DE10202746A1

DE10202746A1 - Werkzeug zum Auftragen oder Aufstempeln eines Klebstoffes auf ein Substrat und damit durchgeführtes Verfahren

Info

Publication number: DE10202746A1
Application number: DE10202746A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kugler; Udo Freitag; Joachim Dutzi
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: FR2835204B1; CH696294A5; DE10202746B4; FR2835204A1

Abstract

Es wird ein Werkzeug (11) zum Auftragen oder Aufstempeln eines Klebstoffes auf ein Substrat (10) und ein damit durchgeführtes Verfahren vorgeschlagen, wobei das Werkzeug (11) einen Transferbereich (12, 13) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass bei einem Eintauchen des Transferbereiches (12, 13) in ein Klebstoffbett der Klebstoff (14) auf der Oberfläche des Transferbereiches (12, 13) haftet, und wobei der Transferbereich (12, 13) weiter derart ausgebildet ist, dass bei einer Annäherung oder einer Berührung des mit dem Klebstoff (14) behafteten Bereiches des Transferbereiches (12, 13) an ein Substrat (10) ein zumindest teilweiser Übertrag des an dem Transferbereich (12, 13) haftenden Klebstoffes (14) auf die Oberfläche des Substrates (10) erfolgt. Weiter ist vorgesehen, dass das Werkzeug (11) zumindest bereichsweise mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt ein lokales Auftragen oder Aufstempeln kleiner Klebstoffmengen auf verschiedene Substrate (10) oder verschiedene Stellen des Substrates (10) in Form von Übertragunszyklen, wobei mindestens einhundert Übertragungszyklen ohne zwischenzeitliche Reinigung des Werkzeuges (11) durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Auftragen oder Aufstempeln eines Klebstoffes auf ein Substrat sowie ein Verfahren zum lokalen Auftragen oder Aufstempeln kleiner Klebstoffmengen mit einem solchen Werkzeug nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Zum Auftragen von Klebstoffen bzw. Klebstoffpunkten auf Substrate wie Platinen ist die sogenannte PIN-Transfertechnik oder "Nadel"-Transfertechnik mit Werkzeugen aus Metall oder Hartmetall bekannt. Dabei wird das Werkzeug in ein zuvor ausgerakeltes Klebstoffbett eingetaucht, so dass bei einem nachfolgenden Herausziehen des Werkzeuges eine bestimmte Menge an Klebstoff durch das Werkzeug aufgenommen wird, der anschließend durch Kontakt oder Annäherung insbesondere in Form eines Klebstoffpunktes auf ein Substrat aufgebracht wird.
Bei dieser Technik ist nachteilig, dass sich nach einiger Zeit bzw. einigen Wiederholungen dieses Übertragungszykluses in erheblichem Maße Klebstoff an dem Stempelwerkzeug anlagert, was zunehmend zum Applizieren unregelmäßiger Klebstoffmengen und unregelmäßiger Formen der aufgebrachten Klebstoffpunkte führt. Insofern ist es bisher erforderlich, das eingesetzte Werkzeug nach einigen Zyklen, beispielsweise 50 Zyklen, zu reinigen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Werkzeug und das erfindungsgemäße Verfahren haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die aufgetragene bzw. auf das Substrat übertragene Klebstoffmenge auch bei kleinsten Punktgrößen deutlich reproduzierbarer ist, was zu einem wesentlich stabileren und kostengünstigeren Übertragungsprozess führt und die Fertigungsqualität erheblich erhöht. Zudem erspart man sich durch Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeuges eine häufige Reinigung des Werkzeuges, was zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer vereinfachten Fertigung führt. Daneben kann das erfindungsgemäße Verfahren nun auch bei Viskositätsschwankungen des übertragenen Klebstoffes, die vielfach unvermeidbar sind, zuverlässig und stabil durchgeführt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
So hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Antihaftbeschichtung aus einem Kunststoff mit niedriger Oberflächenspannung wie Teflon oder aus einem Hartstoff wie diamantartigem Kohlenstoff besteht. Besonders vorteilhaft ist das Aufbringen einer Teflonbeschichtung durch Besprühen eines Werkzeuges, das bevorzugt aus einem Metall, insbesondere einem Hartmetall besteht.
Der Transferbereich des Werkzeuges, der mit dem zu übertragenden Klebstoff in Kontakt kommt bzw. der den daran anhaftenden Klebstoff auf das Substrat durch Berühren mit diesem oder Annäherung an dieses überträgt, ist bevorzugt stabförmig, nadelförmig (PIN-förmig) oder quaderförmig ausgebildet. Auf diese Weise bildet sich vorteilhaft auf dem Substrat ein mit Klebstoff versehener Bereich aus, der in Draufsicht zumindest näherungsweise punktförmig ist.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn eine Mehrzahl von Transferbereichen vorgesehen ist, mit denen bei einer Annäherung oder Berührung des Werkzeuges an das Substrat der Klebstoff auf einer Mehrzahl von Bereiche der Oberfläche des Substrates gleichzeitig transferierbar ist.
Schließlich hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn lediglich ein Teil des Transferbereiches, insbesondere der im Wesentlichen bei der Annäherung oder Berührung des Werkzeuges an das Substrat senkrecht zu diesem orientierte Oberflächenbereich oder die Flanken des Werkzeuges mit der Antihaftbeschichtung versehen sind. Dies führt vorteilhaft einerseits zu einer ausreichenden Haftung des Klebstoffes an dem Werkzeug beim Transfer, und verhindert andererseits ein unerwünschtes Verkleben des Werkzeuges oder ein Festhaften von Klebstoff an dem Werkzeug nach dem Transfer bzw. einer Vielzahl von Übertragungszyklen.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist insgesamt den Vorteil auf, dass der Übertragungszyklus mindestens 300 Mal wiederholbar ist, ohne dass dazwischen eine Reinigung des Werkzeuges erforderlich ist.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein bereichsweise mit einer Antihaftbeschichtung versehenes Werkzeug beim Übertragen von Klebstoff auf ein Substrat nach 350 Zyklen und Fig. 2 ein entsprechendes Werkzeug ohne Antihaftbeschichtung, ebenfalls nach 350 Zyklen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung geht von einem Werkzeug 11 aus einem Metall oder Hartmetall aus, das einseitig zwei PIN-förmige, quaderförmige, nadelförmige oder stabförmige Transferbereiche 12, 13 aufweist. Mit diesem Werkzeug 11 wird dann über ein PIN- Transferverfahren Klebstoff auf ein Substrat 10 wie eine mit Leiterbahnen versehene Platine, eine Kunststoffoberfläche, eine Metalloberfläche oder ein Waferoberfläche übertragen.
Dazu wird das Werkzeug 11 mit den Transferbereichen 12, 13 in ein ausgerakeltes Klebstoffbett eingetaucht, so dass ein Klebstoff 14 bereichsweise an dem Transferbereich 12, 13 des Werkzeuges 11 haftet, der danach durch Annäherung des Werkzeuges 11 an das Substrat 10 oder durch Berühren von Werkzeug 11 und Substrat 10 auf dieses übertragen wird. Dabei bilden sich auf dem Substrat 10 zumindest näherungsweise punktförmige Bereiche 15 aus, die mit dem Klebstoff 14 versehen sind.
Das Werkzeug 11 und die Transferbereiche 12, 13 sind im erläuterten Beispiel so dimensioniert, dass zwei Klebstoffpunkte gleichzeitig erzeugt werden, die jeweils einen Durchmesser von 0,2 mm bis 2 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 1,5 mm, aufweisen.
Das Werkzeug 11 ist weiter zumindest im Bereich der in den Klebstoff eintauchenden Transferbereiche 12, 13 oberflächlich mit einer Antihaftbeschichtung, vorzugsweise einer Teflonbeschichtung, versehen. Diese Teflonbeschichtung wurde beispielsweise durch Besprühen des Werkzeuges 11 in den entsprechenden Bereichen mit einem üblichen Teflon-Spray oder einem anderen üblichen Beschichtungsverfahren aufgebracht.
Im Übrigen sei betont, dass sich neben Teflon auch andere Materialien wie Hartstoffe für die Antihaftbeschichtung eignen, wobei bei der Auswahl des Materials der Antihaftbeschichtung darauf zu achten ist, dass die Chemie des eingesetzten Klebstoffes 14 durch die Antihaftbeschichtung nicht beeinflusst wird.
Die Fig. 2 zeigt ein zur Fig. 1 analoges Werkzeug 11, bei dem jedoch auf Aufbringen der Antihaftbeschichtung verzichtet worden ist. In diesem Fall erkennt man, dass nach 350 Übertragungszyklen, d. h. einem 350-fachen Wiederholen des Eintauch- bzw. Aufbringzykluses, das gesamte Werkzeug 11 mit dem Klebstoff 14 verklebt ist, so dass ein definierter Auftrag des Klebstoffes 14 in Form der punktförmigen Bereiche 15 entsprechend Fig. 1 nicht mehr erfolgen kann.
Demgegenüber ist im Fall der Fig. 1, die dieses Werkzeug 11 mit Antihaftbeschichtung ebenfalls nach 350 Zyklen zeigt, eine Reinigung noch nicht erforderlich.
Im Übrigen sei noch erwähnt, dass im Rahmen eines Übertragungszykluses das Werkzeug 11 zunächst teilweise, d. h. mit den Transferbereichen 12, 13, in ein ausgerakeltes Klebstoffbett, eingetaucht wird, danach aus dem Klebstoffbett wieder herausgezogen wird, und schließlich derart an die Oberfläche des Substrates 10 angenähert oder mit dieser in Kontakt gebracht wird, dass an dem Werkstoff 11 haftender Klebstoff 14 auf das Substrat 10 übertragen wird.

Claims

1. Werkzeug zum Auftragen oder Aufstempeln eines Klebstoffes auf ein Substrat, wobei das Werkzeug (11) mindestens einen Transferbereich (12, 13) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass bei einem Eintauchen des Transferbereiches (12, 13) in ein Klebstoffbett der Klebstoff (14) zumindest bereichsweise auf der Oberfläche des Transferbereiches (12, 13) haftet, und wobei der Transferbereich (12, 13) weiter derart ausgebildet ist, dass bei einer Annäherung oder einer Berührung des mit dem Klebstoff (14) behafteten Bereiches des Transferbereiches (12, 13) an ein Substrat (10) ein zumindest teilweiser Übertrag des an dem Transferbereich (12, 13) haftenden Klebstoffes (14) auf die Oberfläche des Substrates (10) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (11) in dem Transferbereich (12, 13) zumindest bereichsweise mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung eine Teflonbeschichtung oder eine Beschichtung mit diamantartigem Kohlenstoff ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest in dem Transferbereich (12, 13) aus einem Metall oder Hartmetall besteht.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transferbereich (12, 13) stabförmig, nadelförmig, quaderförmig oder PIN-förmig ausgebildet ist.

5. Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Transferbereichen (12, 13) vorgesehen ist, mit denen bei einer Annäherung oder Berührung des Werkzeuges (11) an das Substrat (10) der Klebstoff (14) auf eine Mehrzahl von Bereichen (15) der Oberfläche des Substrates (10) gleichzeitig transferierbar ist.

6. Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transferbereich (12, 13) derart ausgebildet ist, dass bei einer Annäherung des Werkzeuges (11) an das Substrat (10) oder einer Berührung des Substrates (10) durch das Werkzeug (11) ein punktförmiger, mit Klebstoff (14) versehener Bereich (15) auf dem Substrat (10) ausbildet.

7. Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Teil des Transferbereiches (12, 13), insbesondere die im Wesentlichem bei der Annäherung oder Berührung des Werkzeuges (11) an das Substrat (10) senkrecht zu diesem orientierten Oberflächenbereiche oder Flanken des Transferbereiches des Werkzeuges (11), mit der Antihaftbeschichtung versehen sind.

8. Verfahren zum lokalen Auftragen oder Aufstempeln kleiner Klebstoffmengen auf ein Substrat (10) mit einem Werkzeug (11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (11) im Laufe eines Übertragungszyklus in ein insbesondere ausgerakeltes Klebstoffbett teilweise eingetaucht, danach aus dem Klebstoffbett herausgezogen und derart an die Oberfläche eines Substrates (10) angenähert oder mit dieser in Kontakt gebracht wird, dass an dem Werkzeug (11) haftender Klebstoff auf das Substrat (10) insbesondere als Klebstoffpunkt übertragen wird, und wobei dieser Übertragungszyklus an unterschiedlichen Stellen des Substrates (10) oder mit unterschiedlichen Substraten (10) mindestens einhundert Mal wiederholt wird, ohne dass zwischenzeitlich eine Reinigung des Werkzeuges (11) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungszyklus mindestens dreihundert Mal wiederholt wird, ohne dass zwischenzeitlich eine Reinigung des Werkzeuges (11) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Werkzeug (11) zumindest näherungsweise ein Klebstoffpunkt (15) auf das Substrat (10) übertragen wird, der einen Durchmesser von 0,05 mm bis 2 mm, insbesondere 0,2 mm bis 1,0 mm, aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoffübertrag auf das Substrat (10) in PIN-Transfertechnik erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (14) auf eine insbesondere mit Leiterbahnen versehene Platine, eine Kunststoffoberfläche, eine Metalloberfläche oder eine Waferoberfläche als Substrat (10) aufgetragen wird.