DE19541030A1 - Verfahren zum Beschichten von Leiterplatten, elektrischen Baugruppen, Flachbaugruppen oder Hybridschaltungen - Google Patents

Verfahren zum Beschichten von Leiterplatten, elektrischen Baugruppen, Flachbaugruppen oder Hybridschaltungen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt.
Bei bestückten Leiterplatten tritt häufig das Problem auf, daß die Leiterbahnen in feuchter Umgebung korrodieren, wie dies insbesondere bei einem Einsatz in Fahrzeugen der Fall ist. Liegen die Leiterbahnen sehr eng beieinander, kann es infolge der Korrosion zu Kurzschlüssen oder Kriechströmen zwischen benachbarten Leiterbahnen kommen. Um einer Korrosion vorzubeugen, wird üblicherweise auf die fertig bestückte Leiterplatte mittels Tauchlackierung ein Schutzlack aufgetragen. Falls bestimmte Leiterbahnen oder Leiterzonen unbeschichtet bleiben sollen, weil beispielsweise an diesen Bereichen ein elektrisch leitender Kontakt mit einer später aufgesetzten Abschirmhaube gegen elektromagnetische Fremdfelder hergestellt werden soll, werden im Falle einer Tauchlackierung derartige Bereiche mit Lackiermasken o. ä. abgedeckt, die nach erfolgter Lackierung entfernt werden müssen.
Das Aufbringen und spätere Entfernen von Lackiermasken oder ähnlichen Abdeckungen ist bei einem Massenprodukt, um das es sich bei Leiterplatten in der Regel handelt, mühsam, zeitraubend und unwirtschaftlich. Man ist daher mit dem Aufkommen von Lackierrobotern dazu übergegangen, die unbeschichtet zu belassenden Bereiche der Leiterplatte mit einer roboter­ geführten Schlitzdüse zu umfahren. Da der Schutzlack auch unter den aufge­ löteten Bauelementen aufgebracht werden muß, werden üblicherweise neben einer senkrecht zur Leiteroberfläche orientierten Schlitzdüse zwei weitere, um 45° zur Vertikalen geneigte Schlitzdüsen bei dieser sogenannten Selektiv­ lackierung benutzt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Schichtdicke und die Lackränder bei der Selektivlackierung ungleichmäßig ist, und zwar insbesondere an der Ecken der unbeschichtet gelassenen Bereiche, da es schwierig ist, die Änderung der Vorschubgeschwindigkeit der Lackierdüsen an den Ecken dieser Bereiche exakt mit der erforderlichen Änderung des Sprühdrucks zu koordinieren. Die unvermeidlichen Schwankungen der Schichtdicke führen zu entsprechend ungleichen Schutzwirkungen des so aufgebrachten Schutzlacks, was dazu führen kann, daß die weniger dicken Lackstellen schneller korrodieren als die überigen lackierten Bereiche der Leiterplatte.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein technisch und wirtschaftlich effizienteres Verfahren zum Beschichten von Leiterplatten, elektrischen Baugruppen, Flachbaugruppen oder Hybridschaltungen mit Schutzlack zu schaffen, bei welchem größere Schwankungen der Lackschichtdicke vermieden werden und ein randgenauerer Lackauftrag ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die zu lackierenden Bereiche der Leiterplatte mit einem Schutzwall aus thixotropiertem Lack zu umgeben und anschließend die umgrenzte Fläche innerhalb jedes Schutzwalls mit einem Schutzlack gleicher chemischer Zusammensetzung, jedoch niedriger Viskosi­ tät, zu besprühen. Dieses Zweilacksystem läßt sich mit einem Lackierrobotor wesentlich schneller und randgenauer anwenden als die Selektivlackierung nach dem Stand der Technik und besitzt den weiteren Vorteil, daß die mit dem niederviskösen Lack besprühten Oberflächenbereiche eine gleichförmige Schichtdicke aufweisen.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf die Rückseite einer doppelseitig bestückten Leiterplatte, welche an den markierten Oberflächenbereichen mit einem Schutzlack beschichtet werden soll;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Leiterplatte gemäß Fig. 1 nach erfolgtem Aufbringen eines Randwalls aus thixotropiertem Lack mit innenliegender Schutzlackschicht, und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zum Aufbringen des Randwalls gemäß Fig. 2 verwendeten Schlauchquetschventils.
Die Leiterplatte 100 besteht aus einer elektrisch isolierenden Trägerschicht 200, die auf ihrer Vorderseite 101 und auf ihrer Rückseite 102 (Fig. 1) mit miniaturisierten Leiterbahnen versehen ist, welche beispielsweise durch Maskenätzung von Kupferkaschierungen hergestellt wurden. Die Leiterbahnen verbinden eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Bauelemente, welche für die in Fig. 1 sichtbare Rückseite 102 schematisch durch das Bezugszeichen 103 angedeutet sind. Die nicht-schaffierten Oberflächenbereichen 104 mit den miniaturisierten Leiterbahnen sind zur Beschichtung mit einem Schutzlack vorgesehen. Die schraffierten Oberflächenbereiche 105 außerhalb der nicht­ schraffierten Oberflächenbereiche 104 bleiben ebenso wie die Bauelemente 103 frei von jeglicher Lackbeschichtung, da sie zur Kontaktierung mit Steckerleisten oder einer metallischen Abschirmhaube 50 gegen elektromagnetische Fremdfelder (äußerer ringförmiger Leiterbereich) oder als Meßpunkte vorgesehen sind.
Zum Aufbringen des Schutzlacks werden erfindungsgemäß die zu beschich­ tenden Oberflächenbereiche 104 (Fig. 1) an ihren Rändern mit einem Schutzwall 31 (Fig. 2) aus thixotropiertem Lack umgeben. Anschließend werden die von dem Schutzwall 31 umschlossenen Zonen mit einem nieder­ viskösen Schutzlack 30 besprüht, der aus demselben Lackmaterial besteht wie der tixotropierte Lack, jedoch durch Weglassen des thixotropierenden Zusatzes entsprechend dünnflüssiger ist. Unter Thixotropie versteht man die Eigenschaft bestimmter Mehrstoffsysteme, durch mechanische Beanspruchung wie z. B. Schütteln oder Auspressen fließfähiger zu werden. In Ruhe verfestigt sich die Substanz wieder. Bei der Sprühlackierung müssen die innerhalb des Schutz­ walls 31 liegenden Bauelemente 103 zwar ausgespart, jedoch unterlackiert werden. Hierfür kann in herkömmlicher Weise ein drehbar gelagerter Lackier­ kopf mit drei getrennt ansteuerbaren Lackierdüsen verwendet werden, von denen die beiden Seitendüsen unter einem Winkel von +45° bzw. -45° gegenüber der Mitteldüse geneigt angeordnet sind. Bei allen drei Lackierdüsen handelt es sich um pneumatisch betätigbare Nadelventile, welche einen Anschluß für die Steuerluft zur Betätigung der Ventilnadel und einen Anschluß für die Sprühluft zum Austragen des Lacks aufweisen. Der niedervisköse Lack wird in einem beheizbaren Tank gelagert und über ein Rezirkulationssystem dem Lackierkopf zugeführt, um die Lackschichtdicke genau regeln zu können. Dabei wird aus dem drucklosen Tank über eine Pumpe Lackmaterial mit einem konstanten Volumenfluß zirkuliert. Ein Druckregler hält den Förderdruck auf einem konstanten Niveau. Ferner läßt sich durch die Konstanthaltung der Lacktemperatur eine gleichmäßig reproduzierbare und von der jeweiligen Umgebungstemperatur unabhängige Qualität des Lackauftrags erzielen.
Der thixotropierte Schutzlack wird aus einem an einem gesonderten Lackier­ kopf befestigten Schlauchquetschventil 10 (Fig. 3) als Raupe auf die Leiterplattenoberfläche aufgebracht. Wegen seiner thixotropen Eigenschaft ändert die Raupe ihren etwa halbkreisförmigen oder sinusförmigen Querschnitt nach dem Auftrag nur noch geringfügig. Wesentlich ist, daß die maximale Höhe des Schutzwalls 31 (Raupe) ausreichend bemessen ist, um bei der späteren Sprühlackierung des von dem Schutzwall 31 umschlossenen Ober­ flächenbereichs 104 eine wirksame Abschirmung der Oberflächenbereiche 105 gegen Lackpartikel zu gewährleisten. Die Ränder der aufgesprühten Lackschichten verbinden sich wegen der gleichen Materialbeschaffenheit homogen mit dem umgebenden Schutzwall 31, wobei sich infolge von Adhäsionskräften die Ränder der aufgesprühten Lackschichten an den ansteigenden Flanken des Schutzwalls 31 leicht hochziehen.
Das zum Aufbringen des Schutzwalls 31 verwendete Schlauchquetschventil 10 ist in Fig. 3 dargestellt und weist folgende Bauteile auf: Einen Ventilkörper 1, eine Schlauchverschraubung 2, eine Steuerluftverschraubung 3, eine Hubbegrenzerschraube 4, einen Luftzylinder 5, einen Stößel 6 mit endseitig angesetztem Steuerkolben 6A, einen Dosierschlauch 7, ein Kupplungsstück 8 und eine Madenschraube 9. Der Steuerkolben 6a steht mit seiner oberen Kolbenfläche unter der Vorspannung einer Schließfeder 6B, welche gegen den Gasdruck der auf die untere Kolbenfläche wirkenden Steuerluft arbeitet, die aus der Verschraubung 3 in den Luftzylinder 5 einströmt. Die Federkraft der Schließfeder 6B hält den Dosierschlauch 7 solange verschlossen, bis durch einen Steuerluftimpuls (größer als 5 bar) diese Schließkraft überwunden wird. Hierdurch wird der Weg frei für den unter Druck stehenden tixotropierten Lack. Durch die Hubbegrenzerschraube 4 kann der Hub des Steuerkolbens 6A und damit die Durchflußmenge des thixoptropierten Lacks eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet folgende Vorteile:
  • - Partieller Lackauftrag dort, wo er gewünscht ist;
  • - exakte Lackiergeometrie, die vom Anwender bestimmt wird;
  • - präzise Aussparung der Bauelemente 103 oder Oberflächenbereiche 105, die ebenfalls vom Anwender bestimmt werden;
  • - kein Verschmutzen oder Verkleben der Umgebung;
  • - optimale Lackmaterialausnützung;
  • - reproduzierbare Lackiermuster und Lackschichtstärken.

Claims (4)

1. Verfahren zum Beschichten von Leiterplatten, elektrischen Baugruppen Flachbaugruppen oder Hybridschaltungen mit einem Schutzlack, wobei vorgegebene Oberflächenbereiche (105) unbeschichtet bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang eines zu beschichtenden Oberflächenbereichs (104) ein Randwall (31) aus thixotropiertem Lack im wesentlichen drucklos aufgebracht wird, und daß innerhalb eines von dem Randwall (31) umgrenzten Oberflächenbereichs (104) ein niedervisköser Schutzlack (30) aufgesprüht wird, gegebenenfalls unter Aussparung und Unterlackierung von dort befindlichen Bauelementen (103).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der niedervisköse Lack aus demselben Lackmaterial besteht wie der tixotropierte Lack des Randwalls (31).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum drucklosen Aufbringen des thixotropierten Lacks ein Schlauchquetsch­ ventil (10) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufsprühen des niederviskösen Schutzlacks (30) ein drehbar gelagerter Lackierkopf mit einem oder mehreren pneumatisch gesteuerten Nadelventilen verwendet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023213586A1 (de) * 2022-05-03 2023-11-09 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren zum auftragen einer schutzschicht auf einer leiterplattenanordnung

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WO2023213586A1 (de) * 2022-05-03 2023-11-09 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren zum auftragen einer schutzschicht auf einer leiterplattenanordnung

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