DE3120706C2 - Verfahren zum Herstellen einer Bohrabtastschablone für eine Kopierbohrmaschine, welche zum Bohren von elektrischen Leiterplatten bestimmt ist - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer flächigen Bohrabtastschablone in Form einer Filmaufnahme oder -kopie mit mehreren darauf abgebildeten, gegenüber dem Untergrund abgehobenen Bohrmarkierungen aus einer Mutterschablone, welche über ihre Fläche in gewünschter Anordnung mit Markierungen einer bestimmten Farbe für Lötaugen unterschiedlicher Form und Größe versehen ist, wobei die Bohrabtastschablone zur Anwendung in Verbindung mit einer programmierbaren automatischen Kopierbohrmaschine bestimmt ist, die zum Bohren von elektrischen Leiterplatten jeweils im Zentrum von später anzubringenden Lötaugen einen zur schrittweisen Abtastung der Bohrschablone bestimmten elektrooptischen Fühler aufweist. Dabei entsprechen die Bohrmarkierungen der Bohrabtastschablone im Hinblick auf die Querschnittsform und Querschnittsgröße dem Strahlenbündelquerschnitt des Fühlers. Bei diesem Verfahren wird auf der Mutterschablone jede Lötaugenmarkierung mit einer Bohrmarkierung unterschiedlicher Farbe zentrisch überdeckt, so daß hieraus die Bohrabtastschablone unter Zwischenanordnung eines Farbfilters hergestellt wird, der lediglich für Licht von der Farbe der Bohrmarkierung durchlässig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits ein Verfahren der erwähnten Art bekannt, bei welchem jede Lötaugenmarkierung auf der Mutterschablone kreisförmig ausgebildet ist und im Durchmesser dem kreisförmigen Strahlenbündelquerschnitt des Fühlers der Kopierbohrmaschine genau entspricht. Von der Mutterschablone wird eine Filmnegativkopie hergestellt, welche auf schwarzem Grund Bohrmarkierungen in Form kleiner vollflächiger transparenter Kreisflächen enthält. In der Kopierbohrmaschine wird diese Bohrabtastschablone auf einem ersten Kreuztisch eingespannt. Eine zu bohrende elektrische Leiterplatte wird auf einem hiermit gekoppelten Kreuztisch eingespannt, und es werden entsprechend jeder Bohrmarkierung der Bohrabtastschablone auf der Leiterplatte entsprechende Löcher gebohrt, deren Durchmesser selbstverständlich erheblich kleiner als der Lötaugendurchmesser sein muß und zweckmäßig dem Durchmesser von zu verlötenden Drähten oder Lötfahnen entspricht Dieses Verfahren läßt sich indessen nicht mehr durchführen, wenn die Querschnittsform und Querschnittsgröße der auf den Leiterplatten anzubringenden Lötaugen von dem Strahlenbündelquerschnitt des Fühlers verschieden ist, wobei in den meisten Fällen die Querschnittsgröße der Lötaugen erheblich über dem Strahlenbündelquerschnitt des Fühlers liegen soll. Außerdem wird in vielen Fällen gefordert daß die Lötaugen keine Kreisform sondern vielmehr Quadratform, Rechteckform, Rechteckform mit abgerundeten Ecken und dergleichen mehr sowie in verschiedenen Abmessungen aufweisen sollen. Wenn derartige Lötaugen auf einer Leiterplatte zentrisch gebohrt werden müssen, so ist das betrachtete bekannte Verfahren nicht anwendbar, weil in diesem Fall die Steuerung der Kopierbohrmaschine lediglich so arbeiten würde, daß zwar jedes Lötauge gebohrt wird, jedoch nicht zentrisch sondern willkürlich exzentrisch, was zu einem nicht marktfähigen Produkt (Leiterplatte) führen würde.

Um bei beliebiger Querschnittsform und Querschnittsgröße die Lötaugen auf den herzustellenden Leiterplatten zentrisch bohren zu können, ist es bekannt, halbautomatische Kopierbohrmaschinen zu verwenden, die sich im Gegensatz zu den vorangehend erwähnten bekannten vollautomatischen Kopierbohrmaschinen nicht selbständig programmieren, sondern vielmehr "on Hand programmiert werden müssen. Zu diesem Zweck wird die Mutterschablone in einer vorliegend betrachteten halbautomatischen Kopierbohrmaschine auf einem der beiden miteinander gekoppelten Kreuztische eingespannt wobei die Mutterschablone über eine Abbildungsoptik auf einen Bildschirm abgebildet wird. Nunmehr wird der die Mutterschablone tragende Kreuztisch von Hand so verfahren, daß jede Lötaugenmarkierung genau zentrisch in einem Fadenkreuz des Bildschirmes abgebildet wird. Ist diese Einstellung erreicht, so programmiert die Bedienungsperson in einen Speicher, beispielsweise Lochstreifen, die betreffende Position des Kreuztisches ein. Auf diese Weise werden nacheinander sämtliche Lötaugenmarkierungen der Mutterächablone von Hand zentrisch eingestellt und die jeweilige zentrische Einstellung in den Lochstreifen programmiert. Danach ist die Kopierbohrmaschine in der Lage, zu bearbeitende Leiterplatten, welche hinsichtlich der Lage der Lötaugen mit der Muttersdiablone übereinstimmen, bei jedem Lötauge mit einer zentrischen Bohrung zu versehen. Da häufig nur geringe Stückzahlen von Leiterplatten herzustellen sind, bedeutet die Programmierung einer halbautomatischen Kopierbohrmaschine hinsichtlich der aufzuwendenden Arbeitszeit einen Engpaß und verteuert das Endprodukt (Leiterplatte) erheblich.

Neben den numerisch gesteuerten Bohrmaschinen sind auch computernumerische Steuerungen zum Bohren von Leiterplatten beispielsweise aus dem Buch »Leiterplatten — Herstellung und Verarbeitung« von Günther Herrmann, Leuze Verlag, Seite 55 ff. bekannt. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines demgegenüber verbesserten Verfahrens, welches einerseits den Einsatz einer vollautomatischen Kopierbohrmaschine zum Bohren der Löcher in den Lötaugen von Leiterplatten ermöglicht, andererseits aber auch genau eine zentrische Lage der einzelnen Bohrungen innerhalb jedes Lötauges gewährleistet. Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan-

Spruchs 1.

Durch das zentrische Überdecken jeder Lötaugenmarkierung auf der Mutterschablone mit einer Bohrmarkierung und die darauf folgende Übertragung lediglich dieser zentrischen Bohrmarkierungen auf die Bohrabtastschablone wird erreicht, daß die Bohrabtastschablone wie auch bei dem an erster Stelle abgehandelten bekannten Verfahren ausschließlich Bohrmarkierungen enthält, welche nach Querschnittsform und Querschnittsgröße dem Strahlenbündelquer- ₎₀ schnitt des Fühlers der Kopierbohrmaschine entsprechen, ohne daß indessen die Querschnittsform und Querschnittsgröße der Lötaugenmarkierungen bzw. Lötaugen dem entsprechen muß. Es läßt sich also im Ergebnis, wie dies vorangehend bereits in der Aufgabenstellung dargelegt wurde, eine von Hand erfolgende Programmierung der Kopierbohrmaschine vermeiden. Es ist lediglich notwendig, die erfindungsgemäß hergestellte Bohrabtastschablone auf dem einen Kreuztisch der Kopierbohrmaschine einzusDannen und danach einen Arbeitszyklus ablaufen zu lassen.

Jede Lötaugenmarkierung der Mutterschablone kann beispielsweise aus einem transparenten Klebefolienstück einer ersten Farbe (beispielsweise rot) bestehen, welches die genaue Querschnittsform und Querschnittsgröße des betreffenden Lötauges aufweist. Auf die Lötaugenmarkierung kann ein zweites transparentes Klebefolienstück in Form eines kreisförmigen Plättchens von anderer Farbe (beispielsweise blau) zentrisch aufgeklebt werden. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dann lediglich die letztgenannten Folienstücke (d. h. also die blauen kreisförmigen Plättchen) in Form transparenter kreisförmiger Punkte auf die Bohrabtastschablone übertragen.

Es sind zwar beispielsweise aus dem Katalog 106-1 »Bischop Zeichenhilfen« schon zweifarbige transparente Lötaugenmarkierungen (rot/blau) bekannt, welche aber nicht zur Herstellung einer Bohrabtastschablone in Verbindung mit einer vollautomatischen Kopierbohrmaschine verwendet werden. Vielmehr werden derartige Lötaugenmarkierungen nur in Verbindung mit einer zweiseitigen Beschichtung und/oder Kontaktierung von Leiterplatten verwendet, wobei die Querschnittsform und Querschnittsgröße der Lötaugen auf beiden Seiten der Leiterplatte unterschiedlich sein kann und durch die unterschiedliche Farbgebung lediglich die auf der einen Seite einer Leiterplatte anzubringenden Lötaugen von denjenigen auf der anderen Seite der Leiterplatte anzubringenden Lötaugen unterschieden werden. Hierdurch ist es möglich, auf beiden Seiten einer Leiterplatte unterschiedliche Beschichtungen aufzubringen, und hierbei sicherzustellen, daß die hinten und vorne liegenden Lötaugenmarkierungen beim Kontaktieren der Platte exakt übereinander liegen.

Durch die abgewandelten Verfahren nach dem Patentanspruch 2 läßt sich jedoch der Arbeitsgang des Beklebens der Mutterschablone mit den Lötaugenmarkierungen wesentlich vereinfachen, wenn für jede gewünschte Querschnittsform und Querschnittsgröße von Lötaugen die zentrische Bohrmarkierung von anderer Farbe bereits bei der Herstellung angebracht wird. In diesem Fall ist lediglich darauf zu achten, daß die Bohrmarkierungen in Anpassung an die zu verwendende Kopierbohrmaschine nach Querschnittsform und Querschnittsgröße dem Strahlenbündelquerschnitt von deren Fühler entsprechen.

Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 3 läßt sich eine Übertragung der Bohrmarkierung von der Mutterschablone auf die Bohrabtastschablone leicht erzielen, weil sich die Lichtwellenlängen der beiden unterschiedlichen Farben maximal unterscheiden. Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 4 wird eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Bohrabtastschablone mit handelsüblichem Filmmaterial ermöglicht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die grundsätzliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung,

F i g. 2 ein erstes Ausbildungsbeispiel einer Lötaugenmarkierung in einer gegenüber F i g. 1 vergrößerten Darstellung,

F i g. 3 eine gegenüber F i g. 2 abgewandelte Ausbildungsform einer Lötaugenmarkierung, ebenfalls in einer gegenüber F i g. 1 vergrößerten Darstellung.

Gemäß Fig. 1 sind auf einer transparenten Mutterschablone 1 zwei Lötaugenmarkierungen 2 vorgesehen. Es versteht sich, daß in der Praxis auf jeder Mutterschablone eine Vielzahl, häufig Hunderte oder Tausende, von Lötaugenmarkierungen vorgesehen sind, jedoch wird in Verbindung mit F i g. 2 der besseren Übersicht halber ein stark vereinfachtes Durchführungsbeispiel beschrieben.

Wie sich cus F i g. 2 ergibt, besteht jede Lötaugenmarkierung aus einem rechteckigen roten Klebefolienstück 3 (rote Farbe gepunktet angedeutet), welches mit einem kreisförmigen blauen oder ggf. auch schwarzen transparenten Klebefolienstück 4 überklebt ist (blaue Farbe durch Schraffierung angedeutet).

Von einem Kunden wird eine transparente Leiterbahn-Mutterschablone 5 geliefert, welche gemäß F i g. 1 mit der die Lötaugenmarkierungen enthaltenden transparenten Mutterschablone 1 zur Überdeckung gebracht wird. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 angenommen, daß die beiden dort veranschaulichten Lötaugenmarkierungen 2 durch lediglich eine einzige auf der Leiterbahn-Mutterschablone 5 enthaltende Leiterbahnmarkierung 6 miteinander verbunden sind. Es versteht sich, daß in praktischen Anwendungsfällen zahlreiche Lötaugenmarkierungen durch zahlreiche Leiterbahnmarkierungen mit zahlreichen anderen Lötaugenmarkierungen verbunden sind.

Von den beiden in Überdeckung befindlichen Mutterschablonen 1 und 5 wird auf orthochromatischem Film eine Leiterplattenabbildung 7 hergestellt. Da orthochromatischer Film für blaues Licht nicht empfindlich ist, erscheinen auf der Leiterplattenabbildung 7 die Lötaugenmarkierungen 2 als weiße Rechtecke 2' auf schwarzem Grund, jedoch ohne jegliche Abbildung der kreisförmigen Klebefolienstücke 4. Die Leiterbahnmarkierung 6 erscheint als weiße Leiterbahn 6' auf schwarzem Grund. Mit der Leiterplattenabbildung 7 kann eine mit Metall, vorzugsweise Kupfer vollflächig beschichtete Leiterplatte 8 belichtet und geätzt werden, so daß auf der Leiterplatte 8 nach dem Ätzvorgang lediglich erhabene rechteckige Lötaugen 2" und eine diese verbindende ebenfalls erhabene Leiterbahn 6" verbleiben. Mit der Leiterplattenabbildung 7 ist es möglich, eine beliebige Anzahl weiterer Leiterplatten 8 zu belichten und ätzen.

L^Trn die Lötaugen 2" durchkontaktieren zu können, müssen diese zentrisch durchbohrt werden. Dies geschieht in einer Kopierbohrmaschine, von welcher lediglich ein Bohrkopf 9 mit einem Bohrer 10

schematisch angedeutet ist.

Parallel zu der Herstellung von Leiterplattenabbildung 7 wird eine Bohrabtastschablone 17 aus der Mutterschablone 1 als Negativ eines panchromatischen Filmes unter Zwischenordnung eines Rotfilters 18 hergestellt, wobei auf der Bohrabtastschablone 17 die Lötaugenmarkierungen 2 in Form transparenter kreisförmiger Punkte 4' entsprechend den Klebefolienstükken 4 erscheinen. Die transparenten Punkte 4' entsprechen nach Querschnittsform und Querschnittsgröße dem Strahlbündelquerschnitt eines Fühlers 12 der Kopierbohrmaschine. Dieser Fühler umfaßt bei dem dargestellten Beispiel eine Lichtquelle 13 mit einer faseroptischen Lichtleitung 14, die in dichtem Abstand 2.U der eingespannten Bohrabtastschablone 17 endet. Auf der anderen Seite der Bohrabtastschablone 17 wird das eventuell durchtretende Licht von einer faseroptischen Lichtleitung 15 aufgenommen und einer Photozelle 16 zugeleitet, welche einen Absenkvorgang des Bohrkopfes 9 steuert. Die Leiterplatte 8 und die Bohrabtastschablone 17 sind je auf einem gesonderten (nicht veranschaulichten) Kreuztisch der Kopierbohrmaschine aufgespannt, wobei die beiden Kreuztische in der Bewegung miteinander gekoppelt sind, was durch einen gestrichelten Pfeil Pf \ angedeutet ist. Durch die Kopiermaschine wird die Bohrabtastschablone 17 seitens des Fühlers 12 rastermäßig abgetastet, wobei jeweils dann, wenn Licht auf die Photozelle 16 fällt, ein

ίο Bohrvorgang stattfindet. Da bei richtigem paßgenauen Aufspannen der Leiterplatte 8 und der Bohrabtastschablone 17 die Punkte 4' genau zentrisch in bezug auf die Lötaugen 2' verlaufen, werden die letzteren durch den Bohrer 10 auch zentrisch durchbohrt. Es versteht sich in diesem Zusammenhang, daß in den meisten praktischen Anwendungsfällen der Durchmesser des Bohrers 10 wesentlich geringer als der Durchmesser der Punkte 4' ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   3. Verfahren zum Herstellen einer flächigen Bohrabtastschablone in Form einer Filmaufnahme oder -kopie mit mehreren darauf abgebildeten, gegenüber dem Untergrund abgehobenen Bohrmarkierungen aus einer Mutterschablone, welche über ihre Fläche in gewünschter Anordnung mit Markierungen einer bestimmten Farbe für Lötaugen unterschiedlicher Form und Größe versehen ist, ₎₀ wobei die Bohrabtastschablone zur Anwendung in Verbindung mit einer programmierbaren automatischen Kopierbohrmaschine bestimmt ist, welche zum Bohren von elektrischen Leiterplatten jeweils im Zentrum von später anzubringenden Lötaugen einen zur schrittweisen Abtastung der Bohrschablone bestimmten elektrooptischen Fühler aufweist, wobei die Bohrmarkierungen der Bohrabtastschablone nach Querschnittsform und Querschnittsgröße dem Strahlenbündelquerschnitt des Fühlers entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mutterschablone (1) jede Lötaugenmarkierung (2) mit einer Bohrmarkierung unterschiedlicher Farbe zentrisch überdeckt wird und daß sodann hieraus die Bohrabtastschablone (17) unter Zwischenanordnung eines Farbfilters (18) hergestellt wird, welcher lediglich für Licht von der Farbe der Bohrmarkierung durchlässig ist

   2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches !,dadurch gekennzeichnet, daß jede Lötaugenmarkierung (2) mit einer Bohrmarkierung unterschiedlicher Farbe vor dem Anbringen auf der Mutterschablone (1) zentrisch überdeckt wird, und daß aus der komplettierten Mutterschablone (1) die Bohrabtastschablone (17) unter Zwischenanordnung eines Farbfilters (18) hergestellt wird, welcher lediglich für das Licht von der Farbe der Bohrmarkierung durchlässig ist.

   3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötaugenniarkierung rot und die Bohrmarkierung blau hergestellt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Bohrabtastschablone (17) panchromatischer Film verwendet wird.