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Verfahren zur Herstellung einer Mehrfachnutzen-Kopie aus einem Vorlagefilm
sowie Vorrichtung zum Ausrichten des Vorlagefilms und Vorrichtung zum Indexieren
der Mehrfachnutzen-Kopie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Mehrfachnutzen-Kopie aus einem Vorlagefilm, der ein Einzelbild eines nach einem
bestimmten Raster erstellten Originals (lay out) enthält, wobei der Vorlage film
und der Nehrfachnutzen-Kopierfilm relativ zueinander parallel verschoben und der
Mehrfachnutzen-Kopierfilm wiederholt mit dem Einzelbild des Vorlagefilms belichtet
wird, wobei ferner der Vorlagefilm vor dem Verschieben in Bezug auf die Verschiebekoordinaten
ausgerichtet wird und wobei die Mehrfachnutzen-Kopie und das gegebenenfalls noch
separat, beispielsweise durch Bohren, zu bearbeitende Basismaterial, zu dessen Belichtung
die Mehrfachnutzen-Kopie dienen soll, auf der Grundlage des Originals indexiert
werden, derart, daß ihre Belichtungsposition festgelegt ist.
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Ein Verfahren der hier betrachteten Art wird beispielsweise verwendet,
um ein-oder mehrschichtige gedruckte Schaltungen herzustellen. Verwendung findet
das Verfahren auch beim Nehrfa#endruck. Die Vervielfältigung des Einzelbildes auf
der Mehrfachnutzen-Kopie hat den Sinn, daß damit die zur Verfügung stehende Bearbeitungsfläche,
beispielsweise für das Belichten, Atzen, Bohren usw. besser ausgenutzt werden kann,
als bei Verwendung
von Einzelbildern. Das Vervielfältigungsverfahren
ist auch unter dem Namen Repetier-Kopierverfahren bekannt.
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Die Problematik, von der die Erfindung ausgeht, soll nachfolgend anhand
der Herstellunq gedruckter Schaltungen erläutert werden. Sie ist jedoch in gleichem
Maße auf den vorstehend genannten anderen Anwendungsgebieten vorhanden.
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Die Herstellung gedruckter Schaltungen erfolgt in der Regel in der
Weise, daß zunächst ein Original der Schaltung entworfen wird. Diese Arbeit übernimmt
bei modernen Systemen normalerweise ein computergesteuerter Koordinatograph. In
den Computer werden dazu die Koordinaten der Rasterpunkte eingegeben, an denen Lötaugen
vorgesehen sind, sowie die Verbindungen zwischen den Lötaugen.
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Die optimalen Leitungswege ermittelt der Computer dann selbst. Der
Koordinatograph zeichnet dann das Original mit den Lötaugen und den Leiterbahnen.
Bisweilen werden Zeichnungsoriginale auch noch von Hand durch Aufkleben von Lötaugen
und Leiterbahnen erstellt. Sowohl bei der Stellung des Originals (lay out) mittels
computergesteuerten Koordinatographen als auch bei der Erstellung von Hand kann
das Rastermaß nur innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen eingehalten werden. Aufgrund
des Originals wird dann ein Vorlagefilm erstellt, der in der Regel eine verkleinerte
Abbildung des Originalentwurfs enthält. Dieser Vorlagefilm wird dann durch die vorstehend
geschilderte Repitierkopier-Technik auf einer Mehrfachnutzen-Kopie vervielfältigt.
Diese wird dann in bekannter Weise zum Belichten des Basismaterials, d.h. der mit
einer lichtempfindlichen Schicht bedeckten Leiterplatte verwendet. Durch Ausätzen
der belichteten bzw.unbelichteten Teile der lichtempfindlichen Schicht wird dann
die gedruckte Schaltung gewonnen. Diese wird
dann automatisch nach
einem bestimmten Bohrprogramm gebohrt, um in jedes Lötauge eine Bohrung einzubringen.
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Die Bohrungen dienen zur Aufnahme von Bauelementen oder - bei Mehrschichtp]atten
(Multilayer) - zusätzlich zum Verbinden der einzelnen Schichten. Das Bohrprogramm
wird von dem Computer aufgrund der eingegebenen Daten unter Berücksichtigung des
Rastermaßes erstellt und kann beispielsweise als Lochstreifen ausgegeben werden.
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Mit dem Lochstreifen kann dann das Bohrgerät gesteuert werden, das
dazu in eine bestimmte Grundposition in Bezug auf die zu bohrende Leiterplatte gebracht
werden muß. Es liegt auf der Hand, daß auch das Bohrgerät Bohrungen nur innerhalb
gewisser Toleranzgrenzen vornehmen kann. Wegen dieser Toleranzen einerseits und
der oben geschilderten Toleranzen bei der Herstellung der gedruckten Schaltung kann
nicht ausgeschlossen werden, daß die Bohrungen nicht nur nicht genau in der Mitte
der Lötaugen positioniert werden, sondern sich auch mit den Lötaugen überschneiden,
wodurch die Schaltung unbrauchbar wird oder zumindest einer Nachbearbeitung unterzogen
werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs
beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß sich kumulierende Toleranzabweichungen
ausgeschlossen und die Herstellungsgenauigkeit erhöht wird.
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Auf die Mehrfarbendruck-Technik angewendet soll die Aufgabe speziell
darin bestehen, zu gewährleisten, daß die Mehrfachnutzen-Kopien für verschiedene
Farben des gleichen Bildes beim Druck paßgenau übereinanderliegen.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausrichtung
des Vorlagefilms durch Vergleich mit
einem nach dem Raster erstellten
und seinerseits nach den Verschicbekoordi natcn ausgerichteten Liniennetz, Lochmuster
oder dergl. unter allseitiger Ausmittelung von Toleranzabweichungen vorgenommen
wird.
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Die Ausmittelung von Toleranzabweichungen nach einem Liniennetz der
vorstehend genannten Art schafft bereits eine wesentliche Verbesserung gegenüber
der bisherigen Methode, den Vorlagefilm lediglich vor dem Verschieben in Bezug auf
die Verschiebekoordinaten der Repetierkopier-Maschine auszurichten. Das Liniennetz
ist jedoch seinerseits wiederum ein aufgrund des Rasters erstelltes Hilfsmittel,
von dem im Falle der Anwendung des Verfahrens auf die Herstellung gedruckter Schaltungen
das Bohrbild abweichen kann. Eine noch größere Genauigkeit erhält man daher gemäß
einem weiterbildenden Vorschlag dann, wenn auf der Grundlage der auf dem Original
vorgesehenen Bohrlöcher ein Bohrmuster, vorzugsweise in Form einer bebohrten transparenten
Folie, erstellt und der Vorlagefilm in Bezug auf dieses Bohrmuster ausgerichtet
wird, derart, daß alle Löcher des Bohrmusters innerhalb der entsprechenden Lötaugen
des Vorlagefilms zu liegen kommen.
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Im letztgenannten Falle orientiert man sich also direkt an dem Vorprodukt,
das die mit dem Bohren verbundenen Toleranzfehler bereits enthält. Es kann dadurch
ein optimaler Ausgleich der Toleranzabweichungen gewährleistet werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausrichten des
Vorlagefilms gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Diese Vorrichtung ist
gekennzeichnet durch einen Auflagetisch und einer Halterung
für
den Vorlagefilm, die relativ zueinander in zwei parallel zur Tischebene verlaufenden
Koordinaten verschiebbar und außerdem relativ um eine senkrecht zur Tischebene verlaufende
Schwenkachse zueinander schwenk bar sind, durch Anschlag- oder Indexelemente zur
lagegenauen Positionierung einer Folie mit Liniennetz, Lochmuster oder dergleichen,
und durch Paßlochstanzen im Verschiebe- und Schwenkbereich des in der Halterung
gehalterten Vorlagefilms zwecks Einbringung von Paßlöchern in den Vorlagefilm, mit
denen letzterer in Paßstifte der Repetierkopiermaschine einhängbar sind.
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Eine besondere Ausgestaltung der Vorrichtung kann ferner darin bestehen,
daß der Auflagetisch eine transparente und von unten beleuchtete Tischplatte aufweist.
Ferner wird vorgeschlagen, daß der Auflagetisch in einer Koordinatenrichtung und
die Halterung in der anderen Koordinatenrichtung verschiebbar und um die Schwenkachse
schwenkbar ist, und daß die Lochstanzen - von der Bedienungsperson aus gesehen -
feststehend hinter dem Auflagetisch angeordnet sind. Die transparente Tischplatte
kann selbst ein dem Raster entsprechendes Liniennetz enthalten. Dadurch entfällt
die Notwendigkeit, eine besondere Folie mit Liniennetz auf der Tischplatte anzuordnen,
auszurichten und zu fixieren.
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Die oben erwähnten Indexelemente für die Folie mit Liniennetz, Lochmuster
oder dergleichen bzw. die Indexelemente für das Bohrmuster können - von der Bedienungsperson
aus gesehen - vor dem Auflagetisch in einer Halteleiste angeordnete Indexstifte
sein, in die die Folie bzw. das Bohrmuster mittels in ihnen vorgesehenen Indexlöchern
einhängbar ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Indexieren einer
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Mehrfachnutzen-Kopie
zwecks Festlegung ihrer Belichtungsposition in Bezug auf das Basismaterial.
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Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Auflagetisch für die
Mehrfachnutzen-Kople, der parallel zur Tischebene relativ zu Indexlochs#anzcn verschiebbar
angeordnet und mit einem Verschiebemeßsystem gekoppelt ist, derart, daß die auf
dem Auflagetisch aufliegende Mehrfachnutzen-Kopie durch die Verschiebung mit einem
definierten Verschiebeweg in den Stanzbereich der Indexlochstanzen bzw. aus diesem
herausfahrbar ist und durch zwei über dem Auflage tisch angeordnete optische Nivelliereinrichtungen,
die relativ zu dem Auflagetisch und parallel zur Tischebene verschiebbar mit einem
Verschiebemeßsystem gekoppelt sind, derart, daß jeweils zwei Punkte der Mehrfachnutzen-Kopie
mit den optischen Nivelliereinrichtungen erfaßbar sind.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der letztgenannten Vorrichtung kann
wiederum darin bestehen, daß der Auflagetisch eine transparente und von unten beleuchtete
Tischplatte aufweist. Ferner wird vorgeschlagen, daß der Auflagetisch auf einem
in einer Koordinatenrichtung verschiebbaren und mit dem Verschiebemeßsystem gekoppelten
Schlitten angeordnet ist, daß die beiden optischen Nivelliereinrichtungen unabhängig
voneinander in der anderen dazu senkrechten Koordinatenrichtung verschiebbar sind
und daß der Auflagetisch auf dem Schlitten in beiden Koordinatenrichtungen und um
eine zur Tischebene senkrechte Schwenkachse justierbar ist.
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Die Indexlochstanzen werden zweckmäßigerweise - von der Bedienungsperson
aus gesehen - hinter dem Auflagetisch angeordnet.
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Die optischen Nivelliereinrichtungen können beispielsweise Einstellmikroskope
sein, von denen jedes mit
einem Monitor gekoppelt ist, wobei die
Monitoren vorzugsweise räumlich eng beleinanderliegend angeordnet sind, um mit einem
Blick feststellen zu können, ob die mit den beiden Einstellmikroskopen erfaßten
Punkte der Mehrfachnutzen-Kopie die vorgeschriebene Lage haben oder nachjustiert
werden müssen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen
beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens bis zur Erstellung des gelochten Vorlagef#ilms; Figur-2 ein Blockschaltbild
wie in Figur 1, das das erfindungsgemäße Verfahren von dem gelochten Vorlagefilm
bis zur gelochten Mehrfachnutzen-Kopie zeigt; Figur 3 eine Ansicht von oben auf
eine schematisiert dargestellte Vorrichtung zum Ausrichten und Lochen des Vorlage#nfilms
in Bezug auf eine Bohrbild-Folie; Figur 4 einen Vorlagefilm und eine darunterliegende
Bohrbild-Folie in nicht-ausgemittelter Position; Figur 5 ein Vorlagefilm und eine
darunterliegende Bohrbild-Folie in ausgemittelter Position; Figur 6 eineFrontansicht
einer schematisiert dargestellten Vorrichtung zum Indexieren der Mehrfachnutzen-Kopie
zwecks Festlegung ihrer Belichtungsposition in Bezug auf das Basismaterial;
Figur
7 eine Ansicht von oben auf den Auflagetisch der Vorrichtung nach Figur 6 mit darauf
liegender Mehrfachnutzen-Kopie und mit den darüber befindlichen optischen Nivelliereinrichtungen.
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Gemäß Figur 1 werden in einen Computer 6 Entwurfsdaten für eine gedruckte
Schaltung eingegeben. Die Entwurfsdaten basieren auf einen vorgegebenen Rastermaß.
Der Computer 6 steuert einen Koordinatographen (selbsttätiges Zeichengerät) 7, welches
ein Originalbild 1 zeichnet. Auf dem Originalbild sind Lötaugen 2 und Leiterbahnen
3 sowie Paßkreuze 4 eingezeichnet.
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Der Computer 6 steuert ferner einen Lochstreifendrucker 8, welcher
einen Lochstreifen 9 ausdruckt, der ein Bohrprogramm enthält. Das Bohrprogramm dient
zur Steuerung eines Bohrgerätes lo, welches auf der Grundlage des Rastermaßes an
den Stellen bohrt, wo auch Lötaugen 2 vorgesehen sind. Im vorliegenden Fall wird
mit dem Bohrgerät eine Folie 11 als Bohrmuster gebohrt.
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Die Folie 11 wird dazu zwischen zwei Leiterplatten gelegt, um saubere
Bohrungen 12 zu erhalten. Neben den Bohrungen 12 wird das Bohrmuster 11 noch mit
Indexlöchern 13 versehen, die ebenfalls im Bohrprogramm enthalten sind und die richtige
Positionierung des Bohrmusters 11 bei den nachfolgend noch beschriebenen Vergleichsverfahren
ermöglichen.
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Das Originalbild (lay out) 1 wird mittels einer Reduktionskamera 14
auf einen Vorlagefilm 15 verkleinert. Der Vorlagefilm 15 wird dann in einer nachfolgend
noch genau beschriebenen Ausrichtevorrlchtung 16 in Bezug auf das Bohrmuster 11
ausgerichtet und dann mit Paßlöchern 19 versehen. Anstatt den Vorlagefilm 15 mit
dem Bohrmuster
11 zu vergleichen und auf dieses auszurichten, ist
es auch möglich, den Vorlagefilm 15 mit einem Rasternetz 18 zu vergleichen und auf
dieses auszurichten. Das Rasternetz 18 kann beispielsweise auf einer transparentenplatte
17 vorgesehen sein, die Teil der Ausrichtevorrichtung 16 ist.
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Gemäß Figur 2 wird der gelochte Vorlagefilm 15 dann in eine Repetierkopier-Maschine
5 eingelegt, mit der dann in bekannter Weise eine Mehrfachnutzen-Kopie erstellt
wird, die das Einzelbild des Vorlagefilms 15 vielfach, beispielsweise im Maßstab
1:1 enthält. Die Mehrfachnutzen-Kopie 20 wird dann ihrerseits einer Ausrichtevorrichtung
22 mit Indexlochstanze zugeführt mittels welcher in die Mehrfachnutzen-Kopie 20
Indexlöcher 23 eingestanzt werden, die eine genaue Positionierung der Mehrfachnutzen-Kopie
in Bezug auf das mit ihr zu belichtende Basismaterial bzw. in Bezug auf die gemäß
Bohrprogramm darin vorgenommenen Bohrungen gewährleisten.
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Die Vorrichtung 16 zum Ausrichten des Vorlagefilms 15 und zum Einstanzen
von Paßlöchern in denselben ist in Figur 3 dargestellt. Die Vorrichtung weist ein
Grundgestellt 24 mit Basisplatte 28 auf. Auf der Basisplatte 28 ist ein als Schlitten
ausgebildeter Auflagetisch 25 in x-Richtung verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung
kann mittels Handrad 27 oder motorisch vorgenommen werden. Der Auflagetisch 25 weist
an seiner Oberseite eine transparente und von unten beleuchtete Tischplatte 17 auf,
die mit einem Rasternetz 18 versehen ist (siehe auch Fig. 1). An der von der Bedienungsperson
aus gesehenen vorderen Seite des Auflagetisches 25 ist eine Halteleiste 29 feststehend
angeordnet, die mit Indexstiften 30 versehen ist. In diese Indexstifte 30 werden
die Löcher 13 des Bohrmusters 11 eingehängt,
so daß das Bohrmusüer
11 in definierter Position feststehend angeordnet ist. Rechts neben der Basisplatte
28 ist auf zwei Führungen 32 in y-Richtung eine als Schlitten ausgebildete Halterung
33 verschiebbar angeordnet. Die Halterung ist mit Saugplatten 34 versehen, mittels
welchen der Vorlagefilm 15 festgehalten und mit der Halterung 33 mitbewegt werden
kann. Die Halterung 33 kann in y-Richtung mit einem Handrad 36 oder motorisch verstellt
werden. Außerdem kann sie um eine senkrecht zur Tischebene verlaufende Schwenkachse
38 um einen Winkel Y mittels eines Handrades 37 oder motorisch geschwenkt werden.
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An der -von der Bedienungsperson aus gesehen - hinteren Seite der
Auflageplatte 25 sind drei Paßlochstanzen 31 angeordnet und mit dem Auflagetisch
25 in x-Richtung verstellbar.
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Das Ausrichten ist anhand der Figuren 4 und 5 gezeigt.
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In Figur 4 ist gezeigt, daß die Bohrlöcher 12 des Bohrmusters 11 die
Ränder der Lötaugen 2 auf dem Vorlagefilm 15 teilweise schneiden. Verschiebt man
den Vorlagefilm 15 gegenüber dem Bohrmuster 11 geringfügig nach links und nach oben,
so wird die Position aller Lötaugen 2 in Bezug auf alle Bohrlöcher 12 so ausgemittelt,
daß kein Bohrloch mehr den Rand eines Lötauges schneidet.
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Dieses Ausmitteln kann im vorliegenden Fall durch Betätigen der Handräder
27 und 36 erfolgen. Wenn noch eine Schwenkung erforderlich ist, so kann diese mit
dem Handrad 37 vorgenommen werden.
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Sofern ein Ausrichten des Vorlagefilmes 15 auf ein Bohrbild 11 nicht
gewünscht oder nicht möglich ist (beispielsweise weil ein solches nicht zur Verfügung
steht) kann das Ausrichten und Ausmitteln auch in Bezug auf
die
Rastermarken 18 der Tischplatte 17 erfolgen.
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Nach dem Ausmitteln wird der Vorlagefilm 15 in y-Richtung unter die
Stanzwerkzeuge 31 gefahren und gestanzt.
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In besonderer Ausbildung können der Antrieb in x-Richtung für den
Auflagetisch 25, der Antrieb in y-Richtung für die Halterung 33 sowie der Schwenkantrieb
noch mit einem Weg- bzw. Winkelmeßsystem versehen sein.
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In den Figuren 6 und 7 ist die Vorrichtung zum Aüsrichten der Mehrfachnutzen-Kopie
sowie zum Einstanzen von indexlöchern gezeigt. Sie ruht auf einem Gestell 26, auf
dem ein in y-Richtung verschiebbarer Schlitten 38 angeordnet ist. Auf dem Schlitten
38 befindet sich ein Auflagetisch 39, der mittels Handrad 45 in x-Richtung und mittels
Handrad 46 in y-Richtung justierbar und außerdem um eine zur Tischebene senkrechte
Drehachse schwenkbar ist. Der Auflagetisch 39 weist eine von unten beleuchetete
transparente Tischplatte 47 auf, auf die die Mehrfachnutzen-Kopie 20 aufzulegen
ist.
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Über der Tischplatte 47 sind an einer Traverse 40 zwei Einstellmikroskope
41 angeordnet, die mittels Handrädern 42 separat in x-Richtung verschiebbar sind.
Die beiden Einstellmikroskope 41 sind mit zwei nebeneinander angeordneten Monitoren
44 gekoppelt, die das Mikroskopbild in vergrößerter Form zeigen, Das Mikroskopbild
enthält ein Fadenkreuz mit konzentrischen Kreisen. Von der Bedienungsperson aus
gesehen hinter dem Auflagetisch 39 sind drei Stanzwerkzeuge 43 fest angeordnet.
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Die transparente Tischplatte 47 ist mit Saugmitteln versehen, welche
ein Festhalten der Mehrfachnutzen-Kopie 20 auf der Tischplatte 47 gewcihrleisten.
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Die Antriebe für die beiden Einstellmikroskope 41 sowie der Verschiebeantrieb
für den Schlitten 38 in-y-Richtung sind mit Wegmeßsystemen versehen.
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Der erste Arbeitsgang bei der täglichen Inbetriebnahme ist wie folgt:
Zunächst wird auf die Tischplatte 41 ein Stück Film gegen einen Anschlag gelegt
und angesaugt.
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Der Film wird dann mit dem Schlitten 38 in y-Richtung gegen die Stanzwerkzeuge
gefahren und mit dem mittleren Stanzwerkzeug 43 gelocht. Gleichzeitig wird das Wegmeßsystem
für den Y-Schlitten 38 auf Null gesetzt. Dann wird der Y-Schlitten soweit zurück
gefahren, daß das gestanzte Loch auf der von den beiden Einstellmikroskopen 41 definierten
x-Koordinatenlinie zu liegen kommt.
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Nun werden die Einstellmikroskope 41 über das Rundloch gefahren und
ihre Meßsysteme auf Null gesetzt. Durch diese Arbeitsgänge, die mit ein paar Handgriffen
erledigt sind, ist die Vorrichtung einsatzbereit.
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Nunmehr wird eine Mehrfachnutzen-Kopie 20 auf die Tischplatte 47 gelegt
und grob ausgerichtet. Der Schlitten 38 wird dann in y-Richtung so verfahren, daß
zwei in einer Linie etwa in x-Richtung liegende Paßkreuze der Mehrfachnutzen-Kopie
20 etwa unter die bereits eingestellten Einstellmikroskope 41 zu liegen kommen.
Die beiden Paßkreuze können beispielsweise die mit der Bezugsziffer 4 in Figur 2
in der Mehrfachnutzen-Kopie 20 gekennzeichneten Paßkreuze sein. Die Abstände a und
b dieser Paßkreuze von der in y-Richtung verlaufenden Mittellinie ist durch Rechnung
oder aus der Original-Zeichnung bekannt, wenn letztere nicht nur als Einzelbild,
sondern als Mehrfachnutzen-Kopie gezeichnet ist.
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Die Mehrfachnutzen-Kopie 20 wird nun auf der Tischplatte 47 angesaugt
und durch Betätigen der Justiermittel
in x-Richtung, y-Richtuny
oder um die (nicht dargestellte) Schwenkachse genau in Position gebracht, indem
auf den Monitoren 44 eine Nivellierung vorgenommen wird, derart, daß die Paßkreuze
4 genau im Fadenkreuz der Monitoren 44 zu liegen kommen.
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Der weitere Arbeitsablauf wird durch eine elektronische Steuerung
automatisch geregelt. Der bekannte Abstand c zwischen den Paßkreuzen und den einzutanzenden
Paßlöchern wird in die automatische Steuerung der Vorrichtung eingegeben. Diese
verfährt nun den Schlitten 38 um das Maß c zuzüglich dem ebenfalls durch das Y-Wegmeßsystem
registrierte Maß d. Der zu lochende Rand der Mehrfachnutzen-Kopie 20 kommt dadurch
unter die Stanzwerkzeuge 43 und wird mit den Indexlöchern 23 gestanzt. Das Verschieben
des Y-Schlittens 38 kann automatisch auf Tastendruck erfolgen.
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