СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАФАРЕТНОЙ ПЕЧАТНОЙ ФОРМЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК G03F7/12 

Группа изобретений относится к области электронной техники и может быть использована в производстве газоразрядных индикаторных панелей.

Известен способ изготовления печатной формы, заключающийся в натяжении сетчатой основы на раму, послойном нанесении слоев фотоэмульсии, сушке каждого слоя, экспонировании и проявлении (Аверьянов В.В. Шелкография. Практическое пособие. М.: Издательский дом "Гамма", 1998).

Недостатком известного способа является техническая сложность формирования копировального слоя на сетчатой основе и невозможность получения копировального слоя толщиной 0,5 мм и более.

Известен способ изготовления трафаретной печатной формы с использованием капиллярных пленок (Ю.Потапов, У.Потапова. Мир трафаретной печати: Практическое пособие. -М.: OOO "Гелла-Принт", 2001 - 112с.).

К недостаткам его следует отнести невозможность получения копировального слоя с надсетчатой основой толщиной 0,1 мм и более и низкая тиражестойкость изготовленной согласно этому способу трафаретной печатной формы.

Наиболее близкие к заявленному изобретению по первому варианту является способ изготовления трафаретной печатной формы, заключающийся в формировании на сетчатой основе путем экспонирования через фотошаблон жидкой фотополимеризующейся композиции (ЖФПК) опорных элементов в виде растровой структуры, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, а высота, определяемая глубиной пробельных мест фотошаблона, равна заданной толщине копировального слоя трафаретной печатной формы, размещении рабочего фотошаблона на опорных элементах, совмещении их с пробельньми местами рабочего фотошаблона, заполнении ячеек сетчатой основы и промежутков между опорными ЖФПК, экспонировании и проявлении (патент РФ № 1817579, G 03 F 7/12, B 41 C 1/14,1994 - прототип первого варианта).

Недостатком данного способа является то, что при его осуществлении используют рельефный фотошаблон, который не позволяет формировать опорные элементы с высокой точностью и плотностью расположения. Кроме этого, рельефный фотошаблон трудоемок в изготовлении.

Наиболее близким к заявленному изобретению по второму варианту является способ изготовления трафаретной печатной формы, заключающийся в размещении на сетчатой основе рабочего фотошаблона, заполнении ячеек сетчатой основы ЖФПК, экспонировании и проявлении (Приборы и системы управления, 1979, № 7, стр.35 - прототип второго варианта).

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает в трафаретной печатной форме формирование копировального слоя большой толщины и низкая тираже-стойкость изготовленной этим способом трафаретной печатной формы.

Задачей изобретений является создание способов, позволяющих изготавливать печатные формы, копировальный слой которых выполнен с высокой точностью, имеет большую толщину и печатные элементы сложной геометрической формы, расположенные с высокой плотностью.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе изготовления трафаретной печатной формы по первому варианту, заключающемся в формировании на сетчатой основе путем экспонирования через фотошаблон ЖФПК опорных элементов в виде растровой структуры, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, а высота, определяемая глубиной пробельных мест фотошаблона, равна заданной толщине копировального слоя трафаретной печатной формы, размещении рабочего фотошаблона на опорных элементах, совмещении их с пробельными местами рабочего фотошаблона, заполнении ячеек сетчатой основы и промежутков между опорными элементами ЖФПК, экспонировании и проявлении, опорные элементы формируют через плоский фотошаблон с пробельными местами в виде сквозных отверстий.

Использование плоского фотошаблона для формирования опорных элементов позволяет изготовить трафаретные печатные формы с копировальным слоем большой толщины с печатающими элементами, имеющими сложный геометрический рисунок, высокую точность и плотность расположения.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе изготовления трафаретной печатной формы согласно второму варианту, заключающемся в размещении на сетчатой основе рабочего фотошаблона, заполнении ячеек сетчатой основы ЖФПК, экспонировании и проявлении, первоначально на сетчатой основе размещают плоский фотошаблон со сквозными отверстиями, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, а глубина равна заданной толщине копировального слоя трафаретной печатной формы, размещают на плоском фотошаблоне рабочий фотошаблон, расположение пробельных мест которого соответствует расположению сквозных отверстий плоского фотошаблона, с размерами пробельных мест не более размеров сквозных отверстий плоского фотошаблона, заполняют ЖФПК ячейки сетчатой основы и сквозные отверстия плоского фотошаблона, после чего проводят экспонирование и проявление.

Способ изготовления трафаретной печатной формы согласно второму варианту также позволяет получить трафаретные печатные формы с копировальным слоем большой толщины, с печатающими элементами, имеющими сложный геометрический рисунок, высокую точность и плотность расположения.

Использование плоского фотошаблона со сквозными отверстиями и рабочего фотошаблона с печатающими элементами в едином технологическом цикле обеспечивает сокращение количества операций и упрощение технологического процесса при сохранении точности и плотности размещения элементов.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два данных способа решают одну и ту же задачу - изготовление трафаретных печатных форм, копировальный слой которых выполнен с высокой точностью, имеет большую толщину и печатные элементы сложной геометрической формы, расположенные с высокой плотностью, принципиально одним и тем же путем - формированием копировального слоя с использованием плоского фотошаблона со сквозными отверстиями, и являются равноценными для создания трафаретной печатной формы с высокими техническими характеристиками, и не могут быть объединены обобщающими признаками.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы однообъектных изобретений, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленной группы изобретений, а определение из перечня выявленных аналогов прототипов, заявленных способов позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из заявленных способов соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия каждого из объектов заявленной группы изобретений требованию изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками для каждого из объектов, заявленной группы изобретений, результаты которого показывают, что каждый из объектов заявленной группы изобретений не следуют для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. не выявлены технические решения, в которых высокое качество формирования копировального слоя трафаретной печатной формы обеспечивалось бы за счет использования в процессе изготовления плоского фотошаблона со сквозными отверстиями.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Заявленная группа изобретений поясняется чертежами.

На фиг.1 и фиг.2 представлены основные этапы процесса изготовления трафаретной печатной формы согласно первому и второму вариантам способа соответственно.

Способ изготовления трафаретной печатной формы по первому варианту заключается в следующем. Первоначально формируют опорные элементы. Для этого (фиг.1,а) на твердой, ровной, плоской подложке 1, например стеклянной пластине, последовательно размещают плоскую, сплошную, прозрачную для УФИ пленку 2 (полиэфирную, полиамидную и т.д.), плоский фотошаблон 3 со сквозными отверстиями, сетчатую основу 4 трафаретной печатной формы печатающей стороной на плоский фотошаблон 3. На противоположную сторону сетчатой основы 4, например, поливом наносят ЖФПК 5, размещают на ней пленку и с помощью ракеля, валика и т.д. ЖФПК 5 равномерно распределяют по рабочему полю плоского фотошаблона 3.

Пленка 2 ограничивает с одной стороны сквозные отверстия плоского фотошаблона 3 и исключает подтекание под пленку ЖФПК при ее распределении (разравнивании). При разравнивании ЖФПК она должна полностью заполнить ячейки сетчатой основы 4 и сквозные отверстия плоского фотошаблона 3.

Плоский фотошаблон 3 изготавливается из плоского не прозрачного для видимой области света и ультрафиолетового излучения (УФИ) материалов, таких как лента, фольга из металла, пленка из пластмассы, пластины из стеклопластика и т.д. Выбор толщины плоского фотошаблона определяет высоту опорных элементов и равен заданной толщине копировального слоя, расположенного над сетчатой основой трафаретной печатной формы. Сквозные отверстия формируют любым известньм способом, например штамповой, травлением, сверлением, фрезерованием и т.д. В плоском фотошаблоне они должны быть выполнены с шагом, кратным шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, и размером не более размера пробельных мест рабочего фотошаблона. Их геометрические и точностные размеры задаются техническими требованиями на печатные элементы трафаретной печатной формы и определяются технологией и оборудованием для их формирования.

Пленка 6, с помощью которой ЖФПК 5 равномерно распределяется по рабочему полю плоского фотошаблона 3, должна быть достаточно тонкой (≤100 мкм) и обеспечивать ровное нанесение слоя ЖФПК 5. Толстая пленка 6 (>100 мкм) не дает нужные параметры точности и однородности слоя ЖФПК 5, что приводит к увеличению разброса по высоте опорных элементов.

ЖФПК 5 должна обладать необходимой разрешающей способностью, вязкостью и способностью полимеризоваться на всю глубину сквозных прорезей плоского фотошаблона 3 и ячеек сетчатой основы 4 трафаретной печатной формы.

Перед экспонированием плоский фотошаблон 3 должен быть расположен на сетчатой основе 4 в рабочей зоне трафаретной печатной формы с печатающей стороны, равномерно и плотно прижат к сетчатой основе по всему рабочему полю.

Экспонирование (фиг.1,б) проводят со стороны плоского фотошаблона 3 в течение времени, достаточном для полной полимеризации ЖФПК 5 в сквозных отверстиях плоского фотошаблона 3 и ячейках сетчатой основы 4. Затем пленки 2 и 6 и плоский фотошаблон 3 удаляют, а неотвержденную ЖФПК вымывают проявочной жидкостью (водой, водным раствором поверхностно-активного вещества, водным щелочньм раствором и т.д.)

В результате получают сетчатую основу 4, находящуюся на ней ЖФПК 5 в заполимеризованном состоянии, образующую опорные элементы 7 (фиг.1,в), в виде растровой структуры, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона 9, а высота равна глубине сквозных отверстий плоского фотошаблона 3 и толщине копировального слоя трафаретной печатной формы. Кратность шага определяется экспериментально и зависит от плотности расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, величины прогиба рабочего фотошаблона при заполнении и разравнивании ЖФПК и требования по точности толщины копировального слоя.

Вторым этапом изготовления трафаретной печатной формы является формирование печатающих элементов. На твердую, плоскую подложку, например ранее использованную стеклянную пластину 1 (фиг.1,г), размещают рабочий фотошаблон 9. В качестве рабочего фотошаблона 9 используют различные фотопленки и стеклянные фотопластины. На рабочий фотошаблон накладывают сетчатую основу 4 с опорными элементами 7 так, чтобы опорные элементы 7 совместились с пробельными местами рабочего фотошаблона 9. На обратную сторону сетчатой основы 4, например, поливом наносят ЖФПК 10, накрывают ее пленкой 6 и ракелем или валиком равномерно распределяют ЖФПК 10 под пленкой 6 по всей поверхности рабочего фотошаблона 9. Экспонируют со стороны рабочего фотошаблоне 9 (фиг.1,д). Время экспонирования должно быть достаточным для полного отверждения ЖФПК 10 и получения печатных элементов с требуемой геометрией и точностью. После этого проводят проявление в проявочном растворе и сушку. В результате получают высококачественную трафаретную печатную форму 11 (фиг.1,е) с печатающими элементами требуемой формы, геометрии и точности, при этом толщина копировального слоя над сетчатой основой 4 равна высоте опорных элементов 7 или глубине сквозных отверстий в плоском фотошаблоне 3.

Согласно второму варианту способа изготовления трафаретной печатной формы (фиг.2,а) на подложке, например, стеклянной пластины 1 размещают рабочий фотошаблон 9, на него помещают плоский фотошаблон 3 со сквозными отверстиями, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, а глубина равна заданной толщине копировального слоя трафаретной печатной формы. Кратность шага, как и в первом варианте способа, определяется экспериментально и зависит от плотности расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, величины прогиба рабочего фотошаблона при заполнении и разравнивании ЖФПК и требований, предъявляемых к точности формирования толщины копировального слоя. Совмещают пробельные места рабочего фотошаблона 9 со сквозными отверстиями плоского фотошаблона 3. Затем накладывают сетчатую основу 4 трафаретной печатной формы печатающей стороной на плоский фотошаблон 3. На обратную сторону сетчатой основы 4, например, поливом наносят ЖФПК 5, через пленку 6 с помощью ракеля равномерно распределяют ее по всему рабочему полю рабочего фотошаблона 9, заполняя ячейки сетчатой основы 4 и сквозные отверстия плоского фотошаблона 3. Затем проводят экспонирование со стороны рабочего фотошаблона (фиг.2,б) и проявление, как описано в первом варианте способа, для получения трафаретной печатной формы 11 (фиг.2,в).

Достоинством этого варианта способа является совмещение операций формирования печатающих элементов трафаретной печатной формы с использованием плоского и рабочего фотошаблонов в один цикл. Однако при этом размеры пробельных мест рабочего фотошаблона должны либо совпадать, либо быть меньше размеров сквозных отверстий плоского фотошаблона.

Если размеры сквозных отверстий плоского фотошаблона будут меньше пробельных мест рабочего фотошаблона, то геометрические размеры печатающих элементов трафаретной печатной формы будут отличаться и не будут соответствовать геометрическим размерам печатных элементов на рабочем фотошаблоне.

Пример конкретного выполнения способа изготовления трафаретной печатной формы согласно первому варианту

На плоскую стеклянную пластину размером 40×50 см последовательно размещают полиэтителентерефталатную (ПЭТФ) пленку толщиной 100 мкм и размером 40×50 см; плоский фотошаблон, изготовленный методом фотохимического фрезерования из металлической ленты сплава 47НД толщиной 0,1 мм со сквозными отверстиями в виде прямоугольников размером 0,15×2,0 мм, шагом по оси "X" - 1,0 мм, по оси "Y" - 3 мм и соответственно количеством элементов 192 и 64; сетчатую основу печатающей стороной к плоскому фотошаблону.

На сетчатую основу с противоположной стороны поливом наносят ЖФПК типа "Ликофот - Тр", накрывают ПЭТФ пленкой толщиной 50 мкм и равномерно распределяют ЖФПК по всему рабочему полю плоского фотошаблона с помощью ракеля. Экспонируют УФИ со стороны плоского фотошаблона в течение 7 мин. ПЭТФ пленки и плоский фото-шаблон удаляют, промывают проявляющим раствором, содержащим поверхностно-активное вещество и соду.

В результате на сетчатой основе сформированы опорные элементы размером, формой и шагом расположения, соответствующие сквозным отверстиям плоского фотошаблона.

Затем на сетчатой основе с опорными элементами располагают рабочий пленочный фотошаблон. Рабочий пленочный фотошаблон имеет рисунок в виде матрицы, размер ячейки 0,8×2,8 мм, ширина перемычки - 0,2 мм, шаг по оси "X" - 1,0 мм по оси "Y" - 3,0 мм, количество элементов соответственно 192 и 64. Совмещают пробельные места на рабочем пленочном фотошаблоне с опорными элементами на сетчатой основе. Повторно наливают на противоположную сторону сетчатой основы ЖФПК, накрывают ПЭТФ пленкой толщиной 50 мкм, разравнивают ее с помощью ракеля по всему рабочему полю. Облучение УФИ проводят со стороны рабочего пленочного фотошаблона в течение 7 мин. Пленка и рабочий пленочный фотошаблон удаляют. Проводят проявление и сушку так же, как на этапе формирования опорных элементов.

Изготовленная таким образом трафаретная печатная форма имеет толщину копировального слоя над сетчатой основой с печатающей стороны - 0,1±0,008 мм, ширину перемычки матрицы печатающих элементов - 0,2±0,015 мм, размер ячейки матрицы - (0,8±0,015)×(2,8±0,02) мм, количество элементов - 192 (по оси "X") и 64 (по оси "Y") и шаг соответствен 1,0 мм и 3,0 мм. Трудоемкость изготовления данной трафаретной печатной формы - 2 н/ч.

Изготовить трафаретную печатную форму с указанными характеристиками согласно известному способу-прототипу не представляется возможным, так как точность формирования рельефного фотошаблона не позволяет обеспечить высокую точность нанесения копировального слоя.

Пример конкретного выполнения способа изготовления трафаретной печатной формы согласно второму варианту.

На плоской стеклянной пластине размером 40×50 см располагают рабочий пленочный фотошаблон с пробельными местами в виде полос шириной 4,0 мм, шагом - 6 мм, длиной 192 мм, количеством полос - 66.

Затем на него накладывают плоский фотошаблон, изготовленный из металлической ленты сплава 47НД, толщиной 0,4 мм со сквозными прорезями в виде полос шириной 4,2 мм, длиной 192 мм, шагом 6 мм, количество 66, совмещают пробельные места рабочего пленочного фотошаблона со сквозными отверстиями плоского фотошаблона таким образом, чтобы печатающие элементы полностью перекрыли промежутки между сквозными отверстиями плоского фотошаблона. Располагают на рабочем пленочном фотошаблоне сетчатую основу.

На сетчатую основу с противоположной стороны поливом наносят ЖФПК типа "Ликофот - Тр", накрывают ее ПЭТФ пленкой толщиной 50 мкм и равномерно распределяют по всему рабочему полю плоского фотошаблона. Экспонируют УФИ со стороны рабочего пленочного фотошаблона в течение 12 мин. Пленку и оба фотошаблона удаляют и проводят проявление в водном растворе, как в примере по первому варианту способа.

Изготовленная таким образом трафаретная печатная форма имеет толщину копировального слоя над сеткой с печатающей стороны - 0,4±0,05 мм, ширину полос 2±0,08 мм, шаг между ними 6 мм, длина 192 мм. Ее трудоемкость изготовления составляет 1,5 н/ч.

Изготовление трафаретных печатных форм с указанными техническими характеристиками известным способом-прототипом не представляется возможным, т.к. толщина копировального слоя в известном способе формируется и определяется толщиной ЖФПК, находящейся между рабочим пленочным фотошаблоном и сетчатой основой.

Таким образом, заявленная группа изобретений позволяет изготавливать трафаретные печатные формы, копировальный слой которых над сетчатой основой с печатающей стороны имеет большую толщину, печатающие элементы сложной геометрической формы, сформированные с высокой точностью и плотностью расположения.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве газоразрядных индикаторных панелей. Формирование копировального слоя в трафаретной печатной форме с большой толщиной, точностью, с печатными элементами сложной геометрической формы, расположенными с высокой плотностью, достигается за счет использования для нанесения копировального слоя плоского фотошаблона со сквозными отверстиями. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления трафаретной печатной формы, заключающийся в формировании на сетчатой основе путем экспонирования через фотошаблон жидкой фотополимеризующейся композиции опорных элементов в виде растровой структуры, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, а высота, определяемая глубиной пробельных мест фотошаблона, равна заданной толщине копировального слоя трафаретной печатной формы, размещении рабочего фотошаблона на опорных элементах, совмещении их с пробельными местами рабочего фотошаблона, заполнении ячеек сетчатой основы и промежутков между опорными элементами жидкой фотополимеризующейся композицией, экспонировании и проявлении, отличающийся тем, что опорные элементы формируют через плоский фотошаблон с пробельными местами в виде сквозных отверстий.2. Способ изготовления трафаретной печатной формы, заключающийся в размещении на сетчатой основе рабочего фотошаблона, заполнении ячеек сетчатой основы жидкой фотополимеризующейся композицией, экспонировании и проявлении, отличающийся тем, что первоначально на сетчатой основе размещают плоский фотошаблон со сквозными отверстиями, шаг расположения которых кратен шагу расположения пробельных мест рабочего фотошаблона, а глубина равна толщине копировального слоя трафаретной печатной формы, размещают на плоском фотошаблоне рабочий фотошаблон, расположение пробельных мест которого соответствует расположению сквозных отверстий плоского фотошаблона, с размерами пробельных мест не более размеров сквозных отверстий плоского фотошаблона, заполняют жидкой фотополимеризующейся композицией ячейки сетчатой основы и сквозные отверстия плоского фотошаблона, после чего проводят экспонирование и проявление.