamber to be able to seal. Through these walls the Stencil surface also of excess print material freed.

In zunehmendem Maße wird der Schablonendruck von Lotpaste auch zur Kontakterzeugung auf Wafern eingesetzt. Aufgrund der fortschreitenden Verkleinerung der zu bedruckenden Strukturen treten jedoch Probleme hinsichtlich der erforderlichen Gleichmäßigkeit des Auftrags der Lotpaste auf. Dies ist im Rahmen der zunehmenden Miniaturisierung auch beim Lottransfer auf Leiterplatten, beim sog. Fine Pitch Druck, der Fall. Increasingly, the stencil printing of Solder paste also for creating contacts on wafers used. Due to the progressive downsizing of the however, problems arise with structures to be printed with regard to the required uniformity of the Apply the solder paste on. This is under the increasing miniaturization also with solder transfer Printed circuit boards, the so-called fine pitch printing, the case.

Der Einsatz geschlossener Rakelsysteme bei derartigen Anwendungsfeldern führt zwar zu qualitativ hochwertigen Ergebnissen, jedoch sind geschlossene Rakelsysteme weitaus anspruchsvoller in ihrem Einsatz und ihrer Bedienung als offene Rakelsysteme. The use of closed doctor systems at such fields of application lead to qualitative high quality results, however, are closed Doctor blade systems far more demanding to use and their operation as open doctor systems.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verbesserung des Auftrags von Zusatzmaterial mittels einer Schablone auf einen Träger anzugeben, das sich ohne größere Investitionen realisieren lässt und einen qualitativ hochwertigen Transfer von Lotpaste auch mit offenen Rakelsystemen ermöglicht. The object of the present invention is in a process to improve the mission of Additional material on a support using a template to indicate that without major investment realizes and a high quality Transfer of solder paste also with open squeegee systems allows.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Patentanspruch 12 gibt eine durch das Verfahren bereitgestellte Schablone für den strukturierten Transfer von Zusatzmaterial auf einen Träger, insbesondere für Druckprozesse, bereit. The task is performed according to the procedure Claim 1 solved. Claim 12 passes through the procedure provided for the template structured transfer of additional material to a Carrier, especially for printing processes, ready.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Schablone sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen. Advantageous embodiments of the method and Template are the subject of the subclaims or can be seen from the description below as well refer to the exemplary embodiments.

Das vorliegende Verfahren zur Verbesserung des Transfers von Zusatzmaterial auf einen Träger, bei dem eine Schablone eingesetzt wird, die ein oder mehrere Öffnungen für eine strukturierte Übertragung des Zusatzmaterials auf den Träger aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest auf Innenflächen der Öffnungen der Schablone eine Beschichtung aufgebracht wird, die eine geringere Haftkraft gegenüber dem Zusatzmaterial als die unbeschichteten Innenflächen aufweist. Das Verfahren eignet sich dabei insbesondere zur Verbesserung des Auftrags von Zusatzmaterial bei Druckprozessen, insbesondere beim Auftrag von Lotpasten, Leitpasten oder Klebstoff auf Träger, bspw. Schaltungsträger, unter Einsatz eines Rakels. Die Durchmesser der Öffnungen der hierbei eingesetzten Schablonen liegen häufig in der Größenordnung von Millimetern oder darunter. The present method for improving the Transfer of additional material to a carrier in which a stencil is used that has one or more Openings for a structured transfer of the Has additional material on the carrier stands out characterized in that at least on inner surfaces of the A coating was applied to the openings of the template which has a lower adhesive force compared to the Additional material as the uncoated inner surfaces having. The method is particularly suitable to improve the order of additional material Printing processes, especially when ordering Solder pastes, conductive pastes or adhesive on carriers, e.g. Circuit carrier, using a squeegee. The Diameter of the openings of the used here Stencils are often of the order of magnitude Millimeters or less.

Durch die vorliegende Beschichtung, die im Folgenden aufgrund ihrer Wirkung auch als Antihaft- Beschichtung bezeichnet wird, wird ein deutlich verbessertes Auslöseverhalten des Zusatzmaterials aus den Schablonenöffnungen erreicht, durch das die Gleichmäßigkeit des Auftrags des Zusatzmaterials auf den Träger verbessert wird. The present coating, which in the Due to their effect also as non-stick Coating is called, becomes clear improved triggering behavior of the additional material the stencil openings through which the Uniformity of the application of the additional material the wearer is improved.

Der Einsatz von Schichten mit Antihaft-Eigenschaften, die in der Regel auf einer Reduzierung der Oberflächenspannung beruhen, ist in einigen technischen Bereichen bereits bekannt. Für die Abscheidung derartiger Schichten werden bspw. Plasmatechniken eingesetzt, mit denen vor allem Siloxan-basierte und Kohlenwasserstoff-basierte Schichtsysteme abgeschieden werden, die darüber hinaus Fluorelemente enthalten können. Der bisherige Einsatz derartiger Antihaft- Beschichtungen beschränkt sich allerdings auf größere unstrukturierte Flächen. So ist bspw. aus der DE 199 21 303 C1 ein Glasbehälter für medizinische Zwecke bekannt, dessen Innenoberfläche mit einer Antihaft- Beschichtung versehen ist, um eine möglichst vollständige Entleerung der wässrigen Inhaltsstoffe beim Auskippen dieses Behälters zu ermöglichen. Aus der DE 100 05 614 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Antihaft-Beschichtungen bekannt, mit dem die Reibungszahl der Oberfläche mechanischer Bauteile erniedrigt werden soll. Ein Hinweis auf den Einsatz einer Antihaft-Beschichtung zur Verbesserung des Auftrags von Zusatzmaterial mit einer Schablone auf einen Träger, wie bei der vorliegenden Erfindung, wird durch diese Druckschriften nicht gegeben. Vielmehr stellen die hierbei zu beschichtenden Innenflächen der schmalen Schablonenöffnungen ein Anwendungsfeld dar, für das bisher der Einsatz von Antihaft-Beschichtungen nicht bekannt ist. The use of layers with Non-stick properties, usually based on a reduction in Surface tension is based in some technical Areas already known. For the separation Such layers are, for example, plasma techniques used with which mainly siloxane-based and Hydrocarbon-based coating systems deposited which also contain fluorine elements can. The previous use of such non-stick However, coatings are limited to larger ones unstructured areas. For example, from DE 199 21 303 C1 a glass container for medical purposes known, the inner surface with a non-stick Coating is provided as possible complete emptying of the aqueous ingredients at Allow dumping of this container. From the DE 100 05 614 A1 is a process for the production of Non-stick coatings known with which The coefficient of friction of the surface of mechanical components is reduced shall be. A reference to the use of a Non-stick coating to improve the application of Additional material with a template on a carrier, as with the present invention, by this Publications not given. Rather, the the narrow inner surfaces to be coated Stencil openings are an area of application for which So far, the use of non-stick coatings has not been used is known.

Demgegenüber wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung erkannt, dass durch eine Beschichtung von zumindest Innenflächen der Öffnungen der Schablonen mit einer Schicht, die eine geringere Haftkraft gegenüber dem Zusatzmaterial als die unbeschichteten Innenflächen aufweist, ein deutlich verbesserter Transfer des Zusatzmaterials auf den Träger erreicht werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens werden auch die Ober- und/oder Unterseite der Schablone sowie die mit dem Zusatzmaterial in Kontakt tretenden Rakelflächen mit einer derartigen Antihaft-Beschichtung versehen. Durch diese Maßnahmen gelingt ein gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessertes Auslöseverhalten während des Transfers des Zusatzmaterials auf den Träger. Dadurch wird eine geringere Fehlerquote erreicht, so dass bspw. auch schmalere Schablonenöffnungen verwendet werden können. Durch die Beschichtung des Rakels und der flachen Schablonenseiten können zudem nachfolgende Reinigungsschritte eingespart bzw. minimiert werden. In contrast, the inventors of present invention recognized that by a Coating at least inner surfaces of the openings of stencils with a layer that is less Adhesion to the additional material than that has uncoated inner surfaces, a clear improved transfer of the additional material to the Carrier can be reached. In the preferred Embodiment of the present method are also the top and / or bottom of the template and the come into contact with the additional material Squeegee surfaces with such a non-stick coating Mistake. With these measures one succeeds the state of the art significantly improved Trigger behavior during the transfer of the additional material the carrier. This will result in a lower error rate reached, so that, for example, also narrower Stencil openings can be used. Through the Can coat the squeegee and the flat stencil sides further cleaning steps saved or be minimized.

Obwohl gerade Schichten mit niedriger Oberflächenspannung als mechanisch weniger stabil gelten, wurde beim vorliegenden Verfahren überraschenderweise festgestellt, dass eine mit einem Plasmaverfahren auf die Innenflächen der Schablonenöffnungen aufgebrachte Antihaft-Beschichtung stabil genug ist, um den wiederholten Druckprozessen sowie den beim Rakeln und evtl. erforderlichen Reinigungsschritten auftretenden hohen mechanischen Kräften Stand zu halten. Durch eine Beschichtung auch der Ober- und Unterseite der Schablone sowie der entsprechenden Rakelfläche ergeben sich in vorteilhafter Weise neben dem verbesserten Auslöseverhalten des Zusatzmaterials aus den Schablonenöffnungen auch ein verbessertes Ablöseverhalten vom Rakel und von der Schablone sowie eine zusätzliche Glättung der beschichteten Oberflächenbereiche. Even though layers with lower Surface tension was considered to be mechanically less stable surprisingly in the present method found that one with a plasma procedure the inner surfaces of the stencil openings Non-stick coating is stable enough to the repeated printing processes as well as with squeegees and any necessary cleaning steps occurring to withstand high mechanical forces. By a Coating also the top and bottom of the Template and the corresponding doctor blade surface themselves in an advantageous manner in addition to the improved Triggering behavior of the additional material from the Stencil openings also an improved one Peeling behavior from the squeegee and from the stencil as well as one additional smoothing of the coated Surface areas.

In der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird die Beschichtung daher durch eine Plasmaabscheidung auf die zu beschichtenden Flächen aufgebracht. Vorzugsweise wird hierbei ein Niederdruck-Plasmaverfahren eingesetzt, da mit diesem dünne Schichten mit definierter Zusammensetzung und definierten Oberflächeneigenschaften sowohl auf großen Flächen als auch in schmalen Öffnungen abgeschieden werden können. Um die Antihaft-Eigenschaften zu erhalten, werden vorzugsweise Siloxan-basierte Schichten, bspw. aus HMDSO mit oder ohne Trägergas, Kohlenwasserstoff-basierte Schichten, bspw. aus CH₄ oder C₂H₂ mit oder ohne Trägergas, fluorierte Schichten, z. B. aus C₃F₆ mit oder ohne Trägergas, oder Mischungen aus diesen Stoffen abgeschieden. Dadurch wird die Oberflächenspannung der Schablonenflächen an den beschichteten Stellen herabgesenkt. In the preferred embodiment of the present method, the coating is therefore applied to the surfaces to be coated by plasma deposition. A low-pressure plasma process is preferably used here, since thin layers with a defined composition and defined surface properties can be deposited on large surfaces as well as in narrow openings. In order to maintain the non-stick properties, preferably siloxane-based layers, for example made of HMDSO with or without carrier gas, hydrocarbon-based layers, for example made of CH ₄ or C ₂ H ₂ with or without carrier gas, fluorinated layers, e.g. B. from C ₃ F ₆ with or without carrier gas, or mixtures of these substances. This lowers the surface tension of the stencil surfaces at the coated areas.

Vorzugsweise werden Schichtdicken in der Größenordnung der Tiefe der Oberflächenrauigkeit der zu beschichtenden Flächen aufgetragen, um einen guten Übergang vom Substrat, d. h. dem Schablonen- oder Rakelmaterial, zur Beschichtung zu erzeugen. Durch eine Schichtdicke, die im Wesentlichen der Rauigkeitstiefe der zu beschichtenden Flächen entspricht, wird eine besonders gute mechanische Stabilität der Antihaft- Schichten erreicht. Unter einer Schichtdicke, die im Wesentlichen der Rauigkeitstiefe der zu beschichtenden Flächen entspricht, wird hierbei eine Schichtdicke verstanden, die um maximal 50% von der maximalen Rauigkeitstiefe abweicht. Layer thicknesses in the Magnitude of the depth of the surface roughness of the applied to a good surface Transition from substrate, d. H. the template or Squeegee material to produce the coating. By a Layer thickness, which is essentially the roughness depth corresponds to the surfaces to be coated, a particularly good mechanical stability of the non-stick Layers reached. Under a layer thickness that in Essentially the roughness depth of the surface to be coated Corresponds to surfaces, this becomes a layer thickness understood by a maximum of 50% of the maximum Depth of roughness deviates.

Vorzugsweise werden vor der Schichtabscheidung die zu beschichtenden Oberflächen einer Plasmavorbehandlung, bspw. mit Ar oder O₂, unterzogen. Durch die Abscheidung der Beschichtung mit einer Schichtdicke in der Größenordnung der Rauigkeitstiefe ergibt sich zudem eine verbesserte Adhäsion wie auch eine verbesserte Kohäsion der Beschichtung. Selbstverständlich können aber auch je nach Anwendungsfall dickere Schichten abgeschieden werden, die dann allerdings einem größeren Verschleiß unterliegen. Für ein gutes Ab- und Auslöseverhalten des Zusatzmaterials ist jedoch eine Mindestschichtdicke, die im Wesentlichen der Rauigkeitstiefe der zu beschichtenden Oberflächenbereiche entspricht, erforderlich. Daher kann es vorteilhaft sein, die Oberflächenrauigkeit vor der Beschichtung herabzusenken. Dies kann durch Polier- oder auch durch Plasmaprozesse erfolgen. Before the layer is deposited, the surfaces to be coated are preferably subjected to a plasma pretreatment, for example with Ar or O ₂ . The deposition of the coating with a layer thickness in the order of magnitude of the roughness depth also results in improved adhesion and also improved cohesion of the coating. Of course, depending on the application, thicker layers can also be deposited, which, however, are then subject to greater wear. For good detachment and release behavior of the additional material, however, a minimum layer thickness, which essentially corresponds to the roughness depth of the surface areas to be coated, is required. It can therefore be advantageous to lower the surface roughness before coating. This can be done by polishing or by plasma processes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens können die Adhäsion und die Kohäsion der Plasmaschichten, d. h. der Antihaft- Beschichtung, dadurch gesteigert werden, dass die chemische Zusammensetzung dieser Schichten durch Variation der Beschichtungsparameter während der Abscheidung über die Schichtdicke verändert wird. Hierbei sollte sich die Zusammensetzung der Beschichtung in der ersten Aufwachsphase an dem Material der Schablone bzw. des Rakels orientieren, das in der Regel aus Metall oder Kunststoff besteht, um eine möglichst gute Haftung an der Schablone bzw. am Rakel zu erreichen. In der weiteren Aufwachsphase sollte sich die Zusammensetzung so ändern, dass sie an der Oberfläche der Schicht die gewünschten Benetzungseigenschaften zur Verringerung der Haftung aufweist. In a further advantageous embodiment of the present method, the adhesion and the Cohesion of the plasma layers, i. H. the non-stick Coating, can be increased in that the chemical composition of these layers Variation of coating parameters during the Deposition over the layer thickness is changed. The composition of the Coating in the first growth phase on the material of the Orient template or squeegee, as a rule is made of metal or plastic, in order to make a good adhesion to the stencil or squeegee to reach. In the further growth phase should change the composition so that it Surface of the layer the desired Has wetting properties to reduce adhesion.

Die auf Basis des vorliegenden Verfahrens bereitgestellte Schablone für den Transfer von Zusatzmaterial auf einen Träger, die sich insbesondere für Druckprozesse mit Schablonendrucktechnik eignet, zeichnet sich somit dadurch aus, dass zumindest die Innenflächen der Öffnungen der Schablone eine Beschichtung tragen, die eine geringere Haftkraft gegenüber dem Zusatzmaterial als die unbeschichteten Innenflächen aufweist. Durch diese Ausgestaltung der Schablone, bei der vorzugsweise auch die anderen beteiligten Oberflächenbereiche mit der Antihaft-Beschichtung versehen sind sowie durch eine geeignete Antihaft-Ausrüstung des Rakels lässt sich der Transfer des Zusatzmaterials, insbesondere von Lotpaste, Klebstoff oder Leitpaste, auf den Träger deutlich verbessern. Dies ist unabhängig davon, ob ein offenes oder ein geschlossenes Rakelsystem eingesetzt wird. Selbstverständlich lässt sich das vorliegende Verfahren auch auf andere Techniken anwenden, bei denen ein Zusatzmaterial über eine Schablone auf einen Träger aufgebracht wird. Es ist offensichtlich, dass dieses Verfahren nicht auf den Auftrag von Lotpaste, Leitpaste oder Klebstoff beschränkt ist. The one based on the present procedure provided template for the transfer of additional material on a carrier that is particularly suitable for Suitable for printing processes with stencil printing technology is thus characterized in that at least the inner surfaces the openings of the template have a coating, which has a lower adhesive force than the Has additional material than the uncoated inner surfaces. Through this design of the template in which preferably the others involved Surface areas are provided with the non-stick coating as well as a suitable non-stick equipment of the Squeegee the transfer of additional material, especially solder paste, adhesive or conductive paste, significantly improve on the carrier. It is independent whether it's an open or a closed one Doctor system is used. Of course you can the present method also applies to other techniques apply, where an additional material over a Template is applied to a carrier. It is obvious that this procedure is not based on the Apply solder paste, conductive paste or adhesive is limited.

Brief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen: The present invention is described below an embodiment in connection with the Drawings briefly explained again. Here show:

Fig. 1 eine beispielhafte Prinzipskizze der Beschichtung einer Schablone gemäß dem vorliegenden Verfahren; Fig. 1 shows an exemplary schematic diagram of the coating of a template according to the present method;

Fig. 2 ein Beispiel einer beschichteten Schablone; und Fig. 2 shows an example of a coated template; and

Fig. 3 ein Beispiel für den Einsatz der beschichteten Schablone beim Auftrag von Lotpaste auf ein Trägersubstrat. Fig. 3 shows an example of the use of the coated template when applying solder paste to a carrier substrate.

Ways of Carrying Out the Invention

Das vorliegende Verfahren wird beispielhaft anhand einer Schablone aus Edelstahl für den Einsatz beim Lotpastenauftrag auf einen Schaltungsträger beschrieben. Die Edelstahlschablone 1, die in der Fig. 1 nur schematisch mit den Öffnungen 4 angedeutet ist, hat eine Dicke von 175 µm mit einem Raster von 0,5 mm. Diese Schablone 1 wird beim vorliegenden Verfahren mittels Plasmatechnik bei einer Hochfrequenzanregung von 13,56 MHz sowohl an den Innenflächen 9 der Öffnungen 4 als auch an der Oberseite 10 und Unterseite 11 beschichtet. Der Plasmaprozess ist mit dem Pfeil 8 angedeutet. Vor der Beschichtung erfolgt eine Plasmavorbehandlung für 15 Minuten mit Argon bei 360 W und 16 Pa. The present method is described by way of example using a stainless steel stencil for use in applying solder paste to a circuit board. The stainless steel template 1 , which is indicated only schematically in FIG. 1 with the openings 4 , has a thickness of 175 μm with a grid of 0.5 mm. In the present method, this template 1 is coated by means of plasma technology with a high-frequency excitation of 13.56 MHz both on the inner surfaces 9 of the openings 4 and on the top 10 and bottom 11 . The plasma process is indicated by arrow 8 . Before coating, a plasma pretreatment is carried out for 15 minutes with argon at 360 W and 16 Pa.

Diese Plasmavorbehandlung sorgt für eine Reinigung und Aktivierung der Schablone 1, wodurch eine gute Schichtanbindung erreicht wird. Eine anschließende 4-minütige Plasmabeschichtung 8 mit HMDSO als monomere Ausgangssubstanz bei 160 W und 12 Pa erzeugt eine etwa 200 nm dicke Siloxanschicht 7 auf der Ober- und Unterseite 10, 11 der ebenen Schablone 1 und eine etwa halb so dicke Schicht 7 innerhalb der Schablonenöffnungen 4. Die beschichtete Schablone 1 ist in der Fig. 2 angedeutet, wobei in diesem Fall die Schichtdicke der Schicht 7 zur Veranschaulichung übertrieben dick eingezeichnet ist. This plasma pretreatment cleans and activates the template 1 , as a result of which a good layer connection is achieved. A subsequent 4-minute plasma coating 8 with HMDSO as the monomeric starting material at 160 W and 12 Pa produces an approximately 200 nm thick siloxane layer 7 on the top and bottom 10 , 11 of the planar template 1 and an approximately half as thick layer 7 within the template openings 4th The coated template 1 is indicated in FIG. 2, in which case the layer thickness of the layer 7 is shown in an exaggerated manner for illustration.

In gleicher Weise wird ein Edelstahlrakel 2 beschichtet, das zusammen mit der beschichteten Schablone 1 sowie einem Schaltungsträgersubstrat 6 mit elektrischen Anschlussflächen 5 in der Fig. 3 angedeutet ist. Eine Messung der Oberflächenrauigkeit der beschichteten Flächen mittels Rasterkraftmikroskopie vor und nach der Beschichtung zeigt, dass über eine Messfläche von 5 × 5 µm² die Rauigkeit von 12,5 auf 6,7 nm sinkt. Somit zeigt die Siloxanschicht 7 das Potential zur Glättung der Oberfläche. Die Oberflächenspannung sinkt durch die Beschichtung von 35 auf 20 mN/m. Die Antihafteigenschaften werden in einem Abzugsversuch mit gleich bleibender Menge an Lotpaste 3 zwischen zwei Edelstahlplättchen jeweils mit und ohne Siloxanschicht 7 und zwischen zwei Teflonplättchen zur Referenz ermittelt. Es ergibt sich eine Haftkraft von 0,3 N in unbeschichtetem Zustand, von 0,2 N in beschichtetem Zustand und von 0,15 N bei Teflon. Somit zeigt die aufgebrachte Antihaft-Schicht 7 eine deutlich verbesserte Ablöseeigenschaft von Lotpaste bei der Aufbringung mittels Schablonendrucktechnik auf den Schaltungsträger 6. In the same way, a stainless steel doctor blade 2 is coated, which is indicated in FIG. 3 together with the coated template 1 and a circuit carrier substrate 6 with electrical connection surfaces 5 . A measurement of the surface roughness of the coated surfaces by means of atomic force microscopy before and after the coating shows that the roughness drops from 12.5 to 6.7 nm over a measuring surface of 5 × 5 µm ² . The siloxane layer 7 thus shows the potential for smoothing the surface. The coating reduces the surface tension from 35 to 20 mN / m. The non-stick properties are determined in a pull-off test with a constant amount of solder paste 3 between two stainless steel plates each with and without a siloxane layer 7 and between two Teflon plates for reference. The adhesive force is 0.3 N in the uncoated state, 0.2 N in the coated state and 0.15 N in the case of Teflon. The applied non-stick layer 7 thus shows a significantly improved detachment property of solder paste when applied to the circuit carrier 6 by means of stencil printing technology.

Diese Transfertechnik ist in der Fig. 3 nochmals veranschaulicht, in der die Schablone 1 mit der Beschichtung 7 zu erkennen ist. Diese Schablone 1 wird auf den zu beschichtenden Schaltungsträger 6 mit den elektrischen Anschlussflächen 5 gelegt. Die Schablone 1 ist dabei derart ausgestaltet, dass ihre Öffnungen 4 mit den Positionen der Anschlussflächen 5 korrespondieren. Nach dem Auflegen der Schablone 1 auf den Schaltungsträger 6 wird die Lotpaste 3 mit dem ebenfalls beschichteten Rakel 2 über die Schablone gezogen und dabei in die Öffnungen 4 gepresst. Durch die Antihaft-Beschichtung 7 sowohl des Rakels 2 als auch der mit der Lotpaste 3 in Berührung kommenden Flächen der Schablone 1 wird ein deutlich besseres Druckergebnis erzielt als dies mit herkömmlichen Schablonen der Fall ist. Bezugszeichenliste 1 Schablone
2 Rakel
3 Lotpaste
4 Schablonenöffnungen
5 Anschlussflächen
6 Trägersubstrat
7 Beschichtung
8 Plasmaabscheidung
9 Innenflächen
10 Oberseite
11 Unterseite
This transfer technique is illustrated again in FIG. 3, in which the template 1 with the coating 7 can be seen. This template 1 is placed on the circuit board 6 to be coated with the electrical connection surfaces 5 . The template 1 is designed such that its openings 4 correspond to the positions of the connection surfaces 5 . After placing the template 1 on the circuit carrier 6 , the solder paste 3 with the likewise coated doctor blade 2 is drawn over the template and thereby pressed into the openings 4 . The non-stick coating 7 of both the doctor blade 2 and the surfaces of the stencil 1 that come into contact with the solder paste 3 achieve a significantly better printing result than is the case with conventional stencils. Reference list 1 template
2 squeegees
3 solder paste
4 stencil openings
5 pads
6 carrier substrate
7 coating
8 plasma deposition
9 interior surfaces
10 top
11 bottom

Claims

1. A method for improving the transfer of additional material ( 3 ) to a carrier ( 6 ), in which a template ( 1 ) is used which has one or more openings ( 4 ) for a structured transfer of the additional material ( 3 ) to the carrier ( 6 ), characterized in that at least on inner surfaces ( 9 ) of the openings ( 4 ) a coating ( 7 ) is applied, which has a lower adhesive force than the additional material ( 3 ) than the uncoated inner surfaces ( 9 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the coating ( 7 ) is also applied to an upper ( 10 ) and / or a lower surface ( 11 ) of the template ( 1 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a doctor blade ( 2 ) for introducing the additional material ( 3 ) into the openings ( 4 ) of the template ( 1 ) at least on a doctor blade surface in contact with the additional material ( 3 ) a coating ( 7 ) is provided which has a lower adhesive force than the additional material ( 3 ) than the uncoated doctor blade surface.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the coating ( 7 ) is applied by plasma deposition ( 8 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the coating ( 7 ) is applied with a layer thickness which corresponds essentially to a roughness depth of the surfaces to be coated.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the coating ( 7 ) is applied such that it has a gradient in the chemical composition over the layer thickness.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the surfaces to be coated are smoothed before the coating ( 7 ) is applied.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the surfaces to be coated are subjected to a plasma pretreatment before the coating ( 7 ) is applied.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the coating ( 7 ) is applied with a low-pressure plasma process.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that as a coating ( 7 ) a siloxane layer, a hydrocarbon layer, a fluorocarbon layer or a layer of mixtures of the aforementioned substances is applied.

11. The method according to any one of claims 1 to 10 for improving the transfer of solder paste, conductive paste or adhesive as an additional material ( 3 ) in a printing process on a circuit carrier ( 6 ).

12. Template for the structured transfer of additional material ( 3 ) to a carrier ( 6 ), in particular for printing processes, which has one or more openings ( 4 ) for transferring the additional material ( 3 ) to the carrier ( 6 ), characterized in that that at least inner surfaces ( 9 ) of the openings ( 4 ) have a coating ( 7 ) which has a lower adhesive force than the additional material ( 3 ) than the uncoated inner surfaces ( 9 ).

13. Template according to claim 12, characterized in that an upper ( 10 ) and / or a lower surface ( 11 ) of the template ( 2 ) also carry the coating ( 7 ).

14. Template according to claim 12 or 13, characterized in that the coating ( 7 ) has a layer thickness which corresponds essentially to a roughness depth of the coated surfaces before they are coated.

15. Template according to one of claims 12 to 14, characterized in that the coating ( 7 ) is a siloxane layer, a hydrocarbon layer, a fluorocarbon layer or a layer of mixtures of the aforementioned substances.

16. Template according to one of claims 12 to 15, characterized in that the coating ( 7 ) has a gradient in the chemical composition over the layer thickness.