DE19942213A1 - Spindelrahmen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Kopiervorrichtung mit einem starren Körper, einem Abstandshalter und einem durch diesen vom starren Körper getrennten, vakuumdeformierbaren Körper, welcher sich in einem Kontaktvakuum unter Abstandsverringerung zur Fixierung eines Mustergebers gegen einen Musterempfänger an den starren Körper anschmiegen kann. Es wird vorgeschlagen, daß der Abstandshalter ein zwischen zwei Positionen ein- und ausfahrbares Element umfaßt, dessen Stellweg zumindest so groß ist, daß der in der ersten Position unter Vakuum allgemein sphärisch verbogene Körper, nur geringfügig flexible vakuumdeformierbare Körper sich erst in der zweiten Position an den starren vollständig anschmiegt.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Damit betrifft die Erfindung all­ gemein das Kopieren von Mustern von einem Mustergeber, bei­ spielsweise einer Filmfolie, auf einen Musterempfänger, bei­ spielsweise eine Leiterplatte.

Die Fertigung von Leiterplatten erfolgt in der Regel, indem eine Filmfolie mit dem Leiterbahnenmuster über einer lichtemp­ findlich beschichteten Leiterplatte angeordnet wird und dann eine Belichtung durch die Filmfolie hindurch vorgenommen wird. Dieser Kopiervorgang, erfordert hohe Präzision, vor allem für eng beieinander liegende, dünne Leiterbahnen. Wichtig ist deshalb, daß die Filmfolie auf der Leiterplatte aufliegt und sich beim Aufeinanderlegen keine Verschiebung ergibt oder Luftblasen zwischen der Filmfolie als Mustergeber und der Lei­ terplatte als Musterempfänger eingeschlossen werden.

Aus der DE 43 20 792 A1 ist ein Kopierrahmen für Kopiergeräte des graphischen Gewerbes bekannt, wobei ein Film auf ein Ko­ piergut und dieses auf eine durch eine flexible Scheibe ge­ stützte Gummidecke (Vakuumdecke) aufgelegt und gegen eine an­ gelegte Glasscheibe gepreßt wird, und wobei ein Zwischenraum zwischen der Gummidecke und der Glasscheibe ein Unterdruck aufgebaut wird. Hierbei soll in der bekannten Anordnung zwi­ schen der Gummidecke und der Glasscheibe randseitig ein umlau­ fendes, insbesondere flexibles Dichtprofil aufgelegt werden, wobei im Randbereich der flexiblen Scheibe eine Mehrzahl ins­ besondere äquidistante Bohrung vorgesehen ist und wobei die Bohrungen mit einer Vakuumpumpe funktional verbunden sind. Da­ durch wird die flexible Scheibe mit der Gummidecke von der Symmetrieachse ausgehend gegen die Glasscheibe gedrückt und schmiegt sich radial an die Glasscheibe an, bis der maximale Unterdruck die flexible Scheibe unter Verformung des Dichtpro­ fils über den gesamten Querschnitt des Kopiergutes und des Films dicht und flächig gegen die Glasscheibe anliegt.

Weitere Beispiele für die Fixierung von Musterträger und - empfänger gegeneinander finden sich beispielsweise in der DE 29 28 320 C2, die eine Matte für einen Kopierrahmen zur Be­ lichtung von in seiner Ebene starrem Fotomaterial mit einer transparenten Platte, insbesondere einer Glasplatte und einer an dieser unter der Einwirkung einer Druckdifferenz andrückba­ ren, biegsamen und in ihrer elastisch verformbaren Matte mit einer durch eine Vielzahl von Vorsprüngen besetzten Oberfläche betrifft.

Weiter beschreibt das DE GBM 82 16 678 U1 einen Kopierrahmen mit einer transparenten Platte, eine die transparente Platte überdeckenden, biegsamen Platte, eine zwischen die Ränder der transparenten und der biegsamen Platte angeordneten elasti­ schen Dichtleiste und einer an den von den beiden Platten und der Dichtleiste begrenzten Raum mit ihrer Saugseite ange­ schlossenen Pumpe zum erzeugen eines Unterdruckes, wobei die biegsame Platte aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul insbesondere aus Metall besteht und auf ihrem gesamten Umfang in einer Ebene gehalten ist. Hingewiesen wird im übrigen auf die FR 2 436 094, die SU 1 672 404 A2, die DE 30 30 400 A1, betreffend ein Gummituch für Kopierapparate, das DE GBM 83 11 236 U1, die FR 2 663 133 sowie die EP 0 457 949 A1.

Ein Problem bei diesen vorbekannten Vorrichtungen, in welchen ein Kontaktvakuum zwischen dem starren Körper und dem als Gum­ mituch typisch höchstflexiblen und leicht deformierbaren Kör­ per aufgebaut wird, um die Folie an der Leiterplatte zu fixie­ ren, besteht darin, daß bei ungleichmäßigem Aufbau des Kon­ taktvakuums nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, daß Luftblasen mit eingeschlossen werden. Diese führen in Folge zu Ungenauigkeiten in der Abbildung und somit einer verschlech­ terten Auflösung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. Bevor­ zugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung schlägt somit eine Kopiervorrichtung mit einem starren Körper und einem Abstandshalter vor, der den starren Körper von einem reversibel vakuumdeformierbaren Körper trennt, welcher sich einem Kontaktvakuum unter Abstandsverrin­ gerung zur Fixierung eines Mustergebers gegen einen Musteremp­ fänger an den starren Körper schmiegen kann, wobei der rever­ sibel vakuumdeformierbare Körper nur geringfügig flexibel ist und der Abstandshalter ein Element umfaßt, welches zwischen zwei Positionen ein- und ausfahrbar ist, wobei der Stellweg des Elementes zumindest so groß ist, daß in der ersten Positi­ on der unter Vakuumeinfluß allgemein sphärisch gebogene, aber nur geringfügig flexible Körper nicht an den starren Körper anschmiegbar ist und diesen erst in der zweiten Position des Abstandshalters bzw. dessen Stellelementes erreicht.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit darin zu sehen, daß der Kontaktvakuumdruck kontrolliert und unabhängig von der Berührung aufgebaut werden kann, indem ein gesteuert verfahrbares Element im Abstandshalter verwendet wird, mit welchem der starre Körper und der deformierbare Kör­ per aufeinander zu und später voneinander weg bewegt werden können. Die benötigte Zeit zur Fixierung ist nur gering, da das Kontaktvakuum sehr schnell aufgebaut werden kann, ohne daß Luftblasen eingeschlossen werden können. Es besteht insbeson­ dere nicht die Gefahr, daß ein zu weicher Körper bei plötzli­ chem Kontaktvakuumdruck-Aufbau so schnell an den starren Kör­ per heranbewegt wird, daß Luftblasen eingeschlossen werden. Dennoch ist durch den kontrollierten Aufbau des Kontaktvaku­ ums. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eignet sich somit für eine schnelle und dennoch sehr präzise Fixierung.

Während das Kopiergerät auch für andere Bereiche der graphi­ schen Industrie einsetzbar ist, ist eine besonders bevorzugte Anwendung das Kopieren von Leiterplatten, wobei der Musterge­ ber ein sogenannter Master und die Leiterplatte der Musteremp­ fänger ist. Es lassen sich ohne weiteres mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren Leiterbahnengenauigkeiten bis besser als 40 µm erreichen; in einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden 38 µm Genauigkeit erreicht.

Der vakuumdeformierbare Körper wird bevorzugt mit dem Muster­ geber fest verbunden oder ist mit diesem identisch. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, eine Filmfolie als Mustergeber insbesondere durch ein erstes Vakuum auf einer Plexiglas- oder Glasplatte zu befestigen und diese als vakuumdeformierbaren Körper dann gemeinsam mit der Platte einem zweiten Vakuum aus­ zusetzen, welches die Platte deformiert. Alternativerweise kann das Leiterplattenmuster unmittelbar auf dem Glaskörper als sogenannter Glasmaster angebracht werden.

Typischerweise muß die Deformierbarkeit des vakuumdeformierba­ ren Körpers nur gering sein. So ist es bevorzugt, wenn sich der vakuumdeformierbare Körper um beispielsweise lediglich 1 mm bei einer Größe von 60 × 60 cm bewegt. Diese Deformation ist mit Glasplatten ohne weiteres erzielbar. Es wird einzu­ schätzen sein, daß für wesentlich größere Platten die maximale Auslenkung in der Mitte entsprechend zunimmt. Allerdings ist auch bei sehr großen Glasplatten eine Maximalauslenkung von enigen, z. B. 3 mm bevorzugt, um die Stellwege des ein- und ausfahrbaren Elementes und somit die Anpreßzeiten gering zu halten.

Der starre Körper kann einen Vakuumtransportrahmen für eine Leiterplatte bilden bzw. darstellen.

Während es möglich ist, hydraulische oder pneumatische Kolben­ zylinder-Einheiten als ein- und ausfahrbares Stellelement zu verwenden, sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform Spindeln vorgesehen, die in einem gehäusefesten Spindellager ein- und ausfahrbar sind. Es werden typischerweise eine Mehr­ zahl von Stellelementen vorgesehen, um den starren Körper bei­ spielsweise an allen Ecken auf- und abzubewegen. Die Bewegung erfolgt dabei bevorzugt synchron, was bei Spindeln erreicht werden kann, indem ein Zahnriemen am Umfang der Glasplatte von Spindel zu Spindel geführt wird, um alle Spindeln gemeinsam zu betätigen.

Es versteht sich, daß eine bevorzugte, allgemein parallele Be­ wegung der beiden Körper aufeinander zu und voneinander weg mit einer Synchronisation der Stellelemente besonders leicht erreicht werden kann. Die Stellelemente sind bevorzugt so aus­ gebildet und/oder insbesondere gehäusefest so angebracht, daß sie den starren Körper auf den unbewegten Körper absenken bzw. von diesem weg bewegen. Dies ist bevorzugt, weil der vakuumde­ formierbare Körper typischerweise als durchscheinende Platte gebildet ist und unterhalb der Platte eine Lichtquelle vorge­ sehen sein kann. Es sei allerdings erwähnt, daß gegebenenfalls das Transportsystem gleichfalls durch eine Glasplatte ersetzt werden kann, insbesondere, um eine beidseitige Belichtung vor­ zunehmen.

Es sei erwähnt, daß Schutz auch für ein erfindungsgemäßes Be­ lichtungsverfahren begehrt wird.

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine aus Gründen der Veranschaulichung stark überhöhte Kopiervorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Nach Fig. 1 umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Kopiervor­ richtung 1 einen starren Körper 2, einen Abstandshalter 3 und einen in einem Gehäuse 4 angeordneten reversibel vakuumdefor­ mierbaren Körper 5, dessen unter Vakuumdeformierung eingenom­ mene Position als 5' gestrichelt dargestellt ist.

Der starre Körper 2 ist ein per se bekannter Transportrahmen 2 für Leiterplatten, an welcher eine Leiterplatte 6 über Vakuum­ kanäle 7 angesaugt ist. Die Leiterplatte 6 weist nach unten hin eine fotoempfindliche Schicht auf. Die Vakuumkanäle 7 füh­ ren über eine Vakuumleitung 8 zu einer Vakuumpumpe (nicht ge­ zeigt) führen. Der starre Körper 2 weist an seinen Ecken Auf­ lagen 9 auf, an welchen die Abstandshalter 3 anstoßen.

Der Abstandshalter 3 ist mit Spindeln 3a und Spindelgehäusen 3b als Stellelementen gebildet. Es ist jeweils eine Spin­ delanordnung an jeder Ecke des Gehäuses 4 vorgesehen. Das Ge­ häuse 4 nimmt die Spindelgehäuse 3b mit den ein- und ausfahr­ baren Spindeln 3a auf.

Zwischen den Spindeln läuft ein Zahnriemen (nicht gezeigt) parallel zur Ebene der Platte 5 und um diese herum, wobei er dicht an der Wand des Gehäuses 4 geführt ist. Der Zahnriemen ist so mit den Spindeln verbunden, daß diese durch seine Bewe­ gung ein- und ausgefahren werden. Der Zahnriemen selbst wird wiederum von einem Schrittmotor angesteuert, der seine Steuer­ signale von einer zentralen Anlagensteuerung erhält (nicht ge­ zeigt). Weiter ist eine Beleuchtungsanordnung (nicht gezeigt) vorgesehen, durch welche der vakuumdeformierbare Körper 5 von unter her durchleuchtet werden kann.

Der vakuumdeformierbare Körper 5 ist aus transparenetem, op­ tisch hochwertigem, schlierenfreien Glas gebildet ist mit ei­ ner umlaufenden Nut 10 versehen, welche über eine Vakuumlei­ tung 11 mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist.

Über dem vakuumdeformierbaren Körper 5 ist eine Filmfolie 12 angeordnet, die über die Vakuumnuten 10 übersteht.

Vom Gehäuse 4 weg erstreckt sich zum starren Körper 2 hin ein umlaufendes Dichtungsprofil 13 aus Gummi vorgesehen, die in jeder Position der Abstandshalter 3 einen hermetisch abgedich­ teten Raum 15 zwischen dem starren Körper 2 und dem flexiblen Körper 5 umschließt und hinreichend stabil ist, um die Erzeu­ gung eines Kontaktvakuums zu erlauben. Eine Vakuumleitung 14 führt von diesem hermetisch abgedichteten Raum zu einer Vaku­ umpumpe.

Zwischen den Öffnungen 8, 14 und 11 sowie der jeweiligen Vaku­ umquelle sind steuerbare Ventile angeordnet.

Die Anordnung der vorliegenden Erfindung wird betrieben wie folgt:

Zunächst wird eine Leiterplatte 6 durch Ansaugen über die An­ saugkanäle 7 am starren Körper 2 ausgerichtet befestigt.

Dann wird eine Filmfolie 12 ausgerichtet auf die Glasplatte 5 gelegt und durch Ansaugen von Luft durch die Leitung 11 an den Nuten 10 gehalten. Die sehr hohe Flexibilität der Filmfolie stellt sicher, daß hierbei keine Luftblasen eingeschlossen werden.

Die Spindeln 3a der Stellelemente 3 werden vollständig ausge­ fahren und der starre Körper 2 so über den Spindeln angeord­ net, daß die Auflagen 9 über den ausgefahrenen Spindeln zum Liegen kommen. Zugleich ist damit die Leiterplatte 6 oberhalb der Filmfolie 5 angeordnet.

Der Raum 15 ist durch die Anlage des Dichtprofils 13 sowohl am starren Körper 2 als auch am Gehäuse 4 bereits hermetisch ab­ gedichtet. Es wird dann über Leitung 14 Luft aus dem herme­ tisch abgeriegelten Raum 15 abgesaugt. Da das Gehäuse 4 und somit der von diesem umschlossene Raum unterhalb des vakuumde­ formierbaren Körpers 5 auf Normaldruck liegt, existiert ein Druckgefälle zum Raum 15 hin. Dadurch verformt sich die Glasplatte 5 in ihre gestrichelt dargestellte Form 5' und mit ihr die darauf fixierte Filmfolie 12. Die an den Körper 5 ih­ rereseits vakuumangesaugte Filmfolie 12 bleibt dabei ungeach­ tet der Deformation aufgrund der Adhäsion weiterhin haften. Die Deformation der Glasplatte ist in der Figur stark über­ trieben. Die sich in der Praxis tatsächlich einstellende De­ formation kann daher schnell erreicht werden, da die tatsäch­ lich benötigte Deformation nur gering ist.

Die sphärisch deformierte Glasplatte 5' wird aufgrund der aus­ gefahrenen Abstandhalter 3 die Leiterplatte 6 allenfalls punk­ tuell oder auf einer nur sehr kleinen Fläche berühren, sich aber noch nicht an diese anschmiegen.

Sobald ein statischer Zustand erreicht ist, (oder gegebenen­ falls auch bereits während der Deformation), wird der Schritt­ motor (nicht gezeigt) betätigt, um den Zahnriemen zu bewegen und damit die Spindeln 3a abzusenken. Dies senkt den auf ihnen aufliegenden starre Körper 2. Dies setzt sich fort, bis die Leiterplatte auf dem sphärisch deformierten Glaskörper 5' auf­ liegt und schließlich vollflächigen angeschmiegten Kontakt zu­ mindest auf der Fläche der Filmfolie 12 dazu hat. In diesem Augenblick kann die Abwärtsbewegung der Spindeln beendet wer­ den und es kann danach die Belichtung durchgeführt werden. Es besteht keine Gefahr, daß dabei Luftblasen zwischen der Lei­ terplatte 6 und der Glasplatte 5- eingeschlossen sind, da der Aufbau kontrolliert erfolgt und sich von der Mitte nach außen gleichmäßig durch die parallele Absenkung der Spindeln ergibt.

Sobald die Belichtung beendet ist, kann auf geeignete Weise der hermetisch abgeschlossene Raum belüftet werden und die Spindeln werden nach oben bewegt. Die belichtete Leiterplatte kann entfernt werden und der Vorgang kann wiederholt werden.

Es sei erwähnt, daß die Ausfahrposition der Spindeln u. a. von der Dicke der Leiterplatten 6 abhängen wird. Weiter sei er­ wähnt, daß die Spindeln bevorzugt kugelgelagert sind, bei­ spielsweise in einem Kugelgewindegetriebe, um eine gleichmäßi­ ge Bewegung zu gewährleisten.

Claims (15)

1. Kopiervorrichtung mit einem starren Körper, einem Ab­ standshalter und einem durch diesen vom starren Körper ge­ trennten, vakuumdeformierbaren Körper, welcher sich in ei­ nem Kontaktvakuum unter Abstandsverringerung zur Fixierung eines Mustergebers gegen einen Musterempfänger an den starren Körper anschmiegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter ein zwischen zwei Positionen ein- und ausfahrbares Element umfaßt, dessen Stellweg zumindest so groß ist, daß der in der ersten Position unter Vakuum allgemein sphärisch verbogene, vakuumdeformierbare Körper sich erst in der zweiten Position an den starren Körper vollständig anschmiegt.

2. Kopiervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch zum ko­ pieren eines Leiterplattenmuster von einem Master auf eine Leiterplatte, worin der Mustergeber der Master und die Leiterplatte der Musterempfänger ist.

3. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vakuumdeformierbare Körper mit dem Mustergeber identisch oder fest mit diesem verbun­ den ist.

4. Kopiervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mustergeber eine Glas- oder Plexiglasplatte umfaßt, an welcher eine Filmfolie als Mu­ stergeber insbesondere mittels Vakuum fixierbar ist.

5. Kopiervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glas- bzw. Plexiglasplatte eine Struktur, insbesondere eine umlaufende Nut aufweist, über welche die Filmfolie fixiert ist.

6. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vakuumdeformierbare Körper ein Glasmaster ist.

7. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vakuumdeformierbare nur geringfügig flexibel ist und sich insbesondere unter vol­ lem Vakuum mittig um nicht mehr als 3 mm, bevorzugt unter 2 mm, insbesondere bevorzugt nur 1 mm zum starren Körper hin verbiegt.

8. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Körper einen Vaku­ umtransportrahmen für eine Leiterplatte bildet und/oder umfaßt.

9. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter als ein- und ausfahrbares Stellelement wenigstens eine Kolben- Zylinder-Einheit umfaßt.

10. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter als ein- und ausfahrbares Stellelement zumindest eine Spindelanord­ nung umfaßt.

11. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl voneinander be­ abstandeter Stellelemente vorgesehen ist.

12. Kopiervorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur synchronen Bewegung der Stellelemente die Spindeln mit einem einzigen Antrieb, insbesondere ei­ nem Zahnriemen verbunden sind.

13. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente dazu ausge­ bildet sind, den Abstand zwischen dem starren und dem fle­ xiblen Körper durch zumindest allgemein parallele Bewegung eines der beiden Körper aufeinander zu und voneinander weg zu erzielen.

14. Kopiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente so befestigt sind, daß sie den starren Körper auf den unbewegten, fle­ xiblen Körper absenken und/oder von diesem weg heben.

15. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein erstelltes Leiterplattenmuster auf einem vakuumdeformierbaren, aber nur geringfügig flexiblen Körper vorgesehen wird, gegenüberliegend dem vakuumdefor­ mierbaren Körper ein starrer Körper angeordnet wird, der vakuumdeformierbare Körper in Richtung auf den starren Körper hin durch Anlegen eines defomierenden Vakuums sphä­ risch deformiert wird und der starre Körper dann gegen die deformierte Fläche des vakuumverformten Körpers durch ver­ stellen eines Abstandshalters gesteuert abgesenkt wird.