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Die Erfindung betrifft eine Reinigungsanlage für eine elektrische Baugruppe, die eine Trägerplatte mit darauf platzierten elektrischen Bauelementen aufweist. Diese Reinigungsanlage weist außerdem eine Haltevorrichtung für die zu reinigende elektrische Baugruppe und mindestens eine Reinigungsvorrichtung auf, die zur Beaufschlagung der Baugruppe mit einem Reinigungsmedium geeignet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen einer elektrischen Baugruppe, die eine Trägerplatte mit darauf platzierten elektrischen Bauelementen aufweist. Das Verfahren weist die Verfahrensschritte auf, dass die elektrische Baugruppe in eine Haltevorrichtung eingesetzt wird und durch eine Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungsmedium beaufschlagt wird. Als Reinigungsmedium können Flüssigkeiten, insbesondere Lösungsmittel wie Alkohole, Gase, wie z. B. Luft, oder mechanische Reinigungsmedien, wie Bürsten oder Papierrollen, zum Einsatz kommen.
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Reinigungsverfahren für elektrische Baugruppen sowie hierzu geeignete Reinigungsanlagen sind beispielsweise aus dem Abstract zur
JP 04288893 A bekannt. Danach kann eine Reinigungsanlage beispielsweise in eine Fertigungsstraße für Leiterplatten integriert werden und zusammen mit einem Reflow-Lötofen betrieben werden. Die gelöteten Baugruppen, aufweisend Leiterplatten mit darauf platzierten elektrischen Bauelementen, werden nach der Entnahme aus dem Reflow-Lötofen in einer geeigneten Haltevorrichtung der Reinigungsanlage zugeführt, wobei die gesamte Oberfläche der Baugruppe gereinigt wird. Dabei können vorher aufgebrachte Medien, wie Lotpaste oder Kleber, die als Rückstände nach dem Montageprozess auf der Baugruppe an falschen Positionen oder in falscher Menge verbleiben, von der Baugruppe entfernt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die elektrischen Bauelemente der Baugruppen nicht beschädigt werden. Außerdem müssen die zu entfernenden Rückstände insbesondere dort entfernt werden, wo sie für die noch folgenden Montageprozesse besonders kritisch sind, beispielsweise in Durchkontaktierungen.
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Bei der Reinigung der gesamten Fläche der Baugruppe, d. h. zeitgleich der beiden Seiten der Baugruppe, entsteht das Problem, dass sich die durch die Reinigung abgelösten Stoffe in Teilbereichen der zu reinigenden Baugruppe festsetzen (z. B. Lotkugeln in Steckverbindern) oder dass das Reinigungsmedium in Hohlräume oder andere schwer zugängliche Areale der Baugruppe eindringt und dort auch nach dem Reinigungsprozess verbleibt. Dies erfordert für die vorgesehenen Trocknungsprozesse längere Trocknungszeiten und kann im Falle des Verbleibens von abgelösten Stoffen auf der Baugruppe auch zu Fehlfunktionen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine Reinigungsanlage für elektrische Baugruppen bzw. ein Reinigungsverfahren für elektrische Baugruppen anzugeben, mit dem in vergleichsweise kurzer Zeit eine vergleichsweise zuverlässige Reinigung (d. h. rückstandsarm, sauber und trocken) ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die eingangs angeführte Reinigungsanlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Haltevorrichtung derart an die Geometrie der elektrischen Baugruppe angepasst ist, dass der zu reinigende Teil der einen Seite der Trägerplatte gegenüber der anderen Seite der Trägerplatte für das Reinigungsmedium dicht getrennt ist. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass in Fertigungsprozessen für die Herstellung von elektrischen Baugruppen auf Trägerplatten wie Leiterplatten häufig nur die Reinigung einer der beiden Seiten der Trägerplatte erforderlich wird. Durch die Anpassung der Haltevorrichtung an die Geometrie der elektrischen Baugruppe wird dem Rechnung getragen, indem bei der Halterung der elektrischen Baugruppe eine Abdichtung zwischen der einen Seite der Trägerplatte und der anderen Seite der Trägerplatte erfolgt. Bei einem anschließenden Reinigungsverfahren kann dann die zu reinigende Seite der Trägerplatte gereinigt werden, ohne dass die andere Seite der Trägerplatte mit dem Reinigungsmedium oder mit dem durch die Reinigung abgelösten Rückständen beaufschlagt wird. Dies bewirkt vorteilhaft, dass die andere Seite der Trägerplatte weder der Gefahr ausgesetzt wird, dass Rückstände des Reinigungsverfahrens sich in diesem Bereich der Baugruppe festsetzen, noch für das Erfordernis, dass für die andere Seite der Trägerplatte ein Trocknungsverfahren durchgeführt werden muss. Hierdurch wird vorteilhaft auch die Komplexität der Reinigungsanlage verringert, da Reinigungs- und Trocknungsvorrichtungen jeweils nur für eine Seite der Baugruppe, nämlich die zu reinigende Seite der Leiterplatte, vorgesehen werden müssen. Besonders einfach wird die Reinigung, wenn die zu reinigende Seite der Trägerplatte frei von Bauelementen ist, es sich also um die Rückseite der Trägerplatte handelt.
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Mit der Reinigungsanlage kann in der eingangs bereits beschriebenen Weise eine Reinigung von Trägerplatten mit Bauelementen nach dem Reflow-Löten erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Trägerplatten von Rückständen eines Lotmaterials zu befreien. Dieser Reinigungsvorgang wird beispielsweise nach dem Bedrucken von Leiterplatten mit Lotpaste erforderlich. Hierbei kann ein lokales Reinigen von Flächenabschnitten der Trägerplatte erfolgen, welche versehentlich mit der Lotpaste beschichtet worden sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, nach einer Fehlbedruckung der Trägerplatte die Lotpaste komplett von der betreffenden Seite der Trägerplatte zu entfernen. Für diesen Fall ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anwendung der Reinigungsanlage in Fällen, in denen die Trägerplatte auf der anderen Seite bereits mit Bauelementen bestückt ist. Wird die Lotpaste auf die eine Seite falsch aufgetragen, so kann diese mittels der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage nur von der einen Seite wieder gereinigt werden, während die Bauelemente auf der anderen Seite von dem Reinigungsmedium nicht beaufschlagt werden. Hierdurch kann eine Belastung der auf der Trägerplatte befestigten Bauelemente durch den Reinigungsprozess vermieden werden und gleichzeitig ist eine effektive Reinigung der einen, falsch bedruckten Seite möglich.
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Die Ausführung der Haltevorrichtung der Art, dass eine zwischen der einen Seite und der anderen Seite der Trägerplatte dichtende Halterung möglich ist, kann beispielsweise durch ein zuverlässiges Anliegen des gesamten Randes oder des Randbereiches der Trägerplatte auf der einen Seite oder der anderen Seite erreicht werden. Zusätzlich können in dem Bereich des Anliegens der Baugruppe oder Leiterplatte in der Haltevorrichtung Dichtmaterialien vorgesehen werden, die eine zuverlässige Abdichtung auch bei kleineren Anpressdrücken ermöglichen. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Dichtung eine Anlagefläche in der Haltevorrichtung vorgesehen ist, an die die Trägerplatte mit einer der beiden Seiten angelegt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft bei Trägerplatten, die eben ausgeführt sind, da sich hierbei eine vergleichsweise einfache Geometrie der Anlagefläche und damit der Dichtfläche ergibt. Hierdurch lässt sich vorteilhaft auch die Zuverlässigkeit der Abdichtung erhöhen, da eine Dichtung durch einen gleichmäßigen Anpressdruck der Trägerplatte auf der Auflagefläche erreicht werden kann. Auch ist die konstruktive Ausgestaltung der Haltevorrichtung damit vereinfacht, was Kostenvorteile bei der Herstellung der Reinigungsanlage erzeugt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anlagefläche der Haltevorrichtung in Einbaulage waagerecht ausgerichtet ist und nach oben zeigt, wobei die Reinigungsvorrichtung unterhalb der Anlagefläche angeordnet ist. Dieser Aufbau nutzt vorteilhaft die Gravitationskräfte der Erde, da nach Einlegen der Baugruppe in die Haltevorrichtung das Eigengewicht der Baugruppe bereits für einen gewissen Anpressdruck zur Erzeugung der Abdichtung sorgt. Außerdem wird das Reinigungsmedium von unten gegen die zu reinigende Fläche gespritzt und tropft danach von der Fläche herunter, wodurch Ansammlungen von Reinigungsmedium an der Baugruppe vermieden werden können und Rückstände des Reinigungsprozesses möglichst zeitnah nach Ablösung aufgrund ihres Eigengewichtes von der Oberfläche der Baugruppe herabfallen.
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Eine andere Ausgestaltung der Reinigungsanlage wird erhalten, wenn die Haltevorrichtung in ein Adapterbauteil integriert ist, welches einerseits in eine Aufnahme der Reinigungsvorrichtung passt und andererseits an die zu haltende Baugruppe angepasst ist. Damit handelt es sich vorteilhaft um ein sehr einfaches Bauteil, welches in eine hierzu vorbereitete Aufnahme in der Reinigungsanlage eingesetzt werden kann. Hierbei ist eine zuverlässige Abdichtung zwischen Adapterbauteil und Reinigungsanlage einfach zu realisieren. Andererseits kann das Adapterbauteil optimal an die Geometrie der zu reinigenden Baugruppe angepasst sein, wodurch auch hier eine optimale Dichtung erfolgen kann. Zuletzt kann das Adapterbauteil bereits vor dem Reinigungsprozess einer bestimmten Baugruppe mit dieser verbunden werden, während in der Reinigungsanlage eine zu reinigende Baugruppe mit einem anderen Adapterbauteil bereits gereinigt wird. Hierdurch können Rüstzeiten eingespart werden, da die in die Adapterplatte eingesetzte Baugruppe leichter gehandhabt werden kann. Es können mehrere Adapterbauteile mit gleicher Geometrie für gleiche Baugruppen oder Adapterbauteile für unterschiedliche Baugruppen bevorratet werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Haltevorrichtung an die Aufnahme derart angepasst ist, dass eine weitere Dichtung für das Reinigungsmedium entsteht. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Reinigungsmedium über die Verbindungsstelle zwischen Adapterbauteil und Reinigungsanlage hindurch dringt. Eine andere Möglichkeit besteht auch darin, das Adapterbauteil genügend groß auszuführen, damit die Aufnahme in der Reinigungsanlage genügend weit von der zu reinigenden Baugruppe entfernt ist. Auch ist es denkbar, bei größeren Adapterbauteilen Aufnahmen für mehrere Baugruppen vorzusehen, so dass in der Serienfertigung mehrere Baugruppen gleichzeitig gereinigt werden können.
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Gemäß einer besondere Ausgestaltung der Reinigungsanlage ist vorgesehen, dass diese ein Gehäuse aufweist, welches im Bereich der Haltevorrichtung eine Öffnung für die im Gehäuse angeordnete Reinigungsvorrichtung zur Verfügung stellt, wobei die Platzierung der Baugruppe in der Haltevorrichtung zu einem dichten Verschluss der Öffnung führt. Dies bedeutet, dass die zu reinigende Baugruppe auf einfache Weise auf der Außenseite des Gehäuses platziert werden kann und anschließend der Reinigungsprozess durch die Öffnung erfolgen kann. Dabei wird vorteilhaft sichergestellt, dass die im Gehäuse angeordnete Reinigungsvorrichtung sauber arbeitet, da das Reinigungsmedium im Gehäuse verbleibt. Dies ist von besonderem Vorteil bei leicht flüchtigen Reinigungsmedien, die auf diesem Wege zurück gewonnen und mehrfach verwendet werden können. Der Prozess kann zusätzlich sicherer gemacht werden, wenn das Gehäuse mit einer weiteren Abdeckung versehen wird, die nach Aufsetzen der Baugruppe auf die Öffnung des Gehäuses oberhalb dieser Baugruppe platziert wird.
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Die oben angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass die Haltevorrichtung derart an die Geometrie der zu reinigenden elektrischen Baugruppe angepasst ist, dass der zu reinigende Teil der einen Seite der Trägerplatte gegenüber der anderen Seite der Trägerplatte beim Einsetzen der Baugruppe abgedichtet wird. Hierdurch werden die bereits genannten Vorteile erreicht, welche zu einer höheren Effizienz des Reinigungsprozesses bei geringeren Kosten führen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen werden, dass während des Reinigens der Baugruppe ein Druckgefälle zwischen der einen Seite und der anderen Seite aufgebaut wird, wobei der Druck auf der zu reinigenden Seite geringer ist, als auf der anderen Seite. Dies kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass auf der zu reinigenden Seite ein Unterdruck aufgebaut wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, auf der anderen Seite, also der nicht zu reinigenden Seite einen Überdruck aufzubauen. Hierzu kann vorteilhaft das bereits erwähnte Gehäuse verwendet werden, was in diesem Fall dicht ausgeführt sein muss und mit einem Druckanschluss zur Erzeugung eines Unterdruckes oder eines Überdruckes versehen werden kann. Der Vorteil der Erzeugung eines Druckgefälles liegt darin, dass die Baugruppe in der Aufnahme sicher fixiert werden kann. Außerdem wird dadurch der Anpressdruck der Baugruppe in der Aufnahme vergrößert, was die Dichtwirkung erhöht. Außerdem entsteht der Vorteil, dass bei eventuellen Undichtigkeiten der Abdichtung zwischen der Haltevorrichtung und der Baugruppe das Reinigungsmedium wegen des an der Stelle der Undichtigkeit erfolgenden Druckausgleichs nicht durch die Stelle der Undichtigkeit hindurchtreten kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn Durchgänge in der Trägerplatte zusätzlich abgedichtet werden. Hierzu können eigene Vorrichtungen verwendet werden, wie z. B. Stopfen oder eine weitere Adapterplatte, die mit auf die Baugruppe angepassten Dichtungen versehen ist. Hierdurch wird vorteilhaft verhindert, dass das Reinigungsmedium durch diese Durchgänge hindurchtreten kann. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, insbesondere bei kleinen Durchgängen, wie beispielsweise Durchkontaktierungen, den Aufbau des Druckgefälles dazu zu nutzen, dass der Druckausgleich an den Durchgängen ein Austreten des Reinigungsmediums verhindert.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erklärt. In den einzelnen Figuren der Zeichnung werden gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage in schematischer Schnittdarstellung und
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2 einen Ausschnitt aus einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage, der die Aufnahme, die Adapterplatte mit der Haltevorrichtung sowie eine Baugruppe und das Zusammenwirken dieser Elemente zeigt.
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Eine Reinigungsanlage gemäß 1 besteht aus einem Gehäuse 1, welches mit einer aufklappbaren Abdeckung 2 versehen ist. Die Abdeckung weist ein Sichtfenster 3 auf, welches den Blick auf eine in ein Adapterbauteil 4 befestigte Baugruppe 5 freigibt. Die Baugruppe 5 besteht aus einer mit Bauelementen 5a bestückten Trägerplatte 5b (beispielsweise einer Leiterplatte), die in einer Haltevorrichtung 6 auf dem Adapterbauteil 4 fixiert ist. Das Adapterbauteil 4 ist in eine Aufnahme 1a des Gehäuses eingesetzt, so dass die Baugruppe 5 mit der einen Seite 5c, die gereinigt werden soll, einen Innenraum des Gehäuses abschließt, während die andere Seite 5d der Trägerplatte 5b, die die Bauelemente 5a trägt, dichtend von dem Innenraum des Gehäuses getrennt ist. Die Abdeckung 2 ist lediglich zum Schutz der empfindlichen Bauelemente 5a vorgesehen und für die Abdichtungsfunktion an der Haltevorrichtung 6 grundsätzlich nicht erforderlich.
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Das Adapterbauteil 4 ist in Form einer Platte ausgeführt, welche eine Öffnung aufweist, um die Zugänglichkeit für Reinigungsvorrichtungen 7, 8 zur einen Seite 5c der Trägerplatte 5b zu gewährleisten. Das Adapterbauteil ist in seiner Form derart ausgeführt, dass es mit den Seitenwänden des Gehäuses 1 korrespondiert und damit in seiner Lage definiert ist. Die Reinigungsvorrichtungen können beispielsweise als Sprühdüse 7 zum Aufsprühen eines flüssigen Reinigungsmediums (beispielsweise auf Basis eines Alkohols) oder auch als rotierende Bürste 8 oder als rotierende Papierrolle (nicht dargestellt) ausgeführt sein. Der rotierenden Bürste 8 oder Papierrolle kann auch ein Reinigungsmedium zugeführt werden. Die Reinigungsvorrichtungen 7, 8 sind entsprechend der angedeuteten Pfeile im Inneren des Gehäuses 1 beweglich, so dass sie an verschiedene Stellen der zu reinigenden Baugruppe herangeführt werden können.
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Nach dem Reinigungsprozess kommen Trockenvorrichtungen 9, 10 zum Einsatz, die ebenfalls entsprechend der angedeuteten Pfeile im Inneren des Gehäuses 1 beweglich angeordnet sind. Die Trocknungsvorrichtungen können aus einem Gebläse 9 oder auch einen Luftmesser 10 bestehen. Das Luftmesser kann auch zu Reinigungszwecken angewendet werden, indem der erzeugte Gasstrahl zum Abschälen (Messerwirkung) beispielsweise von Verunreinigungen von der einen Seite 5c der Trägerplatte verwendet wird. In diesem Fall ist das Reinigungsmedium gasförmig. Ein gasförmiges Reinigungsmedium kommt auch beim Einsatz einer Vakuumabsaugung zum Einsatz. Es werden die Verunreinigungen mit der im Gehäuse befindlichen Luft (oder einem anderen gasförmigen Reinigungsmedium) mitgerissen, und anschließend abgesaugt.
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Weiterhin können am Gehäuse Druckanschlüsse 11, 12, 13 vorgesehen sein. Diese können mit nicht dargestellten Pumpen verbunden werden, um beispielsweise im durch die Abdeckung 2 erzeugten Innenraum einen Überdruck aufzubauen. Andererseits können die Druckanschlüsse 12, 13 dazu verwendet werden, im durch das Gehäuse 1 erzeugten Innenraum ein Unterdruck zu erzeugen. Durch die Druckanschlüsse 12, 13 kann auch bereits verwendetes Reinigungsmedium abgesaugt werden. Nach einer Reinigung kann dies den Reinigungsvorrichtungen 7, 8 wieder zur Verfügung gestellt werden.
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In 2 ist die Aufnahme 1a für das Adapterbauteil noch einmal dargestellt. In diese kann die Adapterplatte 4 entsprechend des angedeuteten Pfeils eingesetzt werden, wobei eine Dichtung 14 die entstehende Verbindung abdichtet. In das Adapterbauteil 4 kann die Leiterplatte 5b, die zur nicht weiter im Detail dargestellten Baugruppe 5 gehört, eingesetzt werden. Die Öffnung in der Adapterplatte, die die eine Seite 5c der Trägerplatte 5b freigibt, ist deutlich zu erkennen.
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Außerdem ist die Haltevorrichtung 6 im Adapterbauteil 4 ebenfalls als Dichtung ausgeführt, wobei die Trägerplatte 5b bei Einsetzen in das Adapterbauteil 4 diese Dichtung verformt. Hierdurch wird einerseits eine zuverlässige Halterung der Trägerplatte 5b erreicht. Außerdem entsteht so ein Anpressdruck, der die Dichtheit gewährleistet.
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Weiterhin weist die Trägerplatte 5b einen Durchgang 14 auf, der beispielsweise aus einer Durchkontaktierung bestehen kann. Um diesen abzudichten, wird eine weitere Adapterplatte 15 verwendet, an der ein Dichtstopfen 16 befestigt ist. Der Dichtstopfen 16 korrespondiert mit dem Durchgang 14, wodurch eine Abdichtung erfolgt. In nicht dargestellter Weise kann die Adapterplatte für andere Durchgänge auch weitere Dichtvorrichtungen aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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