DE19628163A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines Multilayer-Aufbaus - Google Patents
Vorrichtung zum Herstellen eines Multilayer-AufbausInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Multilayer-Aufbaus aus Leiterplatten und
Klebeschichten (Prepregs) in einer Zentrierstation, sowie
ein Verfahren hierfür.
In vielen Bereichen finden heute Rechner Anwendung, bei
denen die entsprechenden Rechnertätigkeiten durch
Multilayer durchgeführt bzw. gesteuert werden. In der Regel
handelt es sich hierbei um eine Mehrzahl von Leiterplatten
als Innenlagen, die miteinander durch Klebeschichten
verbunden werden. In einem späteren Arbeitsschritt erfolgt
dann eine Verbindung der einzelnen Leiterplatten
miteinander und auch mit weiteren elektronischen Bauteilen.
Es versteht sich deshalb von selbst, daß diese
Leiterplatten zueinander eine absolut exakte Ausrichtung
aufweisen müssen, damit die spätere Verbindung hergestellt
werden kann. Dabei werden heute die Strukturen immer
feiner, so daß die Anforderungen an die Zentrierung immer
größer werden. Dies gilt vor allem für Multilayer, die in
der Raumfahrttechnik Anwendung finden sollen.
Bis heute geschieht die Zentrierung der Multilayer
zueinander durch die Einformung von Stanzlöcher in die
Multilayer, die dann auf entsprechende Zentrierstifte
aufgesetzt und miteinander verbunden werden. Es versteht
sich von selbst, daß sowohl die Stanzlöcher als auch die
Stifte eine gewisse Toleranz aufweisen und auch das
Eingreifen der Stifte in die Stanzlöcher mit einer gewissen
Toleranz geschehen muß, wobei mit der heutigen Technik eine
Toleranz von 40 µm nicht unterschritten werden kann.
Diese Zentrierung ist für die heutigen Belange zu ungenau,
weshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin liegt,
eine wesentlich genauere Zentrierung der Multilayer-
Schichten zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Zentrierstation
eine Kamera zur Erkennung von Targets auf den Leiterplatten
zugeordnet ist und die Kamera die Position eines
Leiterplattengreifers oder einer anderen Zentrier
einrichtung steuert.
Somit wird von dem mechanischen Zusammenwirkung von
Zentrierstift und Stanzlöcher abgegangen. Es erfolgt eine
Zentrierung über optische Erkennung.
Bei den Targets kann es sich beispielsweise um ein sehr
feines aufgedrucktes Zentrierkreuz auf den Leiterplatten
handeln, welches von der Kamera erkannt wird. Die
Genauigkeit dieser Zentrierung liegt bei etwa 5 µm, so daß
sie den heutigen Anforderungen genügt. Derartige Kameras,
die Targets erkennen können, sind handelsüblich, weshalb
auf sie hier nicht näher eingegangen wird.
Ein zweiter Teil der Erfindung betrifft das Verbinden der
Leiterplatten und der Prepregs miteinander. Es nützt die
beste Zentrierung nichts, wenn es hinterher bei einem
Verbinden zum Verschieben der Leiterplatten kommt. Deshalb
ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Leiterplatten noch
in der Zentrierstation miteinander verbunden werden. Dies
geschieht durch ein Heften im Randbereich der
Leiterplatten, der in der Regel später keine Funktion mehr
hat. Dabei wird sich der Vorteil, der mit einem Duroplasten
beschichteten Prepregs zunutze gemacht, daß nämlich ein
Duroplast nur einmal beim Erwärmen verflüssigt wird und so
zwei Leiterplatten miteinander verbinden kann. Wird später
dieser Duroplast mit Wärme beaufschlagt, so findet keine
Verflüssigung mehr statt. Die Heftpunkte bleiben somit
immer bestehen.
Bevorzugt geschieht ein Heften in der Zentrierstation durch
Schweißzangen, welche den Randbereich der Leiterplatten
punktförmig zusammenheften. Dies geschieht bevorzugt jedes
Mal, wenn eine neue Leiterplatte auf eine andere
Leiterplatte unter Zwischenlage der Prepregs gelegt worden
ist.
Sobald ein Multilayer hergestellt ist, wird er der
Zentrierstation entnommen, ggfs. von beiden Seiten mit
Spezialplatten belegt und einem Ofen zugeführt. Die dortige
Erwärmung dieses Multilayers bewirkt eine Verflüssigung der
Prepregs bzw. der Klebeschichten auf den Prepregs mit
Ausnahme der bereits schon einmal verflüssigten Heftpunkte.
Damit wird gewährleistet, daß auch im Ofen keine
Verschiebung der Leiterplatten mehr stattfinden kann.
Bevorzugt befindet sich die Zentrierstation in einer
sogenannten Lay-up-Station, welcher wiederum eine
Innenlagen-Station und eine Prepreg-Station zugeordnet
sind. Bei der Innenlagen-Station kann es sich um eine
solche handeln, die in dem Gebrauchsmuster 93 17 228.1
beschrieben ist.
Die Verbindung der einzelnen Stationen untereinander
erfolgt über Traversen, Quertraversen und Traversen, welche
auf Parallelschienen verfahrbar sind. An diesen Traversen
befinden sich dann jeweils Leiterplatten- bzw. Prepreg-
Greifer. Für die Leiterplatten-Greifer hat es sich als
günstig erwiesen, sie mit einem Vakuumschacht zu versehen,
durch den eine schonende Aufnahme und ein schonender
Transport der Leiterplatten erfolgen kann.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt
auch darin, daß eine Stanzmaschine für die Herstellung der
Stanzlöcher eingespart werden kann. Ferner ist die gesamte
Vorrichtung so aufgebaut, daß die jeweiligen neu
zuzuführenden Leiterplatten bzw. Prepregs von den
jeweiligen Greifern zu der Zeit aufgenommen werden, wenn
die bereits in der Zentrierstation befindlichen
Leiterplatten und Prepregs miteinander durch Schweißen
verbunden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt in
Fig. 1 einen schematisch dargestellten Multilayer-Aufbau;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Herstellen von Multilayer;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 2.
Ein Multilayer weist gemäß Fig. 1 eine Mehrzahl von
Leiterplatten 1.1 und 1.2 auf, zwischen die Blätter,
sogenannte Prepregs, eingelegt werden. Diese Prepregs
können unterschiedliche Dicke und Beschichtungen mit
Klebeharzen aufweisen, über welche die Leiterplatten 1
miteinander verbunden werden. In der Regel handelt es sich
dabei um Duroplaste, die nur einmal zum Verbinden von
Leiterplatten 1 flüssig gemacht werden können.
In Fig. 1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines
Multilayer-Aufbaus nach dem Stand der Technik bekannt.
Hierzu besitzen die Leiterplatte 1 und die Blätter 2 eine
Mehrzahl, bevorzugt vier, Stanzlöcher 3, die exakt
eingeformt werden. In der Station zum Herstellen des
Multilayers sind dann entsprechende Zentrierstifte 4
vorgesehen, welche in die Stanzlöcher 3 passen.
Die Toleranz bei diesem Verfahren nach dem Stand der
Technik für die Zentrierung beim Mulitlayer-Aufbau beträgt
zwar nur 40 µm, was jedoch für heutige Anforderungen zu
hoch ist.
In den Fig. 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Herstellen von Multilayer gezeigt. Diese
Vorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Stationen.
Links ist eine Prepreg-Station 5 vorgesehen, in der Mitte
eine Lay-up-Station 6 und rechts eine Innenlagen-Station 7.
In Fig. 2 sind noch entsprechende Transportwagen 8
angedeutet, über welche Leiterplatten in die Innenlagen-
Station gebracht werden, wie dies insbesondere in dem
Gebrauchsmuster 93 17 228.1 beschrieben ist. Da die
Innenlagen-Station im wesentlichen der in dem eben
genannten Gebrauchsmuster beschriebenen Vorrichtung zum
Handhaben von Leiterplatten entspricht, wird auf eine
nähere Beschreibung verzichtet. Hierzu wird auf dieses
Gebrauchsmuster Bezug genommen.
Die Stationen 6 und 7 sind über eine Traverse 9 miteinander
verbunden, an der ein Leiterplattengreifer 10 fahrbar
angeordnet ist. Über diesen Leiterplattengreifer 10 wird
aus der Innenlagen-Station 7 eine Leiterplatte zu einer
Vorzentrierung 11 transportiert. In dieser Vorzentrierung
11 geschieht bezüglich der Kanten der Leiterplatte eine
gewünschte Ausrichtung auf eine Zentrierstation 12 in der
Lay-up-Station 6. Auch dieser Zentrierstation 12 ist ein
Leiterplattengreifer 13 zugeordnet, der an einer
Quertraverse 14 senkrecht zur Traverse 9 verfahrbar ist.
Allerdings ist diese Quertraverse 14 wiederum auf zwei
parallelen Schienen 15.1 und 15.2 verfahrbar, die parallel
zur Traverse 9 verlaufen. Hierdurch ist es möglich, daß der
Leiterplattengreifer 13 gegenüber der Zentrierstation 12
jeden gewünschten Punkt in einer waagrechten Ebene anfahren
kann.
Zur Aufnahme der Leiterplatten besitzt dieser
Leiterplattengreifer 13 einen Vakuumschacht 16, mittels dem
die Leiterplatten von der Vorzentrierung 11 aufgenommen und
in die Zentrierstation 12 verbracht werden können.
In der Zentrierstation 12 ist eine Kamera 17 vorgesehen,
über die eine Feinstzentrierung durchgeführt wird. Hierzu
ist die Kamera 17 handelsüblich mit den speziellen
Einrichtungen ausgestattet, welche bestimmte Targets auf
den Leiterplatten und ggfs. den Prepregs erkennen können.
Über diese Kamera wird der Leiterplattengreifer 13 exakt
gesteuert, so daß eine exakte Zentrierung der Leiterplatten
stattfinden kann.
In vielen Fällen ist es notwendig, daß als unterste und
ggfs. als oberste Platte für den Multilayer-Aufbau noch
eine spezielle Metallplatte Anwendung findet, die dem
Multilayer-Aufbau so lange zugeordnet wird, bis dieser in
einem entsprechenden Ofen in geeigneter Weise verbunden
ist. Für die Zuführung dieser speziellen Platten ist noch
eine Zuführstation 18 vorgesehen, wobei die Platten mit dem
Leiterplattengreifer 13 in die Zentrierstation 12
transportiert werden können.
Auf den Schienen 15.1 und 15.2 sitzt noch eine zweite
Quertraverse 19 auf, an der ein Prepreg-Greifer 20
verfahrbar angeordnet ist. Mit diesem Prepreg-Greifer 20
können bereitgestellte Prepregs unterschiedlicher Dicke aus
zwei Stationen 21.1 und 21.2 entnommen und der
Zentrierstation 12 zugeführt werden.
Die gewünschten Prepregs werden zu diesen Stationen 21.1
und 21.2 aus der Prepreg-Station 5 mittels eines weiteren
Prepreg-Greifers 22 gebracht, der an einer Traverse 23
verfahrbar angeordnet ist. Diese Traverse 23 stützt sich
wiederum fahrbar auf zwei Parallelschienen 24.1 und 24.2
ab, wobei diese Schienen 24.1 und 24.2 senkrecht zu den
oben erwähnten Schienen 15.1 und 15.2 in der Lay-up-Station
6 verlaufen. Zwischen den Schienen 24.1 und 24.2 sind
Stapel 25 von Prepregs unterschiedlicher Dicke zu erkennen.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Zuerst wird von dem Leiterplatten-Greifer 13 in der Lay-up- Station eine Spezialplatte aus der Zuführstation 18 in die Zentrierstation 12 gebracht. Auf diese Spezialplatte werden dann ein oder zwei Prepregs aufgelegt, die von dem Prepreg- Greifer 20 herbeigeführt werden. Derweil nimmt der Leiterplatten-Greifer 13 eine vorzentrierte Leiterplatte aus der Vorzentrierung 11 auf und überführt diese dann in die Zentrierstation 12. Dort wird die Leiterplatte auf die Prepregs aufgelegt und mittels der Kamera 17 feinst zentriert.
Zuerst wird von dem Leiterplatten-Greifer 13 in der Lay-up- Station eine Spezialplatte aus der Zuführstation 18 in die Zentrierstation 12 gebracht. Auf diese Spezialplatte werden dann ein oder zwei Prepregs aufgelegt, die von dem Prepreg- Greifer 20 herbeigeführt werden. Derweil nimmt der Leiterplatten-Greifer 13 eine vorzentrierte Leiterplatte aus der Vorzentrierung 11 auf und überführt diese dann in die Zentrierstation 12. Dort wird die Leiterplatte auf die Prepregs aufgelegt und mittels der Kamera 17 feinst zentriert.
Jetzt erfolgt eine Verbindung der Leiterplatten mit den
Prepregs durch Schweißzangen 26. Mittels dieser
Schweißzangen 26 findet jedoch nur eine punktförmige
Verbindung im Randbereich der Leiterplatte, quasi ein
Heften statt.
Auf die Leiterplatte werden dann weitere Prepregs und die
nächste Leiterplatte aufgelegt. Jetzt erfolgt wieder ein
punktförmiges Heften der Leiterplatten und der Prepregs
miteinander mittels der oben erwähnten Schweißzangen 26.
Dies wiederholt sich solange, bis der gewünschte
Multilayer-Aufbau fertiggestellt ist.
Danach wird dieser wiederum von einer Spezialplatte
abgedeckt und in einen Ofen gegeben. In dem Ofen
verflüssigt sich der restliche Bereich der Prepregs bis auf
die Heftpunkte und verbindet so die Innenlagen bzw.
Leiterplatten miteinander. Der große Vorteil dabei ist, daß
die Heftpunkte, da es sich bei dem Klebeharz um einen
Duroplast handelt, nicht wieder verflüssigt werden, so daß
die Leiterplatten nicht gegeneinander verschwimmen können.
Die durch die Kamera einmal vorgenommene exakte Zentrierung
der Leiterplatten bleibt so in der Zentrierstation 12 und
auch in dem Ofen erhalten.
Claims (12)
1. Vorrichtung zum Herstellen eines Multilayer-Aufbaus aus
Leiterplatten (1) und Klebeschichten (Prepregs 3) in einer
Zentrierstation (12),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zentrierstation (12) eine Kamera (17) zur Erkennung
von Targets auf den Leiterplatten (1) zugeordnet ist und
die Kamera die Position eines Leiterplattengreifes (13)
oder einer anderen Zentriereinrichtung steuert.
2. Vorrichtung zum Herstellen eines Multilayer-Aufbaus,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierstation zumindest
eine Einrichtung (26) zum Schweißen von Leiterplatten (1)
und Prepregs (3) in einem begrenzten Randbereich zugeordnet
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (26) aus einer Schweißzange zum
punktförmigen Schweißen besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Prepreg (3) mit einem Duroplasten
beschichtet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Leiterplatten-Greifer (13) einen Vakuumschacht (16) zur
Aufnahme der Leiterplatten (1) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Leiterplatten-Greifer (13) an einer Quertraverse (14)
verfahrbar angeordnet ist, die sich fahrbar auf
Parallelschienen (15.1, 15.2) abstützt.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zentrierstation
(12) und einer Innenlagen-Station (7) eine Vorzentrierung
(11) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierstation (12) eine
Prepreg-Station (5) zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierstation (12) eine
Zuführstation (18) für Abdeckplatten für den Multilayer-
Aufbau zugeordnet ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines Multilayer-Aufbaus aus
Leiterplatten (1) und Klebeschichten Prepregs (3) in einer
Zentrierstation (12), dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiterplatten (1) und gegebenenfalls Prepregs (3) mittels
einer Targets erkennenden Kamera (17) zentriert und
punktförmig im Randbereich durch Schweißen zusammengeheftet
werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils zwei durch zumindest einen Prepreg (3) getrennte
Leiterplatten (1) zentriert und punktförmig
zusammengeheftet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Multilayer-Aufbau nach dem
Zentrieren und Heften erwärmt und die mit einem Duroplasten
belegte Prepregs mit Ausnahme der Heftpunkte verflüssigt
werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19526850 | 1995-07-22 | ||
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DE19628163C2 DE19628163C2 (de) | 2000-09-07 |
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ID=7767556
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KSL-KUTTLER AUTOMATION SYSTEMS GMBH, 78083 DAU, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120201 |