DE10053410C1 - Schleifanlage und Verfahren zum differenzierten Schleifen einer mit einem leitfähigem Material beschichteten Platte für Leiterplatinen - Google Patents

Abstract

Schleifanlage 1 und Verfahren zum differenzierten Schleifen einer beschichteten Platte 2. Die Schleifanlage 1 weist auf: eine Messeinrichtung 1, von welcher die Dicke der auf der Platte 2 vorgesehenen Schicht 6 an unterschiedlichen Plattenpositionen messbar ist, eine Steuervorrichtung 50, an welche die Messeinrichtung 3 zur Übermittlung der erfassten Schichtdicken angeschlossen ist und von welcher gemäß der erfassten Schichtdicken und der zugehörigen Plattenpositionen Schleifparameter ermittelbar sind, die den jeweiligen Plattenpositionen zugeordnet sind, und eine an die Steuervorrichtung 50 angeschlossene Schleifeinrichtung 20 mit wenigstens einem Schleifgerät 21, das ein bewegbares Schleifmittel 22 mit einer Schleiffläche 24 zur schleifenden Bearbeitung der Platte 2 aufweist, und einer Führungseinrichtung 28, mittels welcher das jeweilige Schleifgerät 21 parallel zur Plattenfläche in einander kreuzende Richtungen sowie quer zur Plattenfläche geführt bewegbar ist. Die Abmessungen der Schleiffläche 24 des Schleifmittels 22 sind in ihren sämtlichen Durchmesserrichtungen kleiner als die Längs- und Breitenabmessung der Platte 2. Die Schleifeinrichtung 20 ist mittels der Steuervorrichtung 50 derart betreibbar, dass von dem Schleifgerät 21 im Bereich der jeweiligen Plattenpositionen gemäß der zugehörigen Schleifparameter mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifanlage sowie ein Verfahren zum Schleifen einer mit einem leitfähigen Material beschichteten Platte für Leiterplatinen.

Bei der Herstellung von Leiterplatten und Paketen von Leiterplatten, welche Pakete dann ihrerseits wiederum eine Platte ausbilden, wird auf die Leiterplatte eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere eine Kupferschicht, aufgebracht, aus welcher die Leiterstruktur ausgebildet wird, insbesondere mittels Ätzens.

Um beim Ätzen der Leiterbahnen ein zu starkes Unterwandern derselben durch das Ätzmittel zu verhindern sowie um insgesamt dünne Leiterplatten und damit auch dünne Leiterplatten-Pakete zu erzielen, sind möglichst dünne Kupferschichten mit gleichbleibender Schichtdicke auf einer Leiterbasisplatte gewünscht. Für die Herstellung von Leiterplatten und Leiterplatteninnenlagen mit besonders feinen Leiterzügen (lines) und kleinen Freiflächen (spaces) zwischen den Leiterzügen ist es erforderlich, dass die zuvor aufgebrachte Kupferschicht eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke aufweist. Dies ist insbesondere wichtig, da andernfalls beim Ätzen der Strukturen auf Grund unterschiedlicher Dicken eine Unterwanderung der Leiterzüge auftreten kann, welche später zu Leiterbahndeformierungen und sogar zu Brüchen (Unterbrechungen) oder im anderen Fall auf Grund örtlich zu dicker Schichten die Freiflächen nicht genügend ausgeätzt werden, was zur Kurschlussbildung führen kann. Eine solch gleichmäßig dünne, insbesondere im µm-Bereich liegende, Kupferschicht ist jedoch durch Beschichten nur sehr aufwendig zu erreichen. Daher werden die Platten nach dem Aufbringen der Kupferschicht in der Regel geschliffen, um damit die gewünschten kleinen und gleichmäßigeren Schichtdicken zu erzielen.

Aus der EP 0 336 059 B1 ist ein Schleifgerät zum Schleifen einer Platte bekannt, bei der ein im wesentlichen rechteckiges Schleifmittel mittels eines Exzenterantriebs bewegt wird, während die Platte an dem Schleifmittel vorbeitransportiert wird. Das Schleifmittel erstreckt sich hierbei mit seiner Länge über die komplette Plattenbreite hinweg. Mit diesem Schleifgerät werden auch globale Unebenheiten der Platte, wie zum Beispiel Verwölbungen, plangeschliffen, so dass eine insgesamt ebene Plattenoberfläche erreicht wird. Falls auf der Oberseite der Platte eine Beschichtung vorgesehen ist, kann die Platte nicht unter Ausbildung einer gleichmäßigen Schichtdicke geschliffen werden. Um hierbei der Gefahr eines Durchschleifens der Beschichtung zu begegnen, ist eine relativ hohe Mindestschichtdicke zu wählen.

Durch die Erfindung werden eine Schleifanlage sowie ein Verfahren zum Schleifen einer mit einem leitfähigem Material beschichteten Platte für Leiterplatinen geschaffen, womit die Platte derart geschliffen werden kann, dass die darauf aufgebrachte Schicht eine annähernd konstante Dicke erhält.

Die erfindungsgemäße Schleifanlage zum Schleifen einer mit einem leitfähigen Material beschichteten Platte für Leiterplatinen, weist auf: eine Messeinrichtung, von welcher die Dicke der auf der Platte vorgesehenen Schicht an unterschiedlichen Plattenpositionen messbar ist, eine Steuervorrichtung, an welcher die Messeinrichtung zur Übermittlung der erfassten Schichtdicken angeschlossen ist und von welcher gemäß der erfassten Schichtdicken und der zugehörigen Plattenpositionen Schleifparameter ermittelt werden, die den jeweiligen Plattenpositionen zugeordnet sind, und eine an die Steuervorrichtung angeschlossene Schleifeinrichtung mit wenigstens einem Schleifgarät, dass ein bewegbares Schleifmittel mit einer Schleiffläche zur schleifenden Bearbeitung der Platte aufweist, und einer Führungseinrichtung, mittels welcher das jeweilige Schleifgerät parallel zur Plattenfläche in einander kreuzende Richtungen sowie quer zur Plattenfläche geführt bewegbar ist. Die Abmessungen der Schleiffläche des Schleifmittels sind in ihren sämtlichen Durchmesserrichtungen kleiner als die Längs- und Breitenabmessung der Platte, und die Schleifeinrichtung ist mittels der Steuervorrichtung derart betrieben, dass von dem Schleifgerät im Bereich der jeweiligen Plattenposition gemäß der zugehörigen Schleifparameter unter Erzielung einer im wesentlichen konstanten Schichtdicke mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen wird.

Dadurch, dass die Schleiffläche in jeglicher Durchmesserrichtung kleiner ist als die Längs- und Breitenabmessung der Platte, ist es möglich, die Platte in unterschiedliche Bereiche einzuordnen, in denen jeweils gemäß der zugehörigen, gemessenen Schichtdicke mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen wird. Hierdurch können Dickenunterschiede in den einzelnen Plattenbereichen insgesamt ausgeglichen werden. Die Bewegbarkeit des Schleifgeräts in eine quer zur Plattenfläche verlaufende Richtung erlaubt hierbei, dass das Schleifgerät globalen Unebenheiten der Platte nachfolgen kann, um dadurch eine konstante Schichtdicke erzielen zu können. Die erfindungsgemäße Schleifanlage stellt dennoch eine unkomplizierte Anlage dar.

Als Schleifgerät kommt insbesondere ein einfacher Drehschleifer mit einer in einer Drehrichtung drehbaren Ausgangswelle in Frage. Als Schleifmittel ist eine einfache Schleifscheibe, z. B. eine Sandscheibe, bevorzugt, die mittig am Stirnende der Ausgangswelle des Drehschleifers befestigt ist. Prinzipiell kommen auch Schleifgeräte mit Exzentertrieb in Frage, wobei diese jedoch den Nachteil haben, dass das exzentergetriebene Schleifmittel starke Vibrationen auf der Platte verursachen kann, wodurch bei geringen Platten- und/oder Schichtstärken die Gefahr einer Beschädigung der Platte und/oder der darauf vorgesehenen Beschichtung besteht.

Bevorzugt ist dagegen eine kontinuierliche Drehbewegung des Schleifmittels kombiniert mit einer langsamen kreisenden Bewegung (parallel zur Platte) des kompletten Schleifgeräts. Hierdurch wird insgesamt vibrationsarm ein sehr gleichmäßiges Schleifergebnis erreicht. Die kreisende Bewegung des Schleifgeräts wird mittels der von der Steuervorrichtung gesteuerten Führungseinrichtung erzielt, von welcher das Schleifgerät in kreisender Bewegung parallel zur Plattenfläche über diese geführt wird, wobei die Führungseinrichtung hierzu mit Antriebsvorrichtungen, wie zum Beispiel elektrischen Stellmotoren, versehen ist.

Die Schleiffläche des Schleifmittels ist derart klein zu wählen, dass die Platte in ausreichend vielen separaten Plattenbereichen auf unterschiedliche Weise bearbeitbar ist, das heißt mit unterschiedlichen Schleifparametern geschliffen werden kann, um die ermittelten Dickenunterschiede über die gesamte Plattenfläche hinweg ausreichend auszugleichen. Die Schleiffläche ist aber auch derart groß zu wählen, dass eine wirtschaftliche Bearbeitung der Platte gewährleistet bleibt. Ein bevorzugtes Schleifmittel hat eine Schleiffläche, insbesondere eine kreisförmige Schleiffläche, mit einem Umkreisdurchmesser im Bereich von 130 bis 170 mm, bevorzugt von 150 mm.

Das Größenverhältnis von Schleiffläche zu Plattenfläche liegt bevorzugt im Bereich von 1/10 bis 1/35, insbesondere von 1/20 bis 1/30. Eine bevorzugte Größe der Fläche des Schleifmittels ergibt sich ferner als die Fläche der Arbeitsplatte dividiert durch die Anzahl der Messpunkte, an denen die Schichtdicke der Platte erfasst wird. Das heißt bei einer bevorzugten Anzahl von 25 Messpunkten, beträgt die Größe der Schleiffläche bevorzugt 1/25 der Plattenfläche. Da sich die Dicke der Beschichtung in der Regel nicht sprungartig ändert, wird vorteilhafterweise ein Schichtdickenprofil ermittelt, indem die Schichtdicken zwischen den einzelnen Messpunkten via Approximation, zum Beispiel durch lineare Interpolation, errechnet werden. Hierdurch können aus einer relativ kleinen Anzahl an Messpunkten Schleifparameter für eine weitaus größere Anzahl von Plattenpositionen ermittelt werden.

Als Schleifparameter können die Bewegungsgeschwindigkeit des Schleifmittels, d. h. zum Beispiel dessen Drehgeschwindigkeit, und/oder jene Geschwindigkeit, mit welcher das jeweilige Schleifgerät über die Platte bewegt wird (Vorschub), und/oder der Anpressdruck des jeweiligen Schleifgeräts auf die Platte und/oder die Schleifwirkung des Schleifmittels des jeweiligen Schleifgeräts, d. h. zum Beispiel dessen Körnung, herangezogen sein.

Das heißt beispielsweise, dass in jenen Plattenbereichen, in denen eine von einer Referenzschichtdicke stark nach oben abweichende Schichtdicke erfasst wurde (z. B. über einen vorbestimmten oberen Differenzwert zwischen gemessener Schichtdicke und Referenzschichtdicke hinausgehend), gemäß der oben genannten Schleifparameter das Schleifmittel schneller bewegt wird und/oder der Vorschub des Schleifgeräts, d. h. die Geschwindigkeit, mit der das Schleifgerät über die Platte bewegt wird, geringer eingestellt wird und/oder der Anspressdruck des jeweiligen Schleifgeräts erhöht wird und/oder das jeweilige Schleifgerät mit einem Schleifmittel stärkerer Schleifwirkung, d. h. zum Beispiel gröberer Körnung, verwendet wird.

Besonders bevorzugt wird der Anpressdruck des jeweiligen Schleifgeräts, d. h. seines Schleifmittels, auf die Platte annähernd konstant gehalten, wobei zur Veränderung der Schleifwirkung des Schleifgeräts die anderen Schleifparameter verwendet werden. Das Konstanthalten des Anpressdrucks kann in einfacher Weise zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass das Schleifgerät quer zur Plattenfläche frei bewegbar, d. h. frei beweglich, gelagert ist und mit seiner Gewichtskraft gegen die Platte gedrückt ist. Hierbei kann das Schleifgerät mittels einer Federaufhängung oder einer Hebelaufhängung mit Gegengewicht gelagert sein, wobei der Schleifdruck manuell voreinstellbar ist. Das Schleifgerät wird gemäß dieser Ausführungsform beim Führen über die Platte automatisch von dem sich ändernden Dickenprofil der Beschichtung (lokale Unebenheiten) sowie ggf. von Plattenverwölbungen (globale Unebenheiten) angehoben und abgesenkt, wobei der Anpressdruck stets annährend gleich bleibt.

Die Messeinrichtung hat nach einer Ausführungsform der Erfindung ein einfaches Wirbelstrom- oder ein Widerstands- Messgerät, dessen Messsonde mittels einer Führungseinrichtung, insbesondere eines Führungsgestells, an unterschiedliche Positionen der Plattenfläche bewegbar ist und dort zum Messen der Schichtdicke mit der leitfähigen Schicht auf der Platte in Berührungskontakt bringbar ist. Diese Messeinrichtung ist nach einer Ausführungsform der Schleifeinrichtung unmittelbar vorgelagert, wobei die Platte zunächst der Messeinrichtung und anschließend der Schleifeinrichtung zuführbar ist.

Die Messeinrichtung und die Schleifeinrichtung haben bevorzugt jeweils eine Unterlage in Form von zum Beispiel einer jeweiligen Platte mit einer horizontal angeordneten Auflagefläche zum Auflegen der zu bearbeitenden Platte. Die Schleifeinrichtung und auch die Messeinrichtung haben ferner bevorzugt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der Auflagefläche und der darauf aufgelegten Platte. Durch diese Vakuumvorrichtungen kann die Platte verschiebesicher sowohl in der Messeinrichtung als auch in der Schleifeinrichtung positioniert werden, so dass ein in der Messeinrichtung verwendetes Koordinatensystem bezüglich der Plattenfläche sicher auf ein entsprechendes Plattenflächen- Koordinatensystem in der Schleifeinrichtung übertragbar ist. Indem in der Messeinrichtung ein Verrutschen der Platte weniger zu erwarten ist als in der Schleifeinrichtung, kann nach einer Ausführungsform der Erfindung auch nur die Schleifeinrichtung mit einer Unterdruckvorrichtung vorgesehen sein.

Der Transport zu der Messeinrichtung und von dieser zu der Schleifeinrichtung erfolgt nach einer Ausführungsform mittels eines umlaufenden Transportbandes, welches sich ausgehend von der Messeinrichtung über dieselbe hinweg bis über die Schleifeinrichtung hinaus erstreckt. Die Unterlagen sind hierzu mit einer in Laufrichtung des Transportbandes durchgehenden Ausnehmung versehen, welche eine der Breite des Transportbandes entsprechende Weite hat und eine der Dicke des Transportbandes entsprechende Tiefe hat, so dass das Transportband in der jeweiligen Unterlage derart versenkbar ist, dass seine Oberseite plan zur Unterlagenoberseite ist.

Um die zu bearbeitende Platte besser von der Messeinrichtung zu der Schleifeinrichtung und/oder umgekehrt transportieren zu können, ist das Transportband vorzugsweise anhebbar und absenkbar vorgesehen. Die bei abgesenktem Transportband ganzflächig auf dem Band und der Unterlage gleichmäßig aufliegende Platte kann damit von der Unterlage abgehoben und in einem Vertikalabstand von derselben weitertransportiert werden. Damit liegt bei abgesenktem Transportband die Platte sicher und biegungsfrei auf der Unterlage auf, und bei angehobenem Transportband kann die Platte ohne Reibkontakt mit der Unterlage transportiert werden.

Das Schleifen der Platte kann sowohl trocken als auch nass erfolgen, wobei bei einer trockenen Schleifung die Schleifeinrichtung bevorzugt mit einer Absaugvorrichtung zum Absaugen des Schleifstaubs vorgesehen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Führungseinrichtung wenigstens eine erste Linearführungseinrichtung mit einer ersten Antriebsvorrichtung und einem ersten Bewegungsteil, das mittels der ersten Antriebsvorrichtung in eine parallel zur Plattenfläche verlaufende erste Richtung (X-Richtung) bewegbar ist, und eine zweite Linearführungseinrichtung mit wenigstens einer zweiten Antriebsvorrichtung und wenigstens einem zweiten Bewegungsteil, das mittels der zugehörigen zweiten Antriebsvorrichtung in eine quer, insbesondere senkrecht, zur ersten Richtung sowie parallel zur Plattenfläche verlaufenden zweiten Richtung (Y- Richtung) bewegbar ist und an welchem die zugehörige erste Linearführungseinrichtung befestigt ist. Damit ist also die jeweilige erste Linearführungseinrichtung insgesamt mit dem zugehörigen zweiten Bewegungsteil der zweiten Linearführungseinrichtung mitbewegbar. Die Führungseinrichtung hat ferner wenigstens eine dritte Linearführungseinrichtung mit einem dritten Bewegungsteil, das in eine quer zur Platte verlaufende dritte Richtung (Z-Richtung) bewegbar ist. Das jeweilige Schleifgerät ist an dem zugehörigen dritten Bewegungsteil befestigt, so dass es mit diesem mitbewegbar ist. Die jeweilige dritte Positioniereinrichtung ist auf dem ersten Bewegungsteil der zugehörigen ersten Linearführungseinrichtung angebracht und damit insgesamt mit dem zugehörigen ersten Bewegungsteil mitbewegbar. Die jeweilige dritte Linearführungseinrichtung kann eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben seines dritten Bewegungsteils haben; das jeweilige dritte Bewegungsteil kann aber auch frei bewegbar vorgesehen sein.

Die Linearführungseinrichtungen haben bevorzugt jeweils mindestens eine Führungsschiene, auf der das jeweilige Bewegungsteil in Form eines Schlittens angeordnet ist. Als frei bewegbares drittes Bewegungsteil wird hierbei ein nicht motorgetriebenes Teil gesehen, d. h. z. B. auch ein federvorgespanntes Bewegungsteil und/oder ein mit einem Hebel- und Gegengewichtmechanismus versehenes Bewegungsteil ist. Die Antriebsvorrichtungen sind mit der Steuervorrichtung verbunden, so dass die zugehörigen Bewegungsteile gezielt verfahrbar sind.

Die zweite Linearführungseinrichtung hat bevorzugt zwei langgestreckte Führungsteile, insbesondere Führungsschienen, die sich mit ihrer Längsrichtung in die zweite Richtung (Y- Richtung) erstrecken und die in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, welcher geringfügig größer ist als die Plattenbreite oder als die Plattenlänge. Hierbei erstreckt sich die jeweilige erste Linearführungseinrichtung senkrecht zu den beiden Führungsteilen über den Abstand hinweg und ist jeweils endseitig an zugehörigen zweiten Bewegungsteilen auf dem jeweiligen Führungsteil mit diesen mitbewegbar befestigt. Die Länge der zweiten Linearführungseinrichtung ist geringfügig größer als die Plattenlänge, so dass das jeweilige am dritten Bewegungsteil der jeweiligen dritten Linearführungseinrichtung befestigte Schleifgerät mit seiner Schleiffläche jede Plattenposition erreichen kann.

Die Antriebsvorrichtungen der Linearführungseinrichtungen sind vorzugsweise einfache Elektromotoren, insbesondere Stellmotoren.

Die Messeinrichtung hat bevorzugt eine der Führungseinrichtung der Schleifeinrichtung entsprechend ausgebildete Führungseinrichtung, wobei anstelle des Schleifgeräts an dem jeweiligen dritten Bewegungsteil ein Messgerät mit einer Messsonde zur Erfassung der Schichtdicke vorgesehen ist.

Um die Bearbeitungszeit weiter zu verkürzen, sind bevorzugt einfach mehrere Schleifgeräte und/oder Messgeräte vorgesehen, die an jeweiligen dritten Bewegungsteilen von dritten Linearführungseinrichtungen befestigt sind, welche ihrerseits jeweils an zugehörigen ersten Bewegungsteilen der ersten Linearführungseinrichtung befestigt sind, die ihrerseits wiederum an jeweils zugehörigen zweiten Bewegungsteilen der zweiten Linearführungseinrichtung befestigt sind. Somit sind gleichzeitig mehrere Schleifgeräte und/oder Messgeräte über die jeweilige Platte bewegbar. Die Schleifgeräte können hierbei auch mit unterschiedlichen Schleifmitteln unterschiedlicher Schleifwirkung versehen sein, so dass zum Beispiel bei jeweils gleicher Bewegungsgeschwindigkeit des Schleifmittels und bei gleichbleibendem Vorschub des Schleifgeräts an unterschiedlichen Plattenpositionen zur gleichen Zeit unterschiedlich viel Schichtmaterial abgeschliffen wird.

Es ist auch möglich, alle Schleifparameter miteinander zu kombinieren. Hierzu wird jeweils immer abhängig von dem erstellten Dickenprofil auf Basis der gemessenen Schichtdicken an den unterschiedlichen Plattenpositionen ein entsprechendes Schleifprogramm von der Steuervorrichtung ermittelt und die Schleifeinrichtung entsprechend betrieben.

Alternativ zu dem Bereitstellen mehrerer Schleifgeräte oder zusätzlich hierzu kann die Schleifeinrichtung einen Werkzeugwechsler aufweisen, mittels dessen das jeweilige Schleifgerät selektiv mit Schleifmitteln unterschiedlicher Schleifwirkung, insbesondere unterschiedlicher Körnung, bestückbar ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schleifen einer mit einem leitfähigem Material beschichteten Platte für Leiterplatinen, wird in einem ersten Verfahrensschritt die Dicke der Schicht auf der Platte an unterschiedlichen Plattenpositionen gemessen und die gemessenen Schichtdicken zusammen mit den zugehörigen Plattenpositionen gespeichert. In einem zweiten Verfahrensschritt wird gemäß der gespeicherten Schichtdicken und der zugehörigen Plattenpositionen ein Schleifprogramm ermittelt. In einem dritten Verfahrensschritt wird gemäß dem ermittelten Schleifprogramm in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der an der jeweiligen Plattenposition gemessenen Schichtdicke und einer Referenz-Schichtdicke unter Erzielung einer im wesentlichen konstanten Schichtdicke im Bereich der jeweiligen Plattenpositionen mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gemäß den oben genannten Schleifparametern dadurch mehr oder weniger Schichtmaterial an den jeweiligen Plattenpositionen abgeschliffen, dass ein Schleifmittel eines Schleifgeräts mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt wird und/oder dass das Schleifgerät mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Geschwindigkeiten über die Platte bewegt wird, d. h. das Schleifgerät jeweils einen unterschiedlichen Vorschub hat, und/oder dass das oder mehrere Schleifgeräte mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Schleifmitteln unterschiedlicher Schleifwirkung über die Platte bewegt werden, und/oder dass das Schleifmittel mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Anpressdrücken über die Platte bewegt wird.

Bevorzugt wird das Schleifmittel jedoch mit annähernd konstantem Anpressdruck über die Platte bewegt. Um sicherer zu sein, dass die Schicht nicht an einer Stelle durchgeschliffen wird, werden die Schleifparameter derart gewählt, dass eine vorbestimmte maximale abzuschleifende Dicke beim jeweiligen Schleifdurchgang nicht überschritten wird. Hierzu kann zum Beispiel eine zulässige Soll-Differenz zwischen der jeweiligen gemessenen Schichtdicke und der Referenz-Schichtdicke entsprechend groß gewählt werden. Um diese Soll-Differenz dann bis auf die letztlich gewünschte maximale Dickenabweichung bezüglich der Referenz-Schichtdicke einzustellen, werden die Verfahrensschritte derart oft wiederholt, bis die Differenz einen vorbestimmten Wert erreicht oder unterschreitet. Um hierbei eine wirtschaftliche Bearbeitung zu gewährleisten, sind bevorzugt maximal drei bis vier Iterationsschritte vorgesehen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Schleifanlage in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine beschichtete Platte zur Erläuterung des Dickenprofils der Schicht,

Fig. 3 schematisch eine erfindungsgemäße Schleifanlage nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Ansicht, und

Fig. 4a-4e schematisch Seitenansichten einer Transportvorrichtung für einen Schleifanlage gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3.

In den Zeichnungen sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist eine Schleifanlage 1 zum Schleifen einer beschichteten Platte 2, insbesondere einer mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 6 (siehe Fig. 2a und 2b), insbesondere einer Metallschicht wie einer Kupferschicht, versehenen Platte wie einer Basisplatte für Leiterplatinen dargestellt. Die Schleifanlage 1 weist eine Messeinrichtung 3 auf, welche eine Messsonde 4 aufweist. Die Messsonde 4 ist an einer Führungseinrichtung 5 angebracht, die in Form eines Führungsgestells ausgebildet ist und mittels deren die Messsonde 4 im Raum, d. h. dreidimensional, geführt bewegbar ist.

Mittels der Messsonde 4, die bei leitfähigem Beschichtungsmaterial z. B. in Form eines einfachen Wirbelstrom- oder eines Widerstands-Messgeräts ausgebildet sein kann, wird, wie später erläutert, die Dicke der auf der Platte 2 aufgebrachten leitfähigen Schicht 6 an unterschiedlichen Plattenpositionen gemessen, indem die Messsonde 4 mit der auf der Platte 2 aufgebrachten leitfähigen Schicht 6 an den jeweiligen Plattenpositionen in Berührungskontakt gebracht wird.

Das Führungsgestell 5 weist zum Bewegen des Messfühlers oder der Messsonde 4 zwei zueinander parallel verlaufende, sich in eine Y-Richtung erstreckende, langgestreckte Führungsteile in Form von Längsstäben oder Längsschienen 7, 8 auf, auf denen jeweils ein zugehöriger entlang derselben verfahrbarer Schlitten 10, 12 angeordnet ist. Die beiden Schlitten 10, 12 sind mittels einer als Längsführungsteil dienenden Führungsschiene 14 miteinander verbunden, welche sich quer zu den beiden Führungsschienen 7, 8 in eine X-Richtung erstreckt und endseitig fest mit dem jeweiligen Schlitten 10, 12 der in Y- Richtung verlaufenden Führungsschienen 7, 8 verbunden ist. Auf der in X-Richtung verlaufenden Führungsschiene 14 ist ein entlang derselben bewegbarer Schlitten 16 angeordnet, an welchem seinerseits ein Längsführungsteil 18 in Form eines Führungsrohrs befestigt ist, welches sich in eine Z-Richtung erstreckt, die senkrecht zu der von der X- und der Y-Richtung aufgespannten Ebene, also quer zu dieser, verläuft. In diesem Falle verlaufen die X- und Y-Richtungen in der Horizontalen; die Z-Richtung verläuft vertikal. In dem Führungsrohr 18 ist ein längs desselben bewegbarer Stab angeordnet ist, an dessen unterem Ende die Messsonde 4 angebracht ist.

Wenigstens einer der Schlitten 10, 11 der beiden in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 7, 8 ist mittels einer Antriebsvorrichtung, z. B. eines Schrittmotors, antreibbar. Der Schlitten 16 der in X-Richtung verlaufenden Führungsschiene 14 ist ebenfalls mittels einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) verfahrbar, und auch die Stange in dem Führungsrohr 18 ist mittels eines Antriebs (nicht dargestellt) in vertikaler Richtung, d. h. in Z-Richtung, bewegbar.

Bei dieser Ausführungsform bilden die in X-Richtung verlaufende Führungsschiene 14 mit ihrem Schlitten 16 und der zugehörigen Antriebsvorrichtung eine erste Linearführungseinrichtung. Die beiden in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 7, 8 bilden zusammen mit ihren Schlitten 10, 12 und der zugehörigen Antriebsvorrichtung eine zweite Linearführungseinrichtung. Das vertikal verlaufende Führungsteil 18 bildet zusammen mit dem darin verschiebbaren Stab und dem zugehörigen Motorantrieb eine dritte Linearführungseinrichtung.

Die erfindungsgemäße Schleifanlage 1 nach dieser ersten Ausführungsform der Erfindung weist ferner eine Schleifeinrichtung 20 auf, die ein Schleifgerät 21 hat, welches seinerseits ein bewegbares Schleifmittel 22 in Form einer Schleifscheibe mit einer nach unten gewandten Schleiffläche 24 hat. Das Schleifgerät 21 weist einen nicht näher dargestellten Motor auf, der in einem Motorgehäuse angeordnet ist und dessen Ausgangswelle 26 vertikal nach unten aus dem Motorgehäuse vorsteht. Die Schleifscheibe 22 ist in diesem Falle eine kreisrunde Scheibe und ist mit ihrem Mittelpunkt am Ende der Ausgangswelle 26 drehfest befestigt.

Die Schleifeinrichtung 20 weist eine Führungseinrichtung 28 auf, mittels welcher das Schleifgerät 21 parallel zu der von den X-Y-Richtungen aufgespannten Ebene sowie in die quer zu dieser Ebene verlaufende Z-Richtung führbar ist. Die Führungseinrichtung 28 weist hierzu zwei zueinander parallele, sich in Y-Richtung erstreckende Führungsschienen 30, 32 auf, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Auf den beiden Führungsschienen 30, 32 ist jeweils ein zugehöriger Schlitten 34, 36 angeordnet, welcher entlang der zugehörigen Führungsschiene 30, 32 bewegbar ist. Wenigstens einer der beiden Schlitten 34, 36 ist mittels einer Antriebsvorrichtung, z. B. eines elektrischen Schrittmotors, antreibbar.

Die beiden Schlitten 34, 36 sind mittels einer in X-Richtung, d. h. quer zu den beiden in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 30, 32 verlaufenden Führungsschiene 38 fest miteinander verbunden, so dass sich auch bei nur einem angetriebenen Schlitten 34, 36 beide Schlitten 34, 36 zusammen mit der zwischengeordneten Führungsschiene 38 entlang der beiden in Y-Richtung verlaufenden Schienen 30, 32 bewegt. Auf der in X-Richtung verlaufenden Führungsschiene 38 ist ein Schlitten 40 bewegbar angeordnet. Dieser Schlitten 40 ist ebenfalls mittels einer Antriebsvorrichtung antreibbar. Die quer verlaufende Führungsschiene 38 gehört zusammen mit ihrem Schlitten 40 und der Antriebsvorrichtung ebenfalls zu der Führungseinrichtung 28.

Die Führungseinrichtung 28 weist ferner eine vertikal, d. h. in die Z-Richtung verlaufende Führungsschiene 42 auf, auf welcher ein Schlitten 44 in ihrer Längsrichtung bewegbar angeordnet ist. Dieser Schlitten 44 ist ebenfalls mittels einer Antriebsvorrichtung antreibbar, und an diesem Schlitten 44 ist das Schleifgerät 21 befestigt.

Somit kann das Schleifgerät 21 mittels der gestellartigen Führungseinrichtung 28 im Raum, d. h. dreidimensional, bewegt werden.

Der vertikal bewegbare Schlitten 44 kann auch nicht mit einer Antriebsvorrichtung versehen sein, so dass das Schleifgerät 21 in diesem Falle einfach in Z-Richtung frei beweglich gelagert ist.

Die in X-Richtung verlaufende Führungsschiene 38 bildet zusammen mit ihrem Schlitten 40 und der zugehörigen Antriebsvorrichtung eine erste Linearführungseinrichtung der Schleifeinrichtung 20. Die beiden in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 30, 32 bilden zusammen mit ihren Schlitten 34, 36 und der zugehörigen Antriebsvorrichtung eine zweite Linearführungseinrichtung der Schleifeinrichtung 20. Die vertikal verlaufende Führungsschiene 42 bildet zusammen mit ihrem Schlitten 44 und dem zugehörigen Motorantrieb eine dritte Linearführungseinrichtung der Schleifeinrichtung 20.

Die erfindungsgemäße Schleifanlage 1 hat nach dieser Ausführungsform ferner eine Steuervorrichtung 50, welche z. B. ein Mikroprozessor (CPU) sein kann und welche über ein Datenkabel 52 mit der Messeinrichtung 3 und der Schleifeinrichtung 20, insbesondere mit deren Antriebsvorrichtungen und der Messsonde 4 zur Übertragung von Informationen, wie Schichtdickensignalen und Steuer- und/oder Regelsignalen, verbunden ist.

Die Schleifanlage 1 hat nach dieser Ausführungsform eine ebene Unterlage 60 in Form einer langgestreckten Platte. Sie weist ferner eine Transportvorrichtung 62 auf, welche ein sich in Längsrichtung der Unterlage 60 erstreckendes Transportband 64 aufweist, welches sich mit seinem oberen Trum 66 oberhalb der Auflage 60 und mit seinem unteren Trum unterhalb der Auflage 60 erstreckt. Das Transportband 64 ist ferner mittig auf der Unterlage 60 vorgesehen und hat eine Breite, die in etwa der Hälfte der Breite der Unterlage 60 entspricht. Das Transportband 64 ist ferner insgesamt in vertikaler Richtung, d. h. in Z-Richtung, anhebbar und absenkbar. Hierbei ist in der Unterlage 60 eine in deren Längsrichtung verlaufende, mittige Aussparung vorgesehen, welche eine der Breite des Transportbandes 64 entsprechende Weite hat, so dass das Transportband 64 mit seiner Oberseite bündig zur seitlich angrenzenden Oberseite der Auflage 60 in die Aussparung absenkbar ist.

Die Transportvorrichtung 62 erstreckt sich mit ihrem Transportband 64 zwischen den in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 7, 8 und 30, 32 der Messeinrichtung 3 und der Schleifeinrichtung 20 hindurch, welche beide auf der Unterlage 60 befestigt sind.

Somit können Platten 2 von dem Transportband 64 sowohl zu der Messeinrichtung als auch zu der Schleifeinrichtung 20 transportiert werden.

Die Länge der jeweiligen sich in X-Richtung erstreckenden Führungsschiene 14, 38 und damit der Abstand zwischen den jeweiligen beiden sich in Y-Richtung erstreckenden Führungsschienen 7, 8 und 30, 32 ist größer als die Breite der jeweiligen Platte 2, so dass letztere zwischen diesen Führungsschienen 7, 8 und 30, 32 hindurch transportierbar ist.

Unter der plattenförmigen Unterlage 60 ist sowohl im Bereich der Messeinrichtung 3 als auch im Bereich der Schleifeinrichtung 20 jeweils eine Vakuumvorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, mittels welcher an der Oberseite der Unterlage 60 ein Unterdruck erzeugbar ist, so dass die Platte 2 im Bereich der Messeinrichtung und im Bereich der Schleifeinrichtung fest auf der Arbeitsunterlage 60 ansaugbar ist. Hierzu sind in der Unterlage 60 und in dem Transportband 64 jeweils Perforationen ausgebildet, durch welche Luft von der Oberseite nach unten absaugbar ist, wodurch sich ein Unterdruck einstellt.

Indem die Messeinrichtung 3 in der Regel keine rotatorischen Kräfte auf die Platte 2 aufbringt, kann dort auch eine Vakuumvorrichtung entfallen.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schleifanlage 1 erläutert.

Die Platte 2 wird mittels der Transportvorrichtung 62 der Messeinrichtung 3 zugeführt und dort zwischen den beiden in Y- Richtung verlaufenden Führungsschienen 7, 8 positioniert. Dort wird die Messsonde 4 mittels der Führungseinrichtung 5, d. h. des Führungsgestells, horizontal an unterschiedliche Plattenpositionen gefahren, wobei die Sonde 4 mittels des Antriebs am Führungsrohr 18 in Z-Richtung nach unten bewegt wird, um dadurch mit der Plattenoberseite in Berührungskontakt gebracht zu werden.

Die Antriebsvorrichtungen der Führungseinrichtung 5 werden mittels der Steuervorrichtung 50 gesteuert, welche gleichzeitig auch die zu den jeweiligen Messstellen gehörigen Plattenpositionen, d. h. die zugehörigen X-Y-Positionen, speichert. An den jeweiligen Plattenpositionen wird mittels der Messsonde 4 die Dicke der auf der Platte 2 aufgebrachten leitfähigen Schicht 6 gemessen und in Verbindung mit der zugehörigen Plattenposition in der Steuervorrichtung 50 gespeichert. Die Steuervorrichtung 50 ist hierbei derart ausgebildet, dass sie aus den unterschiedlichen, gemessenen Dicken an den unterschiedlichen X-Y-Positionen ein Dickenprofil der auf der Platte 2 aufgebrachten Schicht 6 erstellt, z. B. mittels linearer Interpolation zwischen den einzelnen Messpunkten.

Anschließend wird die Platte 2 mittels des Transportbands 64 zu der Schleifeinrichtung 20 weitertransportiert. Hierbei ist zu bemerken, dass die Platte 2 während des Messvorgangs auch kontinuierlich mittels der Transportvorrichtung 62 weitertransportiert werden kann; hierbei ist die Steuervorrichtung 50 dann derart ausgebildet, dass sie den Vorschub des Transportbandes 64 mitberücksichtigt und die Messsonde 4 unter ständigem Mitfahren mit dem Transportband 64 entsprechend relativ zu diesem schneller bewegt, um die unterschiedlichen Messpositionen zu erreichen. Hierdurch kann ein kontinuierlicher Betrieb der Anlage ohne Stillstandzeiten erreicht werden.

Aus den gemessenen, d. h. erfassten Dicken, und gegebenenfalls aus dem ermittelten Dickenprofil berechnet die Steuervorrichtung 50 ein Schleifprogramm für die Schleifeinrichtung 20, gemäß welchem Schleifprogramm die Schleifeinrichtung derart betrieben wird, dass die Platte in Abhängigkeit von dem erfassten Dickenprofil und den zugehörigen Plattenpositionen unterschiedlich stark geschliffen wird. Das heißt, an jenen Stellen, an denen eine größere Schichtdicke gemessen wurde, wird mehr Schichtmaterial abgeschliffen, und an jenen Stellen, an denen eine kleinere Schichtdicke gemessen wurde, wird weniger Schichtmaterial abgeschliffen. Hierdurch werden die Schichtdickenunterschiede unter Ausbildung einer gleichmäßig dicken Schicht 6 ausgeglichen.

Wie bereits oben erläutert stehen mehrere Schleifparameter zur Verfügung, mittels denen ein angepasst unterschiedlicher Abschliff erzielt wird. Ein Schleifparameter kann die Drehzahl des Schleifgeräts 21 sein, d. h. letzteres wird dann mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben, wobei eine größere Drehzahl einen höheren Abrieb und eine niedrigere Drehzahl einen entsprechend geringeren Abrieb bewirkt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ein Schleifparameter die Schleifwirkung des Schleifmittels 22 sein; hierzu kann z. B. mittels eines nicht dargestellten Werkzeugwechslers das Schleifmittel 22 je nach Plattenposition, an die das Schleifgerät 21 zu fahren ist, ausgewechselt und angepasst an die dort ermittelte Schichtdicke mit unterschiedlicher Schleifwirkung eingesetzt werden. Ein weiterer Schleifparameter kann der Anpressdruck des Schleifmittels 22 auf die Platte 2 sein; hierzu kann z. B. mittels eines Stellantriebs an der Führungsschiene 42 deren Schlitten 44 und damit das Schleifgerät 21 mehr oder weniger stark auf die Plattenfläche gedrückt sein oder das Schleifgerät 21 ist mittels einer Feder gegen die Plattenfläche vorgespannt, wobei die Feder mittels eines Motorstellantriebs gemäß den Steuersignalen der Steuervorrichtung 50 mit unterschiedlicher Vorspannung einstellbar ist, um so das Schleifgerät 21 unterschiedlich stark auf die Platte 2 zu drücken. Als Schleifparameter kann auch der Vorschub des Schleifgeräts 21 vorgesehen sein, wobei das Schleifgerät an einer Plattenposition auch eine gewisse Zeitspanne feststehend gehalten werden kann, um dort besonders viel Schichtmaterial abzuschleifen.

Das Schleifprogramm mit den ihm zugrundeliegenden Schleifparametern wird derart berechnet, dass die Schleifeinrichtung 20 so betrieben wird, dass die Schicht auf der Platte eine Dicke erhält, die an eine Referenz-Schichtdicke angenähert ist. Je nach Anzahl der vorgesehenen Plattenposition, an denen Messwerte erfasst wurden, und nach Größe der Schleiffläche 24 des Schleifmittels 22, kann die Referenz-Schichtdicke schon nach dem ersten Schleifvorgang erzielt werden.

Um mit weniger Messstellen auszukommen und/oder um größerflächigere Schleifmittel zu verwenden, kann es von Vorteil sein, nicht schon beim ersten Mal bis annähernd an die Referenzschichtdicke heranzuschleifen, sondern iterativ mehrere Mess- und Schleifvorgänge durchzuführen, bis die Differenz zwischen der tatsächlich gemessenen Schichtdicke und der Referenz-Schichtdicke an allen vorgesehenen Plattenpositionen einen zuvor bestimmten Grenzwert unterschreitet. Eine bevorzugte Anzahl von sich wiederholenden Verfahrensschritten liegt zwischen drei und vier Messvorgängen und den damit verbundenen zwei bis drei Schleifvorgängen.

Das Transportband 64 ist hierzu vorteilhafterweise auch umgekehrt bewegbar, so dass die Platte 2 wiederholt zu der Schleifeinrichtung 20 hin und von letzterer zurück zu der Messeinrichtung 3 transportierbar ist.

Die Vakuumvorrichtung kann beispielsweise nur unterhalb des Transportbands 64 vorgesehen sein, so dass die Platte 2 angesaugt an das Transportband 64 über die Unterlage 60 transportierbar ist. Hiermit ist es möglich, die Platte 2 auch während des Schleifvorgangs kontinuierlich weiter zu bewegen, wobei die Steuervorrichtung 50 die Transportgeschwindigkeit des Bandes 64 berücksichtigt und das Schleifgerät 21 relativ zu der Platte 2 entsprechend schneller bewegt, als wenn die Platte 2 still stehen würde.

Um schneller neue Platten 2 an die Anlage 1 heranführen zu können, kann z. B. eine Schleifeinrichtung 20 zwischen zwei Messeinrichtungen 3 oder umgekehrt eine Messeinrichtung 3 zwischen zwei Schleifeinrichtungen 20 vorgesehen sein, so dass während des Vermessens des Schichtdickenprofils einer Platte 2 die andere geschliffen wird und umgekehrt. Eine fertig geschliffene Platte 2 ist ferner sofort von der Messeinrichtung 3 entnehmbar, und eine neue Platte 2 kann dieser Messeinrichtung zugeführt werden.

Fig. 2a und 2b zeigen die zu bearbeitende Platte 2 schematisch in einem Querschnitt, und zwar in einem Zustand, in dem die auf der Platte 2 aufgebrachte Schicht 6 noch nicht schleifend bearbeitet wurde (Fig. 2a) und in einem Zustand, in dem die Platte 2 geschliffen ist (Fig. 2b). Nach den Fig. 2a und 2b ist die Platte 2 aus mehreren Platten 2', 2", 2''' zusammengesetzt, die miteinander verpresst sind. Hierbei hat die Platte 2 aufgrund des Verpressens eine global unebene Oberseite erhalten (Verwölbung). Die auf der Platte 2 aufgebrachte leitfähige Schicht 6 ist ihrerseits unregelmäßig dick (lokale Unebenheiten).

Nach der Schleifbehandlung mittels der erfindungsgemäßen Schleifanlage 1 ergibt sich die in Fig. 2b dargestellte Platte 2, wobei die äußere Schicht 6 eine nunmehr konstante Schichtdicke aufweist, wobei jedoch die Oberfläche der Platte 2 global gesehen nach wie vor uneben ist, um dadurch die konstante Schichtdicke zu ermöglichen. Das heißt, die Schicht 6 ist dem global unebenen Verlauf der Plattenoberseite nachfolgend ausgebildet.

Anstelle nur einer Messsonde 4 und/oder nur eines Schleifgeräts 21 können auch mehrere Messsonden und/oder Schleifgeräte 21 vorgesehen sein, die z. B. mittels zusätzlicher in X-Richtung verlaufender Linearführungseinrichtungen, die auf zugehörigen Bewegungsteilen der in Y-Richtung verlaufenden Linearführungseinrichtung angebracht sind und auf deren Bewegungsteilen in Z-Richtung verlaufende Linearführungseinrichtungen angebracht sind, in entsprechender Weise dreidimensional bewegbar sind. Hierdurch kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Schleifanlage 1 insgesamt erhöht werden. Die Schleifgeräte 21 können hierbei auch jeweils mit unterschiedlichen Schleifmitteln 22, insbesondere unterschiedlicher Schleifwirkung, versehen sein.

Fig. 3 zeigt eine Schleifanlage 1 nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Nach dieser Ausführungsform weist die Schleifanlage 1 wiederum eine Messeinrichtung 3 und eine Schleifeinrichtung 20 auf, welche jeweils mit einer nicht dargestellten Steuervorrichtung zum Austausch von Steuersignalen und Messsignalen verbunden sind.

Nach dieser Ausführungsform sind zwei sich in Y-Richtung erstreckende Führungsschienen 90, 92 vorgesehen, welche sich ausgehend von der Messeinrichtung 3 bis über die Schleifeinrichtung 20 hinaus erstrecken und Bestandteil einer Führungseinrichtung 5, 28 sowohl der Messeinrichtung 3 als auch der Schleifeinrichtung 20 sind.

Auf jeder der beiden in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 90, 92 sind zwei Schlitten 94, 98 bzw. 96, 100 beweglich angeordnet, wobei jeweils zwei Schlitten 94, 96 bzw. 98, 100 auf unterschiedlichen Führungsschienen 90, 92 einander gegenüber liegen und über eine sich quer zu den Führungsschienen 90, 92 in X-Richtung erstreckende Führungsschiene 102, 104 fest miteinander verbunden sind. Damit sind die beiden in Fig. 3 oben angeordneten Schlitten 94, 96 mit der sie verbindenden Führungsschiene 102 zusammen entlang der Führungsschienen 90, 92 in Y-Richtung verschiebbar; und die beiden in Fig. 3 unteren Schlitten 98, 100 sind zusammen mit der sie verbindenden Führungsschiene 104 ebenfalls in Y- Richtung verschiebbar. Die in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 90, 92 und die in X-Richtung verlaufenden Führungsschienen 102, 104 erstrecken sich jeweils horizontal.

Die in Fig. 3 rechte, in Y-Richtung verlaufende Führungsschiene 90 ist an ihrem einen Axialende mit einer Antriebsvorrichtung 106, z. B. in Form eines elektrischen Stellmotors, versehen, welche mit dem auf der zugehörigen Schiene 90 angeordneten oberen Schlitten 94 zusammenwirkt, um letzteren entlang der Führungsschiene 90 zu bewegen. Durch die Bewegung des Schlittens 94 wird mittels der festen Verbindung durch die Führungsschiene 102 auch der auf der anderen in Y- Richtung verlaufenden Führungsschiene 92 angeordnete Schlitten 96 mitbewegt.

Die in Fig. 3 linke, in Y-Richtung verlaufende Führungsschiene 92 ist an ihrem einen Axialende mit einer der oben genannten Antriebsvorrichtung entsprechenden Antriebsvorrichtung 108 versehen, welche mit dem auf derselben Führungsschiene 92 angeordneten, unteren Schlitten 100 zusammenwirkt, um letzteren entlang der Führungsschiene 92 zu bewegen. Mit der Bewegung dieses Führungsschlittens 100 wird ebenfalls die zugehörige in X-Richtung verlaufende Führungsschiene 104 und der dem Schlitten 100 gegenüberliegende Schlitten 98 mitbewegt.

Die beiden in Fig. 3 unteren Schlitten 98, 100 sind zusammen mit ihrer sie verbindenden Führungsschiene 104 sowie der beiden in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 90, 92 Teil einer Führungseinrichtung 5 der Messeinrichtung 2. Die beiden in Fig. 3 oberen Schlitten 94, 96 sind zusammen mit der sie verbindenden Führungsschiene 102 und der in Y-Richtung verlaufenden Führungsschienen 90, 92 Teil einer Führungseinrichtung 28 der Schleifeinrichtung 20.

Die Führungseinrichtung 5 der Messeinrichtung 3 weist ferner einen entlang der in X-Richtung verlaufenden Führungsschiene 104 bewegbaren Schlitten 110 auf, der mittels eines an einem Axialende der Führungsschiene 104 angeordneten Antriebsmotors 112 gezielt entlang der Führungsschiene 104 bewegbar ist. An dem in X-Richtung bewegbaren Schlitten 110 ist ein in Vertikal- Richtung, d. h. Z-Richtung, verlaufendes Führungsrohr 114 angeordnet, in dem ein Stab 116 längsverschieblich gelagert ist.

An dem Stab 116 ist eine Messsonde 4 vorgesehen, mittels welcher durch Berührungskontakt mit der auf die Platte 2 aufgebrachten, leitfähigen Schicht 6 deren Dicke an der jeweiligen Plattenposition erfassbar ist. In diesem Falle ist der Stab 116 mit der Messsonde 4 nicht mittels eines Motors bewegbar, sondern frei bewegbar in dem Führungsrohr 114 gelagert. Eine Sicherung verhindert, dass der Stab 116 unten aus dem Rohr 114 herausfällt. Der Stab 116 ist mittels der Führungseinrichtung 5 horizontal, d. h. in X- und Y-Richtung, über die Platte 2 bewegbar und schleift entlang deren Oberfläche. Der Stab 116 gleitet je nach Dickenprofil der Platte 2 und deren Verwölbungen geführt auf und ab. Um den Druck auf die Platte 2 zu vermindern, kann der Stab 116 mittels einer der Gewichtskraft entgegenwirkenden Feder aufgehängt sein. Somit können mittels der im Führungsstab 116 angeordneten Messsonde 4 die Schichtdicken der auf der Platte 2 aufgebrachten Schicht 6 an unterschiedlichen Plattenpositionen, d. h. X-Y-Positionen, erfasst und zusammen mit diesen an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung 50 übermittelt werden.

Entsprechend dem Beispiel nach Fig. 1, bildet die in X- Richtung verlaufende, als Führungsteil dienende Führungsschiene 104 mit ihrem als Bewegungsteil vorgesehenen Schlitten 110 und dem zugehörigen Antriebsmotor 112 eine erste Linearführungseinrichtung der Messeinrichtung 2; die in Y- Richtung verlaufenden, als Führungsteile dienenden Führungsschienen 90, 92 bilden mit ihren als Bewegungsteile vorgesehenen Schlitten 100, 98 und dem zugehörigen Antriebsmotor 108 eine zweite Linearführungseinrichtung der Messeinrichtung 2; und das in Z-Richtung verlaufende Führungsrohr 114 bildet mit seinem darin angeordneten Stab 116 eine dritte Linearführungseinrichtung der Messeinrichtung 2.

Die Führungseinrichtung 28 der Schleifeinrichtung 20 weist einen entlang der in X-Richtung verlaufenden Führungsschiene 102 bewegbaren Schlitten 118 auf, der mittels einer an einem Längsende der Führungsschiene 102 angeordneten Antriebsmotor 120 entlang der Führungsschiene 102 bewegbar ist. An dem in X- Richtung bewegbaren Schlitten 118 der Führungseinrichtung 28 der Schleifeinrichtung 20 ist ein Schleifgerät 21 befestigt, welches in vertikaler Richtung, d. h. Z-Richtung, bewegbar gelagert ist. Das Schleifgerät 21 ist hierbei in Z-Richtung frei bewegbar vorgesehen, wobei das Schleifgerät 21 z. B. mittels einer der Gewichtskraft entgegenwirkenden Feder oder mittels eines Gegengewichts derart aufgehängt ist, dass es nicht mit vollem Eigengewicht auf der darunter angeordneten Platte 2 aufliegt. Mittels der Führungseinrichtung 28 kann das Schleifgerät 21 horizontal, d. h. in X- und Y-Richtung und damit parallel zur darunter liegenden Platte 2, bewegt werden, wobei das Schleifgerät 21 aufgrund seiner in Z-Richtung beweglichen Lagerung den lokalen (aufgrund von Schichtdickenänderungen) und den globalen (aufgrund von Verwölbungen der Platte) Unebenheiten der Platte 2 nachfolgen kann. Das Schleifgerät 21 weist eine Schleifscheibe (in Fig. 3 nicht dargestellt) auf, welche in einer Richtung gedreht wird. Es weist ferner ein sich um die Schleifscheibe erstreckendes Gehäuse 122 auf, welches die Form eines sich vertikal nach unten ausweitenden Trichters hat, an dessen freiem Ende ein kreiszylindrisches Abschlussstück bündig angesetzt ist. Durch dieses Gehäuse 122 wird Schleifstaub zurückgehalten, der dann durch eine nicht dargestellte Absaugvorrichtung aus dem Gehäuse 122 abgesaugt werden kann.

Entsprechend der Messeinrichtung 2 bildet bei der Schleifeinrichtung 20 die in X-Richtung verlaufende, als Führungsteil dienende Führungsschiene 102 zusammen mit deren als Bewegungsteil vorgesehenem Schlitten 118 und dem zugehörigen Motorantrieb 120 eine erste Linearführungseinrichtung der Schleifeinrichtung 20; die beiden in Y-Richtung verlaufenden, als Führungsteile dienenden Führungsschienen 90, 92 bilden zusammen mit ihren beiden in Fig. 3 oberen, als Bewegungsteile vorgesehenen Schlitten 94, 96 und dem zugehörigen Motorantrieb 106 eine zweite Linearführungseinrichtung der Schleifeinrichtung 20; und die eine vertikale Bewegung zulassende Lagerung des Schleifgeräts 21 bildet eine dritte Linearführungseinrichtung der Schleifeinrichtung 20.

Die Schleifanlage 1 nach Fig. 3 weist als Unterlage für die zu bearbeitenden Platten 2 zwei voneinander separate Unterlageplatten 130, 132 auf, welche jeweils mit einer mit der Unterlageplatte 130, 132 mitbewegbaren Saugvorrichtung (nicht dargestellt) versehen sind, mittels welcher die jeweilige Platte 2 auf der zugehörigen Unterlageplatte 130, 32 ansaugbar und dadurch darauf fixierbar ist. Die plattenförmigen Unterlagen 130, 132 sind, wie anhand der Fig. 4a-4e erläutert, zwischen der Messeinrichtung 3 und der Schleifeinrichtung 20 hin und her bewegbar.

Die Schleifanlage 1 nach Fig. 3 weist als Transportvorrichtung zum Transport der Unterlagen 130, 132 zwei sich parallel zu den Führungsschienen 90, 92, d. h. in Y-Richtung, erstreckende Führungsschienen 134 auf (in Fig. 4a-4e ist nur eine der Führungsschienen 134 in einer Seitenansicht dargestellt). Die beiden Führungsschienen 134 der Transportvorrichtung sind hierbei zwischen den beiden Führungsschienen 90, 92 angeordnet, und zwar in einem der Breite (X-Richtung) der Unterlageplatten 130, 132 in etwa entsprechendem Abstand. Die Führungsschienen 134 weisen einen der jeweils anderen Führungsschiene 134 zugewandten Längskanal 135 auf, in den sich Führungszapfen 136, die seitlich an der jeweiligen plattenförmigen Unterlage 130, 132 vorgesehen sind, hineinerstrecken. Jede plattenförmige Unterlage 130, 132 weist hierbei vier Führungszapfen 136 auf, welche in Längsrichtung der jeweiligen Unterlage 130, 132 in einem Abstand voneinander in den seitlichen Stirnrändern angeordnet sind. Die jeweilige Führungsschiene 134 weist in ihrer Längsrichtung gesehen zwischen der Schleifeinrichtung 20 und der Messeinrichtung 3 einen Verzweigungsabschnitt 138 auf, wobei der eine Längskanal 135 in einen oberen Längskanal 140 und einen zu dem oberen Längskanal 140 parallel verlaufenden unteren Längskanal 142 verzweigt wird, und wobei der obere und der untere Längskanal 140, 142 unter Ausbildung des einen Längskanals 135 wieder vereinigt werden. Die Länge des Abzweigungsabschnitts 138 entspricht in etwa der Länge der plattenförmigen Unterlagen 130, 132, insbesondere dem Längsabstand der jeweiligen beiden seitlichen Zapfen 136, so dass beiden Unterlageplatten 130, 132 entlang der Führungsschienen 134 mittels des Abzweigungsabschnitts 138 übereinander hinweg in entgegengesetzte Richtungen aneinander vorbei transportierbar sind. Hierdurch können die auf den Unterlageplatten 130, 132 aufliegenden Platten 2 abwechselnd zwischen der Messeinrichtung 3 und der Schleifeinrichtung 20 hin und her bewegt werden, wodurch die oben beschriebene Vorgehensweise des mehrmaligen Messens der Schichtdicke und des mehrmaligen Durchführens des Schleifvorgangs in besonders einfacher Weise realisiert wird.

Mittels dieser Schleifanlage 1 kann immer eine Platte 2 vermessen werden, während die andere Platte 2 gerade geschliffen wird. Anschließend werden die beiden Platten 2 zwischen der Messeinrichtung 3 und der Schleifeinrichtung 2 mittels der Transportvorrichtung wie oben beschrieben gewechselt, wobei die eine Platte 2 zur Schleifeinrichtung 20 transportiert wird und die andere Platte 2 gleichzeitig zur Messeinrichtung 3 transportiert wird. Danach wird die eine Platte 2 geschliffen und die andere Platte 2 von der Messeinrichtung 3 nachgemessen. Dieses Verfahren wird so lange abwechselnd durchgeführt, bis die jeweilige Platte 2 an jeder Plattenposition die gewünschte Schichtdicke mit vorbestimmter Toleranz erreicht hat, wobei die fertig geschliffene Platte 2 dann ohne Rücksicht auf die andere Platte 2 gegen eine neu zu bearbeitende Platte 2 ausgewechselt werden kann. Der Schleifanlage 1 können hierbei nach Bedarf neu zu bearbeitende Platten 2 zugeführt werden. Die Schleifanlage 1 kann aber auch derart eingestellt, dass bei Zulassung größerer Toleranzen bezüglich der Schichtdicke ein kontinuierlich fortschreitender Arbeitsbetrieb eingestellt wird, wobei der Schleifanlage 1 in regelmäßigen Abständen neue Platten 2 zugeführt werden. In diesem Falle berechnet die Steuervorrichtung eine fest vorgegebene Schleifzeit und eine fest vorgegebene Messzeit mit in das Schleifprogramm ein.

Alternativ zu den vorangehenden Ausführungsformen kann die Messeinrichtung auch in die Schleifeinrichtung integriert sein. Hierzu kann zum Beispiel die Messsonde am gleichen Bewegungsteil wie das Schleifgerät oder an einem dem Bewegungsteil mit daran installiertem Schleifgerät vorausfahrenden Bewegungsteil vorgesehen sein. Auf Basis der von der Messsonde erfassten Schichtdicke können dann von der Steuervorrichtung unmittelbar für die zugehörige Plattenposition Schleifparameter berechnet und sofort an die Antriebe der Führungseinrichtung des Schleifgeräts übermittelt werden. Das unmittelbar anschließend über diese Plattenposition geführte Schleifgerät schleift dann entsprechend der vorausgehend ermittelten Schleifparameter mehr oder weniger Schichtmaterial ab.

Claims (14)

1. Schleifanlage (1) zum Schleifen einer mit einem leitfähigen Material beschichteten Platte (2) für Leiterplatinen, mit einer Messeinrichtung (3), von welcher die Dicke der auf der Platte (2) vorgesehenen Schicht (6) an unterschiedlichen Plattenpositionen messbar ist, einer Steuervorrichtung (50), an welche die Messeinrichtung (3) zur Übermittlung der erfassten Schichtdicken angeschlossen ist und von welcher gemäß der erfassten Schichtdicken und der zugehörigen Plattenpositionen Schleifparameter ermittelbar sind, die den jeweiligen Plattenpositionen zugeordnet sind, und einer an die Steuervorrichtung (50) angeschlossenen Schleifeinrichtung (20) mit wenigstens einem Schleifgerät (21), das ein bewegbares Schleifmittel (22) mit einer Schleiffläche (22) zur schleifenden Bearbeitung der Platte (2) aufweist, und einer Führungseinrichtung (28), mittels welcher das jeweilige Schleifgerät (21) parallel zur Plattenfläche in einander kreuzende Richtungen (X, Y) sowie quer (Z) zur Plattenfläche geführt bewegbar ist, wobei die Abmessungen der Schleiffläche (24) des Schleifmittels (22) in ihren sämtlichen Durchmesserrichtungen kleiner sind als die Längs- und Breitenabmessung der Platte (2), und wobei die Schleifeinrichtung (20) mittels der Steuervorrichtung (50) derart betrieben ist, dass von dem Schleifgerät (21) im Bereich der jeweiligen Plattenpositionen gemäß der zugehörigen Schleifparameter unter Erzielung einer im wesentlichen konstanten Schichtdicke mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen wird.

2. Schleifanlage (1) nach Anspruch 1, wobei als Schleifparameter die Bewegungsgeschwindigkeit des Schleifmittels (22) und/oder die Geschwindigkeit, mit welcher das jeweilige Schleifgerät (21) über die Platte bewegt wird, und/oder der Anpressdruck des jeweiligen Schleifgeräts (21) auf die Platte (2) und/oder die Schleifwirkung des Schleifmittels (22) des jeweiligen Schleifgeräts (21), insbesondere dessen Körnung, verwendet wird.

3. Schleifanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifeinrichtung (20) eine Unterlage mit einer horizontal angeordneten Auflagefläche zum Auflegen der Platte (2) sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der Unterlage und der darauf aufgelegten Platte (2) aufweist.

4. Schleifanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Führungseinrichtung (28) wenigstens eine erste Linearführungseinrichtung (38, 40; 192, 118) mit einer ersten Antriebsvorrichtung (120) und einem ersten Bewegungsteil (40; 118) aufweist, das mittels der Antriebsvorrichtung (120) in eine parallel zur Plattenfläche verlaufende, erste Richtung (X) bewegbar ist, wobei die Führungseinrichtung (28) eine zweite Linearführungseinrichtung (30, 32, 34, 36; 90, 92, 94, 96) mit wenigstens einer zweiten Antriebsvorrichtung (106) und wenigstens einem zweiten Bewegungsteil (34, 36; 94, 96) aufweist, das mittels der zugehörigen Antriebsvorrichtung (106) in eine parallel zu Plattenfläche sowie senkrecht zur ersten Richtung (X) verlaufende, zweite Richtung (Y) bewegbar ist und an welchem die zugehörige erste Linearführungseinrichtung (38, 40; 102, 118) befestigt ist, so das letztere mit dem jeweiligen zweiten Bewegungsteil (34, 36; 94, 96) mitbewegbar ist, und wobei die Führungseinrichtung (28) eine dritte Linearführungseinrichtung (42, 44) mit einem dritten Bewegungsteil (44) aufweist, das in eine quer, insbesondere senkrecht zur Plattenfläche verlaufende, dritte Richtung (Z) bewegbar ist und an dem das Schleifgerät (21) befestigt ist.

5. Schleifanlage (1) nach Anspruch 4, wobei die zweite Linearführungseinrichtung (30, 32, 34, 36; 90, 92, 94, 96) zwei langgestreckte Führungsteile (30, 32; 90, 92) aufweist, die in einem Abstand voneinander sowie parallel zueinander angeordnet sind, und die jeweils mit einem zugehörigen zweiten Bewegungsteil (34, 36; 94, 96) versehen sind.

6. Schleifanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schleifeinrichtung (20) einen Werkzeugwechsler aufweist, mittels dessen das jeweilige Schleifgerät (21) selektiv mit Schleifmitteln (22) unterschiedlicher Schleifwirkung, insbesondere unterschiedlicher Körnung, bestückbar ist.

7. Schleifanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Größenverhältnis von Schleiffläche (24) des Schleifmittels (24) und zu Plattenfläche im Bereich von 1/10 bis 1/35, insbesondere von 1/20 bis 1/30, liegt.

8. Schleifanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Größe der Schleiffläche (24) der Größe der Plattenfläche dividiert durch die Anzahl der Plattenpositionen, an denen die Schichtdicke gemessen wird, entspricht.

9. Verfahren zur Schleifen einer mit einem leitfähigem Material beschichteten Platte für Leiterplatinen, wobei in einem ersten Verfahrensschritt die Dicke der Schicht (6) auf der Platte (2) an unterschiedlichen Plattenpositionen gemessen wird und die gemessenen Schichtdicken zusammen mit den zugehörigen Plattenpositionen gespeichert werden, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt gemäß der gespeicherten Schichtdicken und der zugehörigen Plattenpositionen ein Schleifprogramm ermittelt wird, und wobei in einem dritten Verfahrensschritt gemäß dem ermittelten Schleifprogramm in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der an der jeweiligen Plattenposition gemessenen Schichtdicke und einer Referenzschichtdicke im Bereich der jeweiligen Plattenpositionen unter Erzielung einer im wesentlichen konstanten Schichtdicke mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei im Bereich der jeweiligen Plattenpositionen dadurch mehr oder weniger Schichtmaterial abgeschliffen wird, dass ein Schleifmittel (22) eines Schleifgeräts (21) mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt wird, und/oder dass das Schleifgerät (21) mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Geschwindigkeiten über die Platte (2) bewegt wird, und/oder dass das oder mehrere Schleifgeräte (21) mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Schleifmitteln (22) unterschiedlicher Schleifwirkurg, insbesondere unterschiedlicher Körnung, über die Platte (2) bewegt werden, und/oder dass das Schleifmittel (22) mit den jeweiligen Plattenpositionen zugeordneten, unterschiedlichen Anpressdrücken über die Platte bewegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Schleifmittel (22) mit annähernd konstantem Anpressdruck über die Platte bewegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Verfahrensschritte solange wiederholt werden, bis die Differenz zwischen der gemessenen Schichtdicke und der Referenzschichtdicke an der jeweiligen Plattenposition einen vorbestimmten Wert unterschreitet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ein Schleifmittel (22) verwendet wird, dessen Schleiffläche (24) eine Größe von 1/10 bis 1/35, insbesondere von 1/20 bis 1/30, der Größe der Plattenfläche hat.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei ein Schleifmittel (22) verwendet wird, dessen Größe der Größe der Plattenfläche dividiert durch die Anzahl der Plattenpositionen, an denen die Schichtdicke gemessen wird, entspricht.