DE2347250B1

DE2347250B1 - Verfahren zum Schutzlackieren von Leiterplatten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2347250B1
Application number: DE19732347250
Authority: DE
Inventors: Roman Keller; Hans-Helmut Dipl.-Ing. Reuter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1974-08-01
Also published as: JPS5056568A; DE2347250C2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutzlakkieren von Leiterplatten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für den Aufbau elektronischer Schaltungen können So sogenannte Leiterplatten benützt werden, die aus Isolierstoffplatten bestehen, auf die Leiterbahnen aufgebracht sind. Zur Montage von Bauelementen sind Bohrungen bzw. Kontaktstellen in der Leiterplatte vorgesehen, die Anschlußfahnen der Bauelemente werden in diese Bohrungen gesteckt und anschließend mit den Leiterbahnen verlötet. Bekannt sind auch sogenannte doDDelkaschierte Leiterplatten, bei denen auf beiden Seiten einer Isolierstoffplntte Leiterbahnen aufgebracht sind, die durch innen verkupferte Bohrungen miteinander verbunden sind.

Zur Erhöhung der Isolationsklasse solcher Leiterplatten ist es erforderlich, die Leiterbahnen mit einem Lack zu lackieren, der die Isolationsfestigkeit erhöht. Dazu können handelsübliche Lackiereinrichtungen benutzt werden, bei denen der Schutzlack beispielsweise mittels Pinsel, durch Spritzen oder durch Tauchlackieren aufgebracht wird. Bei Leiterplatten, bei denen Bauelemente auf die Seite aufzustecken sind, at f der sich auch Leiterbahnen befinden, wie es beispielsweise bei den doppeltkaschierten Leiterplatten der Fall ist, bereitet diese Lackierung auf der bereits mit Bauteilen bestückten Seite fertigungstechnische Schwierigkeiten. Entweder gelingt es nicht, die Lackierung technisch einwandfrei auszuführen, oder die Lackierung wird unwirtschaftlich. Außerdem läßt sich eine Lackierung unter Umständen überhaupt nicht durchführen, da sie die Funktionsfähigkeit von Bauteilen beispielweise bei einem Potentiometer stört.

Beispielsweise durch das DT-Gbm 1 789 638 ist es bekannt, die Leiterzüge einer Leiterplatte vor dem Bestücken mit einem Lack zu überziehen, wobei die Leiterzüge so mit einer Schablone abgedeckt sind, daß die Bohrungen und ihre unmittelbare Umgebung frei von Lack bleiben. Dieses Verfahren ist mit einem größeren fertigungstechnischen Aufwand verbunden und daher unwirtschaftlich.

Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Schutzlackierung von Leiterplatten technisch einwandfrei und bei geringem wirtschaftlichen Aufwand ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens eine Fläche der Leiterplatte im unbestückten Zustand lackiert wird und daß während des Lackierens der nicht zu lackierenden Fläche der unbestückten Leiterplatte mit einem Medium ein Druck aufgeprägt wird, der so groß ist, daP ein Verschließen der Bohrungen oder Kontaktstellen in der Leiterplatte verhindert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest die Bauteilseite der Leiterplatte vor der Bestükkung mit den Bauteilen lackiert, ohne daß dabei Bohrungen in der Leiterplatte verstopft werden, die der Kontaktierung der Bauteile dienen. Die Bauteile können daher erst nach der Schutzlackierung aufgebracht und mit den Leiterbahnen verlötet werden. Die obengenannten Schwierigkeiten bei der Schutzlackierung der Leiterplatten treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf, und man erhält ohne fertigungstechnische Schwierigkeiten eine billige, technisch einwandfreie Schutzlackierung.

Der Druck kann durch ein gasförmiges Medium, beispielsweise durch Preßluft oder durch ein flüssiges Medium, erzeugt werden. Die Lackierung kann mit einer der üblichen Möglichkeiten, d.h. mittels eines Pinsels, durch Spritzen, durch Walzen, durch Tauchlackieren oder durch Lackschwallen erfolgen.

Vorzugsweise wird der Druck des Mediums geregelt, wobei als Istwert für die Druckregelung der Gesamtdruck des Mediums verwendet wird. Damit läßt sich der benötigte Druck in Abhängigkeit von den Störgrößen, wie Anzahl und Durchmesser der Bohrungen, der Viskosität und der Tropfzeit des benützen Lackes usw. einstellen.

Bei einer bevorzugten Vorrichtung zur Durchfüh-

rung des Verfahrens isl ein Gehäuse vorgesehen, das einen Einschubrahmen für eine Leiterplatte besitzt, der bei eingeschobener Leiterplatte das Gehäuse abdichtet, wobei das Gehäuse eine Einlaßöffnung für ein unter Druck stehendes Medium aufweist und die dem Gehäuse abgewandte, freie Fläche der Leiterplatte der Lakkierung durch ein Lackiergerät ausgesetzt ist. Der Einschubrahmen kann die Kanten der Leiterplatte überdecken.

Im folgenden wird das erfindungsgemäOe Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beispielhaft an Hand der Fig. I bis 3 näher erläutert.

F i g. I zeigt im Schnitt ein Gehäuse 1, das mit einer Einlaßöffnung 2 für ein Druckmedium versehen ist und das einen Rahmen 3 besitzt, in den eine Leiterplatte 4 einzuschieben ist Der Einschubrahmen 3 ist so ausgebildet, daß mit ihm bei eingeschobener Leiterplatte 4 das Gehäuse 1 abgedichtet ist. Beim Ausführungsbeispiel ist für die Abdichtung im Einschubrahmen 3 eine Dichtung 5 angeordnet.

Die Leiterplatte 4 ist mit Leiterbahnen 6 und mit Kontaktstellen 7 für Bauelemente versehen, wobei die Kontaktstellen Bohrungen 7a durch die Leiterplatte 4 aufweisen, in die die Anschlußfahnen der Bauelemente bei der Montage einzustecken sind. Die Bohrungen bzw. Lochungen 7a können in nahezu beliebiger Zahl, beliebiger Lage und mit unterschiedlichen Durchmessern auf der Leiterplatte 4 vorhanden sein.

Über die Einlaßöffnung 2 wird bei eingeschobener Leiterplatte 4 in das Gehäuse 1 ein Druckmedium eingespeist, das beispielsweise Preßluft sein kann. Das Druckmedium strömt über die Bohrungen Ta der Leiterplatte 4 aus dem Gehäuse aus. Wird die Leiterplatte 4 auf ihrer freien Oberfläche mittels eines der üblichen Verfahren beispielsweise durch Spritzen. Walzen oder durch Lackschwallen lackiert, so wird der Schutzlack von den Bohrungen 7a durch das ausströmende Druckmedium weggeblasen, wenn der Druck des Mediums hierfür ausreichend ist. Man erhält damit eine Leiterplatte 4, bei der or Leiterbahnen 6 einer Leiterplattenseite mit Schutzlack bedeckt sind und bei der die Bohrungen 7a unverschlossen und frei vom Schutzlack bleiben. Es kann zwar ein geringer Teil des .Schutzlackes auf Grund von Kohäsionskräften in die Bohrung 7a eindringen, aber die Eindringtiefe ist so gering, daß die Verlötung der Bauteile nicht gefährdet wird. Der für das Freihalten der Bohrungen 7a benötigte Druck ist abhängig vom angewendeten Lackierverfahren, von der Anzahl und dem Durchmesser der Bohrungen 7a in der Leiterplatte 4 und von der Lackviskosität und der Tropfzeit. Die zweite Leiterplattenseite kann nach dem Lackieren der ersten Leiterplauenseite ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren schutzlackiert werden. Vorzugsweise wird man jedoch zuerst die Bauelemente auf der lackierten Seite der Leiterplatte 4 montieren und mit den Leiterbahnen 6 verlöten und anschließend die unlackierte Leiterplattenseite in herkömmlicher Weise mit einem Schutzlack "ersehen. Wird als Druckmedium ein gasförmiges Medium, beispielsweise Preßluft, benützt, so kann die Lakkierung bei beliebiger Lage der Leiterplatte, also in horizontaler Lage, in vertikaler Lage oder auch von unten her ausgeführt werden. Wird ein flüssiges Druckmedium benützt, so ist es erforderlich, daß die Leiterplatte horizon'al angeordnet ist. Um zu verhindern, daß das flijssige Medium vor oder während des Lackierens aus den Bohrungen 7a auf r'ie freie Fläche der Leiterplatte 4 austritt, ist dabei das Gehäuse I so weit mit flüssigem Medium zu füllen, daß das flüssige Medium mit den Kanten der Bohrungen 7a an der freien Fläche der Leiterplatte 4 in etwa fluchtet. Dip Lackschicht, die sich dabei auf dem flüssigen Medium bilden kann, «ann anschließend mit einer geringfügigen Druckerhöhung zerstört werden, oder sie kann beim Einstecken der Anschlußfahnen der Bauelemente in die Bohrungen 7a durchstoßen werden.

Beim Ausführungsbeispiel, das in F i g. 1 gezeigt ist,

ίο überdeckt der Einschubrahmen 3 die Seitenkanten der Leiterplatte 4. Der Bereich 4a der Leiterplatte bleibt daher unlackiert. Dies ist vorteilhaft, wenn die Leiterplatte in Führungsleisten einzuführen ist, mit denen sie in einem Bauträger gehalten werden kann. Es brauchen dabei beim Lackauftrag keine Toleranzen hinsichtlich der Abmessungen dieser Führungsleisten berücksichtigt zu werden.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Leiterplatte 4. Es ist eine doppelkaschierte Leiterplatte 4 dargestellt,

ao die auf beiden Seiten Leiterbahnen 6 trägt und die mit einer Lackschicht 8 auf der Bauteilseite der Leiterplatte 4 versehen ist, die nach dem >_riindungsgemäßen Verfahren aufgebracht ist. In die verkupferte Bohrung 7a der Kontaktstelle 7 ist die Anschlußfahne 9a eines Bau-

a3 elementes 9 eingefügt. Nach dem Einfügen der Anschlußfahne 9a wurde das Bauelement mit der verkupferten Bohrung 7a von der Seite der Leiterplaite her verlötet, die vom Bauteil 9 abgewandt ist. Das Verlöten erfolgte mit einem der bekannten Lötverfahren, beispielsweise durch Schwallöten. Der F i g. 2 ist zu entnehmen, daß das Lot 10 in die Bohrung 7a eingedrungen ist und eine technisch einwandfreie Lötstelle erzeugt wurde. Der Teil 8a der Lackschicht 8, der auf Grund von Kohäsionskräften beim Lackieren in die Bohrung 7a eindrang, stört den Lötpunkt 10 nicht, da die Eindringtiefe nur gering ist.

Fig. 3 zeigt schematisch den Gesamtaufbau einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen ist. In das Gehäuse 1 ist eint Leiterplatte 4 eingeschoben, deren freie Bauteilseite mittels eines Lackiergerätes 11 lackiert wird, das beim Ausführungsbeispiel eine Spritzpistole ist. Die Einlaßöffnung 2 des Gehäuses 1 ist über eine Leitung 12 und ein verstellbares Reduzierventil 13 mit einem Behälter 14 für ein Druckmedium verbunden, der beispeilsweise eine Preßluftflasche sein kann. Im Gehäuse 1 ist ein Druckfühler 15 angeordnet, der den Gesamtdruck im Gehäuse 1 mißt. Falls dieser Druckfühler 15 in genügend großer Entfernung von der Leiterplatte 4 angeordnet ist, kann ein Druckfühler zur Messung des hydrostatischen Drucks verwendet werden, da in diesem Bereich die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums angenähert g'eich Null ist und damit der hydrostatische Druck näherungsweise dem Gesamtdruck entspricht. Als.

Druckfühler Ii kann ein handelsübliches elektrisches oder pneumatisches Druckmeßgerät verwendet werden.

Der Meßwrt des Druckfühlers 15 wird einer Addierstufe 16 zugeführt, an der auch der Sollwert eines Sollwertgebers 17 ansteht. Von der Ausgangsgröße der Vergleichs- bzw. Addierstufe 16 wird ein Stellglied 18, beispielsweise ein Stellmotor, betätigt, der zur Regelung des Drucks im Gehäuse 1 das Ventil 13 stellt. Dieser Regelungskieis kann elektrisch oder pneumatisch

6s aufgebaut sein. Der Soliwert, der der Regelstrecke vorzugeben ist, hängt vom benutzten Lackierverfahren, vom Aufbau der Leiterplatte, d. h. von der Anzahl und dem Durchmesser der Bohruneen und vom

ck, insbesondere von seiner Viskosität und seiner :eit, ab. Eine solche Vorrichtung mit Druckrcgeißl sich auch für eine automatische Scrienfertiinsetzen.

immenfassend ist festzustellen, daß durch die :rung der Leiterplatte vor ihrer Bestückung mit Bauteilen eine Schutzlackicriing erhalten wird, die technisch einwandfrei ist und die das anschließende Verlöten der Bauteile mit der Leiterplatte nicht stört. Kin besonderer Aufwand ist für das Verfahren nicht erforderlich. Das Verfahren ist daher äußerst wirtschaftlich und eignet sich auch für die Serienfertigung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schutzlackieren von Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fläche der Leiterplatte (4) im unbestückten Zustand lackiert wird und daß während des Lakkierens der nicht zu lackierenden Fläche der unbestückten Leiterplatte (4) mit einem Medium ein Druck aufgeprägt wird, der so groß ist, daß ein Verschließen der Bohrungen (7a) der Kontaktstellen (7) in der Leiterplatte verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch ein gasförmiges Medium erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Medium Preßluft benützt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch ein flüssiges Medium erzeugt wird. ac

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack aufgespritzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack aufgewalzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß tier Lack durch Lackschwallen aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Mediums geregelt vird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als lstwe:t für d.e Druckregelung der Gesamtdruck des Mediums ver· 'endet wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (1) vorgesehen ist, das einen Einschubrahmen (3) für eine Leiterplatte (4) besitzt, der bei eingeschobener Leiterplatte das Gehäuse abdichtet, daß das Gehäuse eine Einlaßöffnung (2) für ein unter Druck stehendes Medium aufweist und daß die dem Gehäuse abgewandte, freie Fläche der Leiterplatte der Lackierung durch ein Lackiergerät (11) auszusetzen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschubrahmen (3) die Kanten der Leiterplatte (4) überdeckt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder I¹, dadurch gekennzeichnet, daß als Istwertgeber im Inneren des Gehäuses (1) ein Druckfühler angeordnet ist.