DE2320199A1

DE2320199A1 - Verfahren und anordnung zum reinigen gedruckter leiterplatten

Info

Publication number: DE2320199A1
Application number: DE2320199A
Authority: DE
Inventors: Louis V Tardoskegyi
Original assignee: ELECTROVERT Manufacturing CO Ltd; Electrovert Ltd
Current assignee: ELECTROVERT Manufacturing CO Ltd; Electrovert Ltd
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1974-09-19
Also published as: GB1456729A; CA1001529A; US3868272A; DE2320199C3; DE2320199B2

Description

DfpL-lng. Heinz Bardehl· Patentanwalt

München 22, Hennsir. 15, Tel. 292555 Postanschrift München 26, Postfach 4

München, den 19. W 1973 Mein Zeichens P 1622 Anmelder s Electrovert Manufacturing Co., Ltd,

3285 Cavendish Blvrd.

Montreal 261

Kanada

Verfahren und Anordnung zum Reinigen gedruckter Leiterplatten.

Die Erfindung betrifft das Reinigen gedruckter Leiterplatten und insbesondere ein neues und verbessertes Verfahren und eine Anordnung zum Reinigen gedruckter Leiterplatten mittels Strahlen hoher Geschwindigkeit einer Reinigungsflüssigkeit, die gegen die obere und untere Fläche der Leiterplatten gerichtet werden, wobei die Platten nicht auf einer Auflagefläche festgespannt werden nüssen.

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Eine typische gedruckte Leiterplatte hat die Form einer Platte oder einer Karte, die aus einem Kunststoff besteht und auf der auf der einen oder auf beiden Oberflächen Leiterzüge aus Kupfer aufgedruckt sind und die überdies mit Löchern versehen ist, die dazu dienen, die Anschlußleitungen elektronischer Bauelemente aufzunehmen, die dann mit der gedruckten Leiterplatte verbunden werden. Ein· typische gedruckte Leiterplatte sieht im Querschnitt so aus, wie dies in Flg. 1 dargestellt 1st.

Nachdem die Bauelemente auf der gedruckten Leiterplatte plaziert worden sind, indem ihre Anschlußleitungen in die öffnungen der Platte eingesteckt worden sind, werden diese Anschlußleitungen abgeschnitten und unterhalb der Platte umgebogen* Sie werden dann mit den aus Kupfer bestehenden Leitungszügen in einer Reih® von Bearbeitungsgängen verlötet. Zn einem ersten Schritt wird die Unterseite der gedruckten Leiterplatte mit Flußmittel versehen, beispielsweise dadurch, daß die Platte durch eine stehende Weil· eines flüssigen Flußmittels hindurchgezogen wird. Nach dem Fluxen der Unterseite der gedruckten Leiterplatte wird diese vorgeheizt um das Lösungsmittel des Flußmittels verdampfen zu lassen und um einen Hitzeschock durch das Löten zu vermeiden* Die vorgeheizte Leiterplatte wird dann mit flüssigem Lötmittel in Berührung gebracht, beispielsweise durch Vorbeibewegen an einer stehenden Welle dieses Lötmittel·· Das heiße Lötmittel heizt die gedruckte Leiterplatte und die Anschlußleitungen noch weiter auf, wodurch das Flußmittel in die öffnungen der Leiterplatte hineingetrieben wird, gefolgt vom Lötmittel selbst, so daß schließlich die Anschlußleitungen mit den gedruckten LelterzUgen verlötet sind. Nach Beendigung des Lötvorganges sind sowohl die Unterseite als auch die Oberseite der gedruckten Leiterplatte mit Rückständen des Flußmittels bedeckt, die später zu Korrosionen führen können oder Schwierigkeiten mit Kriechströaen verursachen. Aus diesem Grunde 1st es notwendig, diese Fluß-

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mittelrückstände gründlich und vollständig von beiden Flächen der gedruckten Leiterplatte zu entfernen.

Die Herstellung vollständig bestückter gedruckter Leiterplatten, einschließlich der Schritte des Drückens, des Bohrens, des Einsetzens der Anschlußleitungen, des Fluxens und des Lötens ist bei Massenherstellungsanlagen vollständig automatisiert, bis Jetzt konnten die Reinigungsvorrichtungen, die an eine derartige automatische Fließbandherstellung angepaßt waren oder in dieselbe eingefügt waren nur zu einem sehr geringen Maß an Sauberkeit führen. Während ein derartig geringes Maß an Sauberkeit bei einigen Arten von gedruckten Leiterplatten mittlerer Qualität noch annehmbar sein mag, so erfordern gedruckte Leiterplatten hoher Qualität eine zusätzliche Reinigung von Hand, die zu hohen Herstellungskosten und Herstellungszeiten führt.

Mehrere Arten von Reinigungsvorrichtungen sind entweder schon auf dem Markt oder werden für den Eigenbedarf von Herstellern elektronischer Bauelemente gebaut. Unter diesen verschiedenartigen Vorrichtungen befinden sich auch die als Wellenreiniger bekannten« Bei Wellenreinigern ist es erforderlich die gedruckten Leiterplatten in Rahmen oder in sogenannten Fingerförderern zu halten. Die Leiterplatten werden In langsam bewegte Wasser- oder Lösungsmittelwellen getaucht. Aufgrund der geringen Vorbeibewegungsgeschwlndigkeiten und der begrenzten Eintauchzeiten ergeben sich lediglich mittlere Reinheitsgrade und insbesondere diejenigen Stellen der gedruckten Leiterplatten, an denen diese gehalten werden, sind oft nicht ordentlich gereinigt. Ausserdem ist der Verlust an Lösungsmittel sehr hoch.

Bei einem anderen f yp von Reinigungsvorrichtung kommt eine Kombination von Bürsten und Wellen zur Anwendung. Zusätzlich zu langsam bewegten Wasser- oder Reinigungsmittelwellen sind bei diesen Reinigungsvorrichtungen Bürsten vorgesehen, durch die das Reinigen der Unterseite der gedruckten Leiterplatten

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verbessert werden soll. Bei diesen Arten von Reinigungsvorrichtungen ergibt sich zwar eine leichte Verbesserung der Reinigungswirkung bei der Unterseite der gedruckten Leiterplatten, die Oberseite derselben und die Stellen, an denen die Leiterplatten gehalten werden, werden jedoch auch hier nicht ordentlich gereinigt.

Eine weitere Art von Reinigungsvorrichtung ist der Sprühreiniger, bei dem die Leiterplatten auf horizontal verlaufenden oder leicht geneigten Siebförderbändern durch das Reinigungsmittel hindurchgeführt werden und von oben und unten mit Wasser oder Lösungsmittel besprüht werden. Ein grundsätzliches Problem macht diesen dritten Typ von Reinigungsvorrichtung weitgehend wirkungslos. Um gute Reinigungsergebnisse erzielen zu können, muß ein kräftig aufprallender Strahl hoher Geschwindigkeit verwendet werden, der direkt auf die gesamten zu reinigenden Oberflächen, auch unterhalb der Bauelemente treffen sollte. Zu den Gründen, aus denen bei bekannten Sprühreinigern diese Bedingungen nicht erfüllt werden, gehören folgendet

1. Die Leiterplatten liegen auf dem Sieb und werden nicht gehalten, so daß sie von jeder Art von Sprühstrahlen großer Aufprallkraft weggeschleudert werden. Die Folge hiervon ist, daß nur mit sehr begrenzter Sprühkraft gearbeitet werden kann, was auch dementsprechende Endergebnisse zur Folge hat.

2. Wenn das Sprühsystem Zersteuberdüsen aufweist, wird der größte Teil der Sprühenergie für das Zerstäuben verbraucht. Ausserdem werden die winzigen Tröpfchen von der die gedruckten Leiterplatten bedeckenden Flüssigkeitsschicht absorpiert, ihre Aufprallkraft reicht nämlich nicht aus, um bis zu den zu reinigenden Oberflächen durchzudringen. Solche Sprühsysteae haben insbesondere um und unter den Bauelementen keine Wirksamkeit.

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3. Wenn nit Löchern versehene Sprührohre verwendet werden, die die Strahlen unter Winkeln von 30° - 45° bezogen auf die Horizontale auftreffen lassen, können diese nur zusammen mit sehr niedrigen Drücken zur Anwendung kommen, da sie andererseits die gedruckte Leiterplatte auf dem Siebförderband herumschleudern würden. Ausserden haben sie den weiteren Nachteil, daß sie sich überlappen.

Neben den vorstehend erwähnten Reinigungsvorrichtungen gibt es noch Ultraschallreiniger in verschiedenen Ausführungsformen, die wenn sie richtig eingesetzt werden, sehr wirkungsvoll sind. Diese Reiniger arbeiten jedoch sehr langsam und können nicht im Fließbandbetrieb verwendet werden, so daß die Arbeitskosten hoch sind und die Ergebnisse von der Zuverlässigkeit des Bedieners abhängen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Reinigungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben anzugeben, mit deren Hilfe die Nachteile der bekannten, vorstehend erwähnten Reinigungsvorrichtungen vermieden werden können, und die im Zuge einer Fließbandproduktion zu verwenden sind und dabei- sehr hohe Qualitäten in der Reinigung gedruckter Leiterplatten bei sehr niedrigen Kosten ergeben.

Gemäß der Erfindung werden zu diesem Zwecke die gedruckten Leiterplatten während des Reinigungsvorganges von einem endlosen Siebförderband oder einem perforierten Metallförderband getragen, so daß sie der Wirkung von Reinigungsflüssigkeit ausgesetzt werden können, die man auf die beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen der gedruckten Leiterplatten auftreffen läßt.

Die Anforderungen, die an eine wirkungsvolle Reinigung hoher Qualität der gedruckten Leiterplatten gestellt werden, sind nachstehend zusammengefaßt:

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1. Es muß ein mechanisch bewirktes Arretieren der. gedruckten Leiterplatte an dem sich bewegenden Siebförderband vermieden werden, damit die Ober- und Unterseiten der Leiterplatten in ihrer Gesamtheit vom Reinigungsvorgang betroffen werden.

2. Die gedruckten Leiterplatten müssen fest auf der Oberfläche des die Auflage bildenden Förderbandes gehalten sein während Strahlen hoher Geschwindig-

. keit auf sie auftreffen, ohne daß sie weggeschleudert werden.

3. Es muß ein Reinigungsmittel strahl verwendet werden, der in der Lage ist die die gedruckten Leiterplatten bedeckende Flüssigkeitεschicht zu durchdringen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß ungeachtet der Tatsache, daß die Flußmittelrückstände auf der Unterseite der gedruckten Leiterplatten ein Mehrfaches derjenigen auf der Oberseite der Leiterplatten betragenj die Unterseite relativ leicht zu reinigen 1st, weil sich dort keine darüberliegende Flüssigkeitsschicht befindet und daher der Sprühstrahl die Leiterplattenfläche ohne weiteres erreichen kann. Hinzukommt daß sich dort auch keine Bauelemente befinden, die den Sprühstrahl behindern könnten.

4. Es muß ein Strahl von Reinigungsflüssigkeit vorhanden sein, der in der Lage ist, die Zwischenräume unter den Bauelementen auf der Oberseite der gedruckten Leiterplatte zu durchdringen.

5· Es muß vermieden werden, daß es während des Reinigungsvorganges zur Bildung von Spritzern und zu einer Nebelbildung kommt, da sich hierdurch ausserordentlich große Lösungsmittelverluste ergeben.

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Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zum Reinigen gedruckter Leiterplatten, die mit Flußmittel versehen und gelötet worden sind, um die Anschlußleitungen der Bauelemente mit den gedruckten Leitungszügen zu verbinden, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem derartigen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Jede gedruckte Leiterplatte zunächst auf eine perforierte Unterlage gelegt wird, auf der sie nur unter Schwerkraftwirkung gehalten wird, daß in diesem Zustand eine Vielzahl von seitlich eng beieinander befindlichen kompakten und kohärenten ersten Strahlen hoher Geschwindigkeit einer Reinigungsflüssigkeit unter rechtem Winkel auf die gesamte obere Fläche der gedruckten Leiterplatte und auf die auf ihr befindlichen Bauelemente gerichtet wird, so daß sie die diese obere Fläche bedeckenden Flüssigkeitsreste durchdringen und die Flüssigkeit von der Platte wegsprühen und damit diese, die Bauelemente und deren Anschlußleitungen reinigen, daß, solange die gedruckte Leiterplatte durch die ersten Strahlen gegen die perforierte Unterlage gepreßt wird, eine Vielzahl von seitlich nahe beieinander befindlichen kompakten und kohärenten zweiten Strahlen hoher Geschwindigkeit einer Reinigungsflüssigkeit unter rechtem Winkel gegen die gesamte untere Fläche der gedruckten Leiterplatte gerichtet wird, so daß diese die dort befindlichen FlUssigkeltsreste durchdringen und von der Leiterplattenfläche wegsprühen und sie damit reinigen. Die nach oben auf die Unterseite der gedruckten Leiterplatten gerichteten Strahlen der Reinigungsflüssigkeit sind derart eingestellt, daß auch während ihres Auftreffens auf die Leiterplatten diese durch den Druck der nach unten gerichteten ersten Strahlen hoher Geschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit fest auf dem Siebförderband gehalten werden.

Der Reinigungsvorgang findet in einem Druckbehälter statt, der ausser einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung für das endlose Siebförderband und die auf ihm befindlichen gedruckten Leiter-

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platten allseitig geschlossen ist. Wenn eine gedruckte Leiterplatte in den Druckbehälter eintritt, wird sie zunächst von den nach unten gerichteten Strahlen hoher Geschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit erfaßt, bevor die nach oben gerichteten Reinigungsflüssigkeitsstrahlen an ihr angreifen. In entsprechender Weise ist das Ausgesetztsein der Unterseite der gedruckten Leiterplatte den nach oben gerichteten Strahlen gegenüber beendet bevor die Leiterplatte aus dem Einflußbereich der nach unten auf die Oberseite gerichteten Strahlen gelangt, womit ein sicheres Anhaften der gedruckten Leiterplatten an dem endlosen Förderband gewährleistet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zu dessen Durchführung ist besonders zur Verwendung in der Fließbandherstellung von gedruckten Leiterplatten geeignet. Ein weiterer Vorteil, den die Erfindung mit sich bringt besteht darin, daß zum Festhalten der gedruckten Leiterplatten auf der perforierten Auflage während des Reinigungsvorganges keine Halteelemente erforderlich sind, da das Anhaften entweder unter Schwerkraftwirkung oder unter der Wirkung des auf die Oberseite der Platten ausgeübten hydraulischen Druckes bewirkt wird.

Die Prinzipien der Erfindung werden nachstehend anhand eines typischen Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen»

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine typische gedruckte Leiterplatte mit an ihren gedruckten Leiterzügen befestigten elektronischen Bauelementen.

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Druckbehälter, der eine Düse zeigt, mit deren. Hilfe ein kohärenter oder kompakter Strahl von Reinigungsflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit gegen die Oberseite einer gedruckten Leiterplatte gerichtet wird, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.

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Fig. 3 die schematische Ansicht einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung, die Bestandteil eines Fließbandes zur Herstellung gedruckter Leiterplatten ist.

Fig. 4eine Draufsicht, aus der sich die Verteilung der die kompakten oder kohärenten Strahlen hoher Geschwindigkeit erzeugenden Düsen zeigt.

Fig. 5 eine Ansicht, die derjenigen der Fig. 3 ähnelt, jedoch der Erläuterung einer Mehrstufenreinigung dient.

In der Fig. 1 ist eine gedruckte Leiterplatte 10 dargestellt, auf deren Unterseite sich gedruckte Leitungszüge 11 befinden, und deren Oberseite ebenfalls gedruckte Leitungszüge tragen kann. Die gedruckte Leiterplatte 10 ist darüberhinaus mit sie durchsetzenden öffnungen 12 versehen. Elektronische Schaltkreiselemente, die mit 15 bezeichnet sind, werden in der Weise mit der gedruckten Leiterplatte verbunden, daß ihre Anschlußleitungen 16 durch die öffnungen 12 gesteckt werden, und dann mit den gedruckten Leitungszügen verlötet werden, wie dies bei 13 angedeutet ist. Typische elektronische Bauelemente, die auf einer derartigen gedruckten Leiterplatte angebracht werden, sind Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten, Transistoren und dergleichen. Wie vorstehend erwähnt, wird nach dem Einsetzen der Anschlußleitungen 16 der Bauelemente in die öffnungen 12 die Unterseite der gedruckten Leiterplatte 10 mit Flußmittel überzogen, dann vorerwärmt, um das Lösungsmittel des Flußmittels verdampfen zu lassen und um einen Hitzestoß zu vermeiden. Die vorerwärmte gedruckte Leiterplatte wird dann mit dem flüssigen Lötmittel in Berührung gebracht, wozu sie z.B. an einer stehenden Welle derartigen flüssigen Lötmittels vorbeigeführt wird. Das Überziehen mit Flußmittel kann auch dadurch zustandegebracht werden, daß die gedruckte Leiterplatte mit einer stehenden Welle flüssigen Flußmittels in Berührung gebracht wird. Das heisse Lötmittel heizt die gedruckten Leitungszüge und die Anschlußleitungen weiter auf, wodurch das Flußmittel,

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gefolgt von dem Lötmittel durch die öffnungen 12 hindurchgetrieben wird, so daß schließlich die Anschlußleitungen mit den gedruckten Leitungezügen verlötet sind. Venn der Lötvorgang beendet ist, sind sowohl die Ober- als auch die Unterseite der gedruckten Leiterplatte mit Flußmittelrückständen bedeckt, die später zu Korrosionen führen können, oder aber wegen der Möglichkeit des Entstehens von Kriechströmen Schwierigkeiten bereiten können, so daß eine gründliche Reinigung der Ober- und Unterseite der Leiterplatte 10 erforderlich ist.

Der Reinigungsvorgang mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich am besten anhand der Fig. 2 erläutern, die den Reinigungsvorgang der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10 demonstriert. Ein obenliegender Druckbehälter 2OA ist mit einer Einlaßöffnung 21 versehen, der durch eine geeignete Pumpe, wie sie weiter unten noch beschrieben werden wird, unter hohem Druck Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird. Der oben liegende Druckbehälter 2OA weist im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf und entspricht in seiner Breite derjenigen der mi reinigenden gedruckten Leiterplatte, seine Länge beträgt ein Vielfaches der Länge gedruckter Leiterplatten. Die untere Wand 22 dieses öteeuliegsnden Druckbehälters 2OA weist eine große Zahl von mit Gewinde versehenen Öffnungen auf, die, wie noch erläutert werden wird, in einem bestimmten Muster angeordnet sind. In jede dieser öffnungen ist eine Düse 23 eingeschraubt, die so ausgebildet ist, daß mit ihrer Hilfe unter großer Geschwindigkeit ein kohärenter Strahl von Reinigungsflüssigkeit unter.einem rechten Winkel auf die Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10 gerichtet werden kann. Die mit 25 bezeichneten Strahlen durchdringen aufgrund ihrer hohen Aufprallenergie die die Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10 überlagernde Flüssigkeitsschicht 26 und breiten sich dann in horizontaler Richtung aus, um an die Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 zu gelangen.

Aus den Fig. 1 und 2 erkennt man, daß wenigstens einige der elektronischen Bauelemente 15 einen geringen Abstand von der

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Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 aufweisen, intern sie von ihren Anschlußleitungen 16 getragen werden. Wenn der eich in horizontaler Richtung ausbreitende von den Strahlen 10 ausgehende Reinigungsmittelfluß auf ein Schaltelement 15 auftrifft, das einem horizontal verlaufenden Fluß einen Widerstand entgegensetzt, wird die hohe Aufprallenergie in Druckenergie umgewandelt, so daß ein Strom sich unter den Bauelementen 15 entlang bewegenden Reinigungsmittels ausgebildet der für einen guten Reinigungseffekt sorgt. Wie nachstehend ia Einzelnen erläutert werden wird, sind die Düsen 23 so ausgelegt, daß einerseits jedes Bauelement an seiner Oberseite von mehreren Strahlen der kohärenten Reinigungsflüssigkeit direkt getroffen wird, und daß andererseits mehrere Strahlen an den Bauelementen entlang verlaufen, so daß sich sowohl «in Reinigungseffekt unterhalb der Bauelemente als auch auf dem verbleibenden Teil der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 ergibt. Die Fig. 2 dient, wie angegeben, der Beschreibung des Reinigungsvorganges bei der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10, es sei jedoch bemerkt, daß sich im wesentlichen dieselben Vorgänge bei der Reinigung der Unterseite der gedruckten Leiterplatte 10 abspielen.

Die Fig. 3 zeigt eine einzige, die Erfindung verkörpernde Reinigungsstufe, die Bestandteil eines Produktionsbandes für die Herstellung von gedruckten Leiterplatten ist. Die gedruckten Leiterplatten werden in der oben erwähnten Weise in einer geeigneten Flux- und Löteinheit 27 mit Flußmittel versehen und gelötet. Diese Einheit kann von der im US-Patent 3 386 166, veröffentlicht am 4.September 1968 beschriebenen Art sein. Die gedruckten Leiterplatten werden über eine geeignet· Rutsche 28 an ein endloses Siebförderband 30 weitergegeben. Die Anlieferrichtung der gedruckten Leiterplatten ist durch den Pfeil 31 angezeigt. Das endlose Siebförderband 30 wird Über obere und untere Stützrollen 32 und 33 hinweggezogen und bewegt sich in Richtung des Pfeiles 34. Die relativ« Lage der Rollen ist derart, daß das Förderband 30

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in seiner oberen Bahn im wesentlichen waagrecht verläuft. Diese obere Bahn erstreckt sich in waagrechter Richtung durch eine mit 35 bezeichnete Reinigungseinheit hindurch, zu der im wesentlichen ein rechteckförmiger Behälter 36 gehört, der ausser einer Einlaßöffnung 37 für das Band und gedruckte Leiterplatten an der einen Stirnwand und einer entsprechenden Auslaßöffnung 36 in der gegenüberliegenden Wand im wesentlichen geschlossen ist. In der Nachbarschaft der Einlaßöffnung 37 und der Auslaßöffnung 38 sind Luftdüsen 40 vorgesehen, mit deren Hilfe an diesen Öffnungen Luftvorhänge erzielt werden, um die Neigung zum Spritzen und zur Dunstbildung zu verringern.

Der obenliegende Druckbehälter 2OA bzw. der untenliegende Druckbehälter 2OB sind so innerhalb des Behälters 36 gehalten, daß sie sich parallel zum oberen Verlauf des Förderbandes 30 und parallel zueinander erstrecken, wobei sie im wesentlichen gleichweit von der Oberseite bzw. der Unterseite des Förderbandes 30 entfernt sind. Die Druckbehälter 2OA und 2OB sind so ausgebildet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, der obenliegende Druckbehälter 2OA ist jedoch wesentlich länger als der untere Druckbehälter 2OB, der der Länge nach mittig zum oberen Druckbehälter 2OA angeordnet ist. Der Sinn dieser besonderen Anordnungsart wird nachstehend noch näher erläutert.

Im Verlaufe des Reinigungsvorganges wird der Behälter 36 auf ein geeignetes Niveau mit Reinigungsflüssigkeit 41 gefüllt. In Abhängigkeit von der Ordnung der betreffenden Reinigungsstufe innerhalb des Reinigungsprozesses und von den bei der Bearbeitung der gedruckten Leiterplatte verwendeten Flußmittel kann es sich bei der Reinigungsflüssigkeit um ein biologisch abbaubares Lösungsmittel, um ein neutralisierendes Mittel oder um Wasser handeln. Bei der in Fig. 3 dargestellten Reinigungsstufe wird die Reinigungsflüssigkeit 41 vom Boden des Behälters 36 aus einer Hochdruckpumpe 45 zugeführt, die es über eine Zufuhrleitung 43 und Ventile 44 an die Druckbehälter 20Aund 2OB weitergibt, von denen aus es in Form von seitlich voneinander

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nur wenig beabstandeten kohärenten Strahlen 25A und 25B hoher Geschwindigkeit verteilt wird. Diese Strahlen sind in rechtem Winkel auf die Oberflächen der gedruckten Leiterplatten gerichtet. Wenn ein Strahl 25A oder 25B auf eine Oberfläche der gedruckten Leiterplatte auftrifft, wird er in einen sich schnell der Oberfläche entlang in jeder Richtung ausbreitenden Film umgewandelt, der an dieser Oberfläche anhaftet. Dieser Film bewirkt einen Reinigungsvorgang, indessen Verlauf die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit abgeführt und frische Reinigungsflüssigkeit kontinuierlich nachgeliefert wird. Die Reinigungsflüssigkeit, die an der Oberfläche der Leiterplatte anhaftet, dringt auch in die Zwischenräume zwischen der Platte und den Bauteilen ein und reinigt die abgedeckten Oberflächenteile und die Ritzen.

Wenn die gedruckten Leiterplatten auf dem endlosen Siebforderband 30 in den Behälter 36 eintreten, werden sie gleich den kohärenten, kompakten Strahlen 25A ausgesetzt, die gegen ihre Oberfläche gerichtet sind. Diese Strahlen drücken die gedruckten Leiterplatten fest gegen das endlose Siebförderband 30. Etwas später treffen die von dem unteren Druckbehälter 2OB ausgehenden kompakten und kohärenten Strahlen 25B mit großer Geschwindigkeit auf die Unterflächen der gedruckten Leiterplatte. Diese unteren Strahlen haben keinerlei störenden Einfluß auf die gedruckten Leiterplatten, da diese von den nach unten gegen die Leiterplatten gerichteten Strahlen 25A fest gegen das endlose Siebförderband 30 gehalten werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Leiterplatten aus dem Einflußbereich der Strahlen 25B austreten, bevor sie denjenigen der Strahlen 25A verlassen, so daß die Leiterplatten bei ihrer Bewegung auf die Auslaßöffnung 38 zu fest gegen das endlose Siebförderband 30 gehalten werden.

Die relativ feinen netzartigen Bestandteile des endlosen Siebförderbandes 30 hindern die unteren Strahlen 25B daran, auf der gesamten unteren Fläche der gedruckten Leiterplatten

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10 auf zutreffen. Um zu vermeiden, daß die Bereiche der gedruckten Leiterplatten, die mit den netzbildenden Bestandteilen des endlosen Bandes 30 direkt in Berührung stehen, den nach oben gerichteten kohärenten und kompakten Strahlen 25B überhaupt nicht ausgesetzt werden, wird das Förderband 30 in seinem oberen, den Behälter 36 durchsetzenden Verlauf über Rollen 46 geführt, die auf Wellen 47 exzentrisch gelagert sind. Aufgrund dieser exzentrischen Rollen 46 werden die gedruckten Leiterplatten 10 auf dem endlosen Siebförderband 30 leicht verschoben, so daß auch jene ursprünglich durch die netzbildenden Teile des Siebförderbandes abgedeckten Bereiche den Strahlen ausgesetzt sind.

In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Reinigungsflüssigkeit mit Hilfe der Pumpe 45 und der Leitungen 42 und 43 zu einem Kreislauf veranlaßt wird. Es handelt sich hierbei lediglich um ein Ausführungsbeispiel, da die Reinigungsflüssigkeit ebensogut den Druckbehältern 2OA und 2OB über die Zuführungsleitung 43 durch eine Pumpe 45 zugeführt werden könnte, die mit einem besonderen Reinigungsflüssigkeitsbehälter verbunden ist. In einigen Fällen wäre diese Anordnung von Vorteil. Der Behälter 36 ist mit einem Abflußspund oder einem entsprechenden Organ versehen, mit dessen Hilfe man die Flüssigkeit aus dem Behälter abf liesaen lassen kann oder durch die Leitung 42 und durch ein mit dieser verbundenes aber nicht dargestelltes Ventil fliessen lassen kann. Die Deckenwandung des Behälters kann abnehmbar ausgebildet sein, so daß es möglich 1st, eine gründliche Reinigung des Inneren vorzunehmen, nachdem die Reinigungsflüssigkeit entfernt worden ist. Ein Verlust an Reinigungsflüssigkeit kann durch Hinzufügen zusätzlicher Reinigungsflüssigkeit Über eine geeignete normalerweise geschlossene öffnung oder über entweder die Einlaßöffnung oder die Auslaßöffnung 38 ausgeglichen werden. Die gründlich gereinigten gedrückten Leiterplatten, die die Reinigungsstufe 35 auf dem endlosen Siebförderband 30 verlassen, werden im Falle eines Einstufenbetriebes längs einer geneigten Ab-

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fuhrrutsche 45 abgegeben.

In der Fig. 4 ist die Anordnung der Vielzahl von Düsen 23 dargestellt, die die Strahlen 25 zustandebringen. Die Düsen 23 sind Ober die Breite des endlosen Förderbandes 30/aufeinanderfolgenden Reihen angeordnet» wobei sie sowohl in Bewegungsrichtung des Bandes als auch quer zum Band um etwa 2,5 ca voneinander beabstandet sind. Um die Ausbildung eines wirksamen Reinigungsflusses zu ermöglichen, sind die Düsen von Reihe zu Reihe um etwa 0,3 cm versetzt, so daß die gedruckte Leiterplatte durch die Strahlen 25A und 25B vollkommen erfaßt wird. Die Anzahl der in der Reinigungsvorrichtung 35 verwendeten Düsen hängt von der Menge der Rückstände auf den angelieferten gedruckten Schaltungsplatten und von der Geschwindigkeit des endlosen Siebförderbandes 30 ab, das in irgendeiner geeigneten Weise, wie z.B. durch einen Motor angetrieben sein kann, der mit einer oder mit mehreren der Rollen 32 oder 33 in Wirkverbindung steht. Die Einheit 35 ist darüberhinaus mit Auslaßöffnungen versehen, die im Zusammenhang mit der Überwachung und Wartung, mit Abflußventilen, überlauf- und Steuerverbindungen eine Rolle spielen. Während bei der in Fig. 3 etwas schematisch dargestellten Zirkulationsanordnung die Pumpe 45 ausserhalb des Behälters befindlich dargestellt ist, würde man in der Praxis eine Reinigungsstufe mit zirkulierendem Reinigungsmittel mit in der Flüssigkeit befindlichen stehenden Pumpen ohne Stopfbüchse versehen, um ein Tropfen zu vermeiden. Diese Pumpen wären dann auch mit großen und leicht auswechselbaren Filtern versehen. Die Geschwindigkeit der Strahlen 25A und 25B kann auf eine Geschwindigkeit von ungefähr 20 cm pro Sekunde bzw. auf 1200 m pro Minute eingestellt werden.

In der Fig. 5 ist eine typische mehrstufige Reinigungsvorrichtung dargestellt, die fünf Stufen 35-1 bis 35-5 aufweist. In eines derartigen Falle erstreckt sich das Förderband über alle die Stufen hinweg bevor es in entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird. Die Eingangsstufe 35-1 übernimmt die

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mit Flußmittel versehene und gelötete gedruckte Leiterplatte 10 mit den auf ihr befindlichen Bauelementen 15 von der Vorrichtung 27 zum Fluxen und Löten und zwar mittels der Rutsche 28, der entlang die gedruckten Leiterplatten auf das endlose Siebförderband 30 gleiten. Die Stufe 35-1 gleicht im wesentlichen der im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen, ihr Behälter 36 ist mit dem erforderlichen Reinigungsmittel gefüllt, das nach Herstellervorschrift verdünnt und auf eine Temperatur erhitzt ist, die um 40 bis 50° unter dem normalerweise erforderlichen Wert liegt. Für die Wirksamkeit des besonderen Düsensystems sind hohe Temperaturen nicht erforderlich.

Die gedruckten Leiterplatten, die die Eingangsstufe 35-1 auf dem endlosen Siebförderband 30 verlassen, gelangen dann in die zweite Stufe 35-2, in der sie nach einem Waschvorgang mit einem Lösungsmittel oder ähnlichen Mittel in der Stufe 35-1 einen weiteren gründlichen Waschvorgang unterzogen werden, um die Lösemittelrückstände von den Plattenoberflächen und aus den Ritzen zu entfernen. Die Stufe 35-2 ist im wesentlichen genauso wie die Stufe 35-1 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß sie mit zum Waschen verwendeten Wasser gefüllt ist, und daß Verluste in ihrem Wasserkreislauf durch zum Spülen verwendetes Wasser, das von der Stufe 35-3 kommt, ergänzt wird. Als Alternativlösung hierzu könnte der Stufe 35-2 dauernd durch die Pumpe 45 frisches Wasser nachgeliefert werden. Der Wasser-Waschvorgang wird mit Hilfe von drei Reihen von oberen Düsen 23 und zwei Reihen von unteren Düsen 23 durchgeführt.

Die dritte Stufe 35-3 ist eine Spülstufe, die zwei Reihen von Düsen 23 aufweist, von denen sich die eine oberhalb des endlosen Siebförderbandes 30 und die andere unterhalb desselben befindet. Die Düsen werden mit Leitungswasser, weichem Wasser oder destilliertem Wasser versorgt. Die Aufgabe der SpUlstufe 35-3 besteht darin, das leicht verschmutzte Wasser des Kreislaufes, das an den Leiterplatten anhaftet durch reines Wasser zu ersetzen. Die Spülwasserzufuhr ist mit dem Förderband gekoppelt und wird mit demselben in Betrieb gesetzt bzw. unter-

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brechen. Wenn es sich bei dem verwendeten Spülwasser tun destilliertes Wasser handelt sind die Verteilerdüsen und Leitungen aus entsprechend widerstandsfähigen Materialien hergestellt.

Um soviel Spülwasser als möglich von den Leiterplatten zu entfernen und um das Trocknen zu erleichtern, werden die Leiterplatten dann durch die vierte Stufe 35-4 hindurchgeführt, in der fünf Reihen von Düsen angeordnet sind, die mit Preßluftquellen in Verbindung stehen, wobei drei Reihen oberhalb der Leiterplatten und zwei Reihen unterhalb derselben angeordnet sind. Die Luftzufuhr ist ebenfalls mit dem Förderband gekoppelt, so daß sie einsetzt, wenn das Förderband sich zu bewegen beginnt, und unterbrochen wird wenn es anhält.

Von der vierten Stufe 35-4 aus werden die Leiterplatten an eine letzte Stufe 35-5 weitergegeben, wo ihre beiden Seiten einem Strom elektrisch geheizter Luft ausgesetzt werden, deren Temperatur bis zu 320° C hinauf regelbar ist. Von der letzten Stufe 35-5 aus werden die gedruckten Leiterplatten 10 durch das endlose Siebförderband 30 an eine geneigte Abgaberutsche 48 weitergegeben, von der sie, gründlich gereinigt, von Hand oder mit Hilfe zusätzlicher Fördermittel entfernt werden können·

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform handelte es sich lediglich um ein Aueführungsbeispiel. Die Verkörperung der Erfindung ist jedoch nicht an dieses Ausführungsbeispiel gebunden.

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Claims

Patentansprüche

N"
1.1Verfahren zum Reinigen gedruckter Leiterplatten, die mit Flußmittel versehen und gelötet worden sind, um die Anschlußleitungen der Bauelemente mit den gedruckten Leitungszügen zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß jede gedruckte Leiterplatte (10) zunächst auf eine perforierte Unterlage (50) gelegt wird, auf der sie nur unter Schwer* kraftwirkung gehalten wird, daß in diesem Zustand eine Vielzahl von seitlich eng beeinander befindlichen, kompakten und kohärenten ersten Strahlen (25A) hoher Geschwindigkeit einer Reinigungsflüssigkeit unter rechtem Winkel auf die gesamte obere Fläche der gedruckten Leiterplatte und auf die auf ihr befindlichen Bauelemente (15) gerichtet wird, so daß sie die diese obere Fläche bedeckenden Flüssigkeitsreste (26) durchdringen und die Flüssigkeit von der Platte wegsprühen und diese, die Bauelemente und deren Änaelilußleitungen (16) damit reinigen, daß, solange die gedruckte Leiterplatte durch die ersten Strahlen gegen die perforierte Unterlage gepreßt wird, eine Vielzahl von zweiten» seitlich nahe beeinander befindlichen, kompakten und kohärenten Strahlen (25B) hoher Geschwindigkeit einer Reinigungsflüssigkeit unter rechtem Winkel gegen die gesamte untere Fläche der gedruckten Leiterplatte gerichtet wird, so daß diese die dort befindlichen Flüssigkeitsreste durchdringen und von der Leiterplattenfläche wegsprühen und sie damit reinigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Unterlage (30) längs einer Bahn bewegt wird, die von den ersten und zweiten kompakten, kohärenten Strahlen (25A, 25B) geschnitten wird, um die gedruckten Leiterplatten (10) zunächst in den Wirkungsbereich zu bringen und danach wieder aus demselben herauszubewegen.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung der Reinigung der Unterseite der gedruckten Leiterplatten (10) an allen Stellen diese auf ihrer Unterlage (30) leicht verschoben werden, während die Vielzahl von ersten und zweiten Strahlen (25A, 25B) der Reinigungsflüssigkeit auf sie gerichtet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckten Leiterplatten (10) in aufeinanderfolgenden Stufen (35-1 bis 35-3) gereinigt werden, in welchen sie jeweils von perforierten Unterlagen (30) getragen werden und jeweils dem Aufprall einer Vielzahl von ersten und zweiten kompakten und kohärenten Strahlen (25A, 25B) hoher Geschwindigkeit einer Reinigungsflüssigkeit ausgesetzt sind, wobei bei der ersten Stufe die Reinigungsflüssigkeit ein Lösungsmittel für die vom Fluxen und Löten

. verbliebenen Rückstände enthält und wobei in wenigstens einer der nachfolgenden Stufen Wasser als Reinigungsflüssigkeit verwendet ist, das dazu dient, die Rückstände des Lösungsmittels wegzuwaschen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer weiteren Reinigungsstufe, die dem Vaechen mit Wasser folgt, die gedruckten Leiterplatten (10) einem Lufttrocknungsvorgang unterworfen werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine perforierte Unterlage (30) zur Aufnahme der gedruckten Leiterplatten (10), auf der diese lediglich unter Schwerkraftwirkung gehalten werden, durch Elemente (23) durch die auf eine in diesem Zustand befindliche gedruckte Leiterplatte die Vielzahl erster Strahlen (25A) auf die obere Fläche der gedruckten Leiterplatte und auf die auf ihr befindlichen Bauelemente gerichtet wird, sowie durch während des Anpressens einer gedruckten Leiterplatte gegen die Unterlage (30) wirksame

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Elemente, durch die die zweiten Strahlen (25B) gegen die untere Fläche der gedrückten Leiterplatte in der Weise gerichtet werden, daß die Leiterplatte unter dem Druck durch die ersten Strahlen (25A) auf der perforierten Unterlage (30) verbleibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Vertikalen voneinander beabstandete und im wesentlichen parallel zueinander verlaufende obere und untere Verteilerköpfe (2OA, 20B) aufweist, daß die perforierte Unterlage in Form eines Siebförderbandes (30) ausgebildet ist, das derart über Stützrollen geführt wird, daß es hauptsächlich zwischen dem oberen und unteren Verteilerkopf einen im wesentlichen horizontalen Verlauf nimmt, daß die Verteilerköpfe im wesentlichen ebene und im wesentlichen rechteckförmige Wände aufweisen, die dem endlosen Förderband in seinem oberen Verlauf gegenüberliegen und im wesentlichen parallel dazu verlaufen, daß jede dieser Wände mit einer Vielzahl von seitlich nahe beieinanderliegenden öffnungen versehen ist, von denen jede eine Verteilerdüse (23) aufnimmt, deren Verteilerachse im wesentlichen senkrecht auf dem Siebförderband in seinem oberen Verlauf steht, daß eine Hochdruckpumpe (45) vorgesehen ist, deren Einlaßöffnung mit einem Behälter (36) für die Reinigungsflüssigkeit (41) verbunden ist und deren Auslaßöffnung mit beiden Verteilerköpfen in Verbindung steht und die unter hohem Druck Reinigungsflüssigkeit an diese beiden Verteilerköpfe liefert, so daß eine Verteilung der Flüssigkeit durch die Düsen (23) in Form von kompakten und kohärenten Strahlen (25A, 25B) hoher Geschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit erfolgt, wobei diese Strahlen auf die Oberflächen der durch das endlose Siebförderband in seinem oberen Verlauf getragenen und zwischen den Verteilerköpfen hindurchbewegten gedruckten Leiterplatten gerichtet werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7$ dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des oberen Verlaufes des endlosen Siebförder-

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bandes (30) der obere Verteilerkopf (20A) wesentlich länger als der untere Verteilerkopf (20B) ist, und daß der untere Verteilerkopf bezüglich des oberen mittig angeordnet ist, so daß eine gedruckte Leiterplatte (10) auf dem endlosen Siebförderband (30) zunächst durch die aus den Düsen (23) des oberen Verteilerkopfes auf sie gerichteten Strahlen (25A) erfaßt wird, bevor die durch die Düsen des unteren Verteilerkopfes auf sie gerichteten Strahlen sie erfassen und wobei die gedruckte Leiterplatte durch die vom oberen Verteilerkopf ausgehenden Strahlen noch gegen das endlose Siebförderband gedrückt wird, wenn sie aus dem Einflußbereich der vom unteren Verteilerkopf ausgehenden Strahlen hoher Geschwindigkeit herausbewegt worden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet ^ daß sie einen im wesentlichen geschlossenen Behälter (36) aufweist, innerhalb dessen die Verteilerköpfe (2OA, 20B) angebracht sind, daß dieser Behälter ein Paar von Stirnwänden aufweist, die mit einer Einlaßöffnung (37) und einer Auelaßöffnung (38) für das endlose, die gedruckten Leiterplatten tragende Siebförderband (30) versehen ist, daß dieser Behälter zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit ausgebildet ist und mit der Einlaßöffnung der Pumpe (45) in Verbindung steht, daß ferner ein Element (28) vorgesehen ist, das dazu dient, die mit Flußmittel versehenen und gelöteten gedruckten Leiterplatten (10) von einer Vorrichtung (27) zum Fluxen und Löten aufzunehmen und auf das endlose Siebförderband vor der Einlaßöffnung (37) weiterzugeben, und daß schließlich ein Element (48) vorhanden ist, das die die Auslaßöffnung (38) auf dem endlosen Förderband verlassenden gedruckten Leiterplatten aufnimmt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie Exzenterrollen (46) aufweist, die in dem Behälter (36) angeordnet sind und an der Unterseite des endlosen Siebförder-

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bandes (30) in dessen oberen Bereich angreifen und ihm eine leichte Vibrationsbewegung verleihen, so daß die gedruckten Leiterplatten bezüglich dieses Teils des Förderbandes geringfügig parallel verschoben werden, womit gewährleistet ist« daß die zweiten kompakten und kohärenten Strahlen (25B) der Reinigungsflüssigkeit auf sämtliche Teile der unteren Fläche ijeder gedruckten Leiterplatte auftreffen können.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente (40) vorgesehen sind, durch die ein Luftvorhang que,r zur Einlaß- und zur Auslaßöffnung (37* 38) gerichtet wird, um ein Austreten von Reinigungsflüssigkeit (41) aus dem Behälter (36) zu verhindern.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Stufen (35-1 bis 35-3) aufweist, von denen jede einen Behälter (36) hat, der jeweils einen oberen und einen unteren Verteilerkopf (20A_f 20B) umschließt, daß das endlose Siebförderband (30) sich in seine® ©teeren Verlauf durch sämtliche Behälter (36) erstreckt» um die gedruckten Leiterplatten (10) nacheinander durch die einzelnen Stufen hindurchzubewegen, daß die Pumpe (45) in einer eingangsseitig angeordneten Stufe die in dieser befindlichen oberen und unteren Verteilerköpfe mit einem Lösungsmittel für Flußmittelrückstände versorgt, und daß die Pumpe (45) in einer nachfolgenden Stufe die oberen und unteren Verteilerköpfe mit Wasser versorgt, durch das Lösungsmittelrückstände von den gedruckten Leiterplatten entfernt werden.
13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine weitere Stufe (35-4) aufweist, durch die das endlose Siebförderband (30) hindurch verläuft und deren Pumpe die in ihr befindlichen oberen und unteren Verteilerköpfe mit Preßluft versorgt, die zum Entfernen von Flüssigkeitsrückständen auf den Oberflächen der gedruckten Leiterplatten (10) dient.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, .daß der weiteren Stufe Elemente nachgeordnet sind, durch die geheizte Luftströme gegen die gedruckten Leiterplatten im Bereiche des oberen Verlaufes des endlosen Siebförderbandes (30) gerichtet werden, um diese Leiterplatten zu trocknen.

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