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Die Erfindung bezieht sich auf eine Transportvorrichtung für flache Substrate, insbesondere für den Transport von Leiterplatten und ähnlichen Elektronik-Substraten bzw. Elektrotechnik-Substraten, wie strukturierte und unstrukturierte Halbleiterwafer und in der Elektronik und Elektrotechnik verwendete Dünnschichtbauelemente. Die Transportvorrichtung weist eine oder vorzugsweise mehrere Transportwalzen auf, die in einer Transportrichtung hintereinander angeordnet sind und/oder von denen mindestens zwei als Paar senkrecht zu einer Transportrichtung übereinander angeordnet sind und zwischen sich einen Substrattransportspalt bilden. Die jeweilige Transportwalze beinhaltet eine Welle und einen mit der Welle drehfesten Substratkontaktbereich. Des Weiteren umfasst die Transportvorrichtung einen Vorschubträger mit Gleitlagern, in denen die jeweilige Transportwalze einseitig oder vorzugsweise beidseitig mit einem jeweiligen endseitigen Wellenzapfen drehbeweglich gelagert ist.
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Derartige Transportvorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen gebräuchlich. So offenbart die Offenlegungsschrift
DE 101 28 386 A1 eine Transportvorrichtung dieser Art, bei der die Gleitlager für die Transportwalzen speziell von Einsätzen gebildet sind, die in entsprechende Aufnahmen des Vorschubträgers auswechselbar eingesetzt sind. Die Wellen der Transportwalzen bestehen typischerweise aus Titan, Edelstahl oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Der Vorschubträger mit den Gleitlagern besteht typischerweise aus einem Kunststoffmaterial wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF).
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Für Leiterplatten und ähnliche Substrate besteht häufig der Bedarf bzw. die Anforderung, sie vor elektrostatischen Aufladungen zu schützen. In Transportstrecken, in denen die Substrate eine Behandlung mit einer Flüssigkeit erfahren, verhindert diese in aller Regel solche unerwünschten elektrostatischen Aufladungen. Auf Transportstrecken ohne Flüssigkeitsbehandlung ist dieser Schutzmechanismus nicht gegeben. Solche „trockenen“ Transportstrecken sind z.B. typische Einlaufmodule, Kontrollmodule, Trocknungsmodule und Auslaufmodule von modularen Substratbehandlungssystemen.
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Es ist bekannt, elektrostatischen Aufladungen in solchen trockenen Transportstrecken durch den Einsatz eines Ionen-Sprühstabs oberhalb und/oder unterhalb der Substrattransportebene entgegenzuwirken. Solche Ionen-Sprühstäbe lassen sich aber unter manchen Umgebungsbedingungen, wie sie z.B. für die Leiterplattenbehandlung vorhanden sind, nicht dauerhaft beständig einsetzen, wie in mit Chemikalien verunreinigter Umgebungsluft und in Umgebungen mit erhöhten Temperaturen, wie sie z.B. in Trocknungsmodulen vorherrschen.
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Zwar könnten die Substrate auch dadurch vor elektrostatischer Aufladung geschützt werden, dass die Transportwalzen nicht nur mit ihrer Welle, sondern auch mit ihrem die Substrate kontaktierenden Substratkontaktbereich metallisch ausgeführt werden, dies kann aber leicht zu Schädigungen der Oberfläche der Substrate führen, was beispielsweise bei Leiterplatten Funktionsausfälle durch Schädigung ihrer feinen Leiterbahnstrukturen verursachen kann. Zudem sind typischerweise für Transportwalzen eingesetzte metallische Werkstoffe, wie Edelstahl oder Titan, aufgrund ihrer eingeschränkten chemischen Beständigkeit zur Verwendung in Leiterplatten-Produktionsanlagen nur bedingt tauglich.
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Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Transportvorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, mit der sich transportierte flache Substrate, wie Leiterplatten, während des Transports in verbesserter Weise vor elektrostatischen Aufladungen schützen lassen.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Transportvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dieser Transportvorrichtung bestehen der Transportwalzen-Substratkontaktbereich und der Gleitlagerbereich des Vorschubträgers aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial. Zudem ist ein elektrischer Entladungspfad vorgesehen, mit dem der Transportwalzen-Substratkontaktbereich und/oder der Vorschubträger-Gleitlagerbereich elektrisch leitend verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung sorgt auf diese Weise für eine ausreichende Abführung elektrischer Ladungen von den transportierten flachen Substraten bzw. von den Transportwalzen und dem Vorschubträger über den elektrischen Entladungspfad, so dass sich keine unerwünschten elektrostatischen Aufladungen bilden können, die zu einer Schädigung der Substrate führen könnten. Aufladungen im Gleitlagerbereich des Vorschubträgers können direkt abgeführt werden, ohne die Substrate zu erreichen. Aufladungen, die sich im Kontaktbereich der Transportwalzen mit den Substraten bilden, können über die Transportwalzen und den Vorschubträger abgeführt werden. Die Substrate werden vom aus elektrisch leitfähigem Kunststoffmaterial bestehenden Substratkontaktbereich der Transportwalzen kontaktiert, wodurch ein Kontakt der transportierten Substrate mit metallischen Transportwalzenbereichen vermieden wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch leitfähige Kunststoffmaterial für den Transportwalzen-Substratkontaktbereich bzw. den Vorschubträger-Gleitlagerbereich ein elektrisch leitfähiges PP-Material oder PE-Material oder PVDF-Material oder Polyetherketon(PEEK)-Material. Diese Materialien haben sich als für den vorliegenden Verwendungszweck gut geeignet erwiesen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das elektrisch leitfähige Kunststoffmaterial zur Bereitstellung der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit einen vorzugsweise partikelförmig eingebrachten Füllstoff aus einem Ruß- oder Graphit- oder Palladium-Material.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Entladungspfad auf einen ohmschen Ableitwiderstand im Bereich von 0,1MΩ bis 2MΩ ausgelegt. Damit stellt der elektrische Entladungspfad einen definierten hochohmigen elektrischen Widerstand bereit, wie er zum gezielten Ableiten von eventuell auftretenden, unerwünschten elektrostatischen Aufladungen besonders geeignet ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Welle der jeweiligen Transportwalze aus einem Metallmaterial gebildet, bei dem es sich insbesondere um ein Edelstahlmaterial handeln kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet der Vorschubträger einen metallischen Grundkörper und einen an diesem angebrachten Gleitlagereinsatz, der den Gleitlagerbereich des Vorschubträgers umfasst und entsprechend aus dem für diesen vorgesehenen leitfähigen Kunststoffmaterial besteht.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Vorschubträger eine metallische Schiene auf, die elektrisch mit dem Gleitlagerbereich der jeweiligen Transportwalze verbunden ist und mit der elektrisch eine Entladungsleitung verbunden ist. Die metallische Schiene kann dadurch als Stromsammelschiene des elektrischen Entladungspfades dienen, mit der im Fall mehrerer Transportwalzen die elektrostatischen Ladungen dieser Transportwalzen bzw. deren Gleitlagerungen gesammelt zur Entladungsleitung abgeführt werden können. Zudem kann die metallische Schiene eine mechanische Stabilisierungsfunktion für den Vorschubträger erfüllen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine ausschnittweise Draufsicht auf eine Leiterplatten-Transportvorrichtung mit mehreren in Transportrichtung hintereinander und quer zur Transportrichtung paarweise übereinander angeordneten Transportwalzen,
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2 eine Schnittansicht längs einer Linie II-II von 1,
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3 eine Schnittansicht längs einer Linie III-III von 1,
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4 eine Draufsicht entsprechend 1 für eine Variante der Transportvorrichtung der 1 bis 3 und
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5 eine Schnittansicht längs einer Linie V-V von 4.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Transportvorrichtung, mit der sich Leiterplatten oder ähnliche flache Substrate, wie sie insbesondere in der Elektronikindustrie und der elektrotechnischen Industrie Verwendung finden, längs einer Transportrichtung T auf einer z.B. horizontalen Transportstrecke transportieren lassen. Dazu weist die Transportvorrichtung mehrere Transportwalzen 1 auf, die untereinander je nach Bedarf identisch oder unterschiedlich ausgeführt sein können. Im gezeigten Beispiel ist letzteres der Fall. In der Ausschnittansicht der 1 bis 3 sind ein Paar von Transportwalzen 1a eines Rollentyps und ein Paar von Transportwalzen 1b eines Zylindertyps zu erkennen, wobei die beiden Walzenpaare in Transportrichtung T hintereinander angeordnet sind und die beiden Transportwalzen des jeweiligen Paares senkrecht zur Transportrichtung T übereinanderliegend angeordnet sind. Alle Transportwalzen 1a, 1b sind mit zueinander parallelen Längsachsen angeordnet.
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Die Transportwalzen 1a vom Rollentyp beinhalten eine Welle 2, auf der mit axialem Abstand voneinander eine Mehrzahl von Rollen 3 drehfest gehalten ist. Bei den Transportwalzen 1b vom Zylindertyp ist an der Welle drehfest ein Walzenzylinder 3‘ gehalten, dessen Mantelfläche 4 einen Substratkontaktbereich bildet, mit dem diese Transportwalzen 1b die Substrate kontaktieren und durch die Walzendrehbewegung transportieren. Bei den Transportwalzen 1a vom Rollentyp ist der Substratkontaktbereich von einer Umfangsfläche 4‘ der Rollen 3 gebildet. Wie aus den 2 und 3 zu erkennen, bilden die jeweils paarig übereinander angeordneten Transportwalzen 1a, 1b vom Rollentyp bzw. Zylindertyp zwischen sich einen Substrattransportspalt 5 durch den hindurch die Substrate in Transportrichtung T transportiert werden, wozu sich die beiden Transportwalzen 1 jedes Paares gegensinnig und die auf gleicher Höhe in Transportrichtung T hintereinanderliegenden Transportwalzen 1 gleichsinnig drehen.
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Zur Lagerung und zum Antrieb der Transportwalzen 1 besitzt die Transportvorrichtung einen Vorschubträger, der im gezeigten Beispiel zwei seitliche Vorschubträgereinheiten 6a, 6b an den Seiten der Transportwalzen 1 beinhaltet. Die jeweilige Vorschubträgereinheit 6a, 6b weist einen sich parallel zur Transportrichtung T länglich unterhalb der Transportwalzen T erstreckenden Grundkörper 7 und davon senkrecht zur Transportrichtung und zu den Transportwalzen-Längsachsen nach oben abstehende Gleitlagerbereiche 8 auf. Der jeweilige Gleitlagerbereich 8 beinhaltet Gleitlager 9, in denen die Wellen 2 der Transportwalzen 1 mit einem jeweiligen Wellenende bzw. Wellenzapfen 10 drehbeweglich gehalten sind.
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Auf einer Seite, hier auf der in den 1 bis 3 rechten Seite, auf der sich die Vorschubträgereinheit 6a befindet, umfasst der Vorschubträger 6 einen Walzenantrieb 11 von einer üblichen Bauart mit einer in Transportrichtung durchgehenden Antriebswelle, an die über Kegelradgetriebe die einzelnen Transportwalzen 1 angekoppelt sind.
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Des Weiteren beinhaltet die Transportvorrichtung einen elektrischen Entladungspfad, mit dem die Transportwalzen-Substratkontaktbereiche 4, 4‘ und die Vorschubträger-Gleitlagerbereiche 8 elektrisch leitend verbunden sind. Alternativ können z.B. auch nur die Gleitlagerbereiche 8 elektrisch an diesen Entladungspfad angekoppelt sein. Der Entladungspfad beinhaltet je eine von der jeweiligen Vorschubträgereinheit 6a, 6b abführende elektrische Entladungsleitung 12a, 12b, die mittels einer zugehörigen Schraubverbindung elektrisch kontaktierend an der Vorschubträgereinheit 6a, 6b angebracht ist. Mit der gleichen Schraubverbindung ist im gezeigten Beispiel je eine durchgehende, elektrisch leitfähige und vorzugsweise metallische Schiene 13a, 13b im unteren Bereich der Vorschubträgereinheit 6a, 6b mit elektrischem Kontakt zu diesem und zur Entladungsleitung 12a, 12b angebracht. Die beiden Schienen 13a, 13b haben eine mechanische Stabilisierungsfunktion für die jeweilige Vorschubträgereinheit 6a, 6b und dienen als Sammelschiene zum Abführen elektrischer Ladungen von den Gleitlagerbereichen 8, die den verschiedenen Transportwalzen 1 zugeordnet sind, zur zugehörigen Entladungsleitung 12a, 12b.
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Die als Substratkontaktbereich fungierenden Umfangsflächen 4‘ der Walzenrollen 3 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus einem PP-Material, einem PVDF-Material oder einem PEEK-Material, das durch einen Partikel-Füllstoff aus Ruß-, Graphit- oder Palladium-Material in einem gewünschten, vorgebbaren Maß elektrisch leitfähig gemacht ist. Je nach Bedarf und Anwendungsfall können die Rollen 3 auch im Übrigen aus diesem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial gefertigt sein. Ebenso besteht die als Substratkontaktbereich fungierende Mantelfläche 4 der zylindrischen Transportwalzen 1b aus einem solchen elektrisch leitfähigen und vorzugsweise thermoplastischen Kunststoffmaterial, wobei auch hier wiederum je nach Bedarf und Anwendungsfall der Zylinderteil dieser Transportwalzen 1b ebenfalls aus diesem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial oder alternativ aus einem anderen Material besteht. Die Wellen 2 der Transportwalzen 1 bestehen vorzugsweise aus Edelmetall oder einem anderen Metallmaterial. Es versteht sich, dass die Wellen 2 alternativ aus einem der genannten elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterialien bestehen können, wenn dies zweckmäßig erscheint.
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Ebenso sind die Gleitlagerbereiche 8 des Vorschubträgers 6 aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial gefertigt, insbesondere eines der hierzu oben genannten Materialien. Bevorzugt kommt hier ein elektrisch leitfähiges PE-Material oder PEEK-Material zum Einsatz. Die Verwendung von PEEK-Material wird bevorzugt auf den Gleitlagerbereich 8 beschränkt, während der Vorschubträger 6 im Übrigen, d.h. sein Grundkörper 7, dann vorzugsweise aus einem metallischen Material gefertigt ist, z.B. einem Titan- oder Edelstahl-Material. Alternativ kann auch der Vorschubträger-Grundkörper 7 aus dem für den Gleitlagerbereich 8 genutzten, elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial bestehen, wobei dann auch eine einstückige Realisierung der jeweiligen Vorschubträgereinheit 6a, 6b möglich ist. Die Verwendung von PEEK-Material ist insbesondere für Anwendungen zweckmäßig, bei denen relativ hohe Umgebungstemperaturen auftreten, wie beispielsweise in Trocknungsmodulen, in denen Umgebungstemperaturen von z.B. bis zu 90°C herrschen.
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In jeder der genannten Ausführungsvarianten ist sichergestellt, dass eine zum Abführen etwaiger elektrostatischer Aufladungen ausreichende, durchgehende elektrische Verbindung von den Transportwalzen-Substratkontaktbereichen 4, 4‘ bis zu den Entladungsleitungen 12a, 12b besteht. Der betreffende elektrische Entladungspfad ist hierbei vorzugsweise auf einen ohmschen Ableitwiderstand im Bereich von 0,1 MΩ bis 2MΩ ausgelegt, was insbesondere durch entsprechende Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit des oder der verwendeten elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterialien bewerkstelligt wird. Auf diese Weise wird bei der Transportvorrichtung zuverlässig vermieden, dass die von ihr transportierten Substrate bzw. Leiterplatten übermäßigen elektrostatischen Aufladungen ausgesetzt werden, wenn sich durch den rotierenden Betrieb der Transportwalzen 1 derartige Aufladungen im Kontaktbereich der Walzen 1 zu den Substraten und in den Gleitlagerbereichen 8 der Vorschubträgereinheiten 6a, 6b bilden. Derartige elektrostatische Aufladungen werden bei der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung zuverlässig über den elektrischen Entladungspfad und deren Entladungsleitungen 12a, 12b abgeführt.
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Die 4 und 5 veranschaulichen eine Variante der Transportvorrichtung der 1 bis 3, wobei zum leichteren Verständnis für identische und funktionell äquivalente Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind und insoweit auf die obige Beschreibung der Transportvorrichtung der 1 bis 3 verwiesen werden kann.
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Die Transportvorrichtung der 4 und 5 unterscheidet sich von derjenigen der 1 bis 3 vor allem darin, dass die Gleitlagerbereiche 8 der beiden Vorschubträgereinheiten 6a, 6b als vom jeweiligen Grundkörper 7 separate Bauteile gefertigt und als Gleitlagereinsätze in entsprechende Aufnahmen der Vorschubträgereinheiten 6a, 6b eingesetzt sind. Dies lässt eine einfache Materialentkopplung der Gleitlagerbereiche 8 einerseits und des Grundkörpers 7 andererseits zu und ermöglicht bei Bedarf eine leichte Austauschbarkeit der verschleißanfälligeren Gleitlagerbereiche 8 unter Beibehaltung des Grundkörpers 7. Der Grundkörper 7 kann in diesem Fall z.B. aus einem Edelstahl-Material gefertigt sein, während die Gleitkörpereinsätze bei Bedarf aus elektrisch leitfähigem PEEK-Material gefertigt sein können.
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Durch die oben erläuterte Wahl der jeweils geeigneten Materialien für die verschiedenen erwähnten Bestandteile der Transportvorrichtung kann zudem sichergestellt werden, dass alle Vorrichtungsbestandteile die erforderliche chemische Beständigkeit und Temperaturfestigkeit besitzen, die für diese verschiedenen Vorrichtungskomponenten je nach Anwendungsfall gefordert ist.
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Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen die erfindungsgemäße Transportvorrichtung eine andere Anzahl und Anordnung sowie eine andersartige Gestaltung der Transportwalzen beinhalten kann, je nach der Art der zu transportierenden Substrate und dem Einsatzort bzw. den Umgebungsbedingungen. In jedem Fall ist jedoch ein elektrischer Entladungspfad vorhanden, durch den elektrostatische Aufladungen im Transportwalzen-Substratkontaktbereich und/oder im Vorschubträger-Gleitlagerbereich zuverlässig abgeleitet und dadurch vermieden werden können, ohne dass dies andererseits zu Lasten einer verringerten chemischen oder thermischen Beständigkeit der Vorrichtung geht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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