DE3447849C2 - Vorrichtung zum doppelseitigen Belichten von Leiterplatten - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung ist zum doppelseitigen Belichten von Leiterplatten mittels Kontaktkopie bestimmt. Sie besteht aus einem Leiterplatten- und Vorlagenträger, der in einem Vorrichtungsgestell zwischen zwei Lichtquellen angeordnet ist. Um Möglichkeiten für einen schnellen und ggf. automatisierten Durchsatz der Leiterplatten durch die Vorrichtung zu schaffen, ist diese derart ausgebildet, daß der Träger aus einem Doppelrahmen (1) gebildet ist, dessen beide Rahmenteile (2, 2') mit Parallelführungen (3) versehen sind. Die beiden Rahmenteile (2, 2'), von denen jeder mit einer Transparentplatte (4) versehen ist, sind, in Parallelstellung zueinander bleibend, relativ zueiander distanzier- und zusammenfahrbar ausgebildet und angeordnet.

Description

gen. teil des Doppelrahmens mit der oberen Vorlage gefah-Das Gerät der eingangs genannten Art verlangt vor ren und zur Anlage gebracht. Durch die elastische Fühder Belichtung jeder Leiterplatte die Zusammenstellung rung des oberen Rahmenteiles ist der Notwendigkeit eines sogenannten Belichtungsgutpaketes, das die je- Rechnung getragen, auch unterschiedlich dicke Leiterweiligen Vorlagen und die zu belichtende Leiterplatte 5 platten verarbeiten zu können, und ein »hartes« Gegenenthält Dies ist für die Belichtung bspw. einer größeren fahren gegen das obere Rahmenteil wird vermieden. Anzahl von Leiterplatten mi: den gleichen Vorlagen Der zu berücksichtigende Stellweg wird über die Anaußerordentlich umständlich und auch zeitaufwendig, triebsmotorschaltung eingestellt Um das ganze nach Ausgehend von einem Kontaktkopiergerät der ein- dem Zusammenfahren nicht durch die Nachlaufzeit des gangs genannten Art, das also eine gleichzeitige Beiich- io Antriebsmotors und entsprechendes Weiterdrehen der , tung der Leiterplatte von oben und unten zuläßt, liegt Spindeln zu belasten, sind an den Stellspindeln im Zuge '. der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese dahingehend ihres jeweiligen Gewindeganges 0° -Steigungsabschnitzu verbessern, daß mit einer solchen Vorrichtung der te vorgesehen, die sich über etwa 60° Bogenlänge er-Durchlauf der Leiterplatten automatisch durchgeführt strecken, was dazu führt daß trotz Drehnachlaufes der werden kann und zwar mit der Maßgabe, daß die Vorla- 15 Spindeln der untere Rahmenteil nicht weiter angehoben - gen für jeweils eine größere Anzahl von in gleicher Art wird.

zu belichtenden Leiterplatten in der Vorrichtung ver- Die ganze Vorrichtung, insbesondere was den einlegbleiben, baren Transparentplattenteil betrifft, ist natürlich mit an % Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung der eingangs sich bekanntet* Elementen zur Lagefixierung und zur '£ genannten Art nach der Erfindung durch die im Kenn- 20 Vakuumabsaugung ausgestattet, und bti den auf solche Ψι zeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale ge- Merkmale gerichteten Unteransprüchen hai.delt es sich g löst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach deshalb um abhängige Ansprüche.
C\ den Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend ;ζ Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist also im anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfühi;» Kontaktkopiergerät keine stationäre Glasplatte mehr 25 rungsbeisplclen näher erläutert. Es zeigt schematisch
f| als Auflage für den vorerwähnten Schichtaufbau vor- Fi g. 1 einen Teilschnitt durch den Doppelrahmen mit S handen, sondern der Träger ist als im Vorrichtungsge- seiner Parallelführung;

F₁ stell parallel spreizbarer Doppelrahmen ausgebildet, in F i g. 2 die Gesamtvorrichtung in Seitenansicht;

i;; den zunächst ein belichtungsfertig vorbereitetes Paket F i g. 3 eine Draufsicht auf den Doppelrahmen;

;; aus Transparentplatte, Vorlage, Leiterplatte, Vorläge 30 F i g. 4 eine Draufsicht auf den Transparentplatten-

ψ). und weiterer Transparentplatte insgesamt eingelegt rahmen mit eingesetzter Transparentplatte und

'f_:. wird, wonach der Doppelrahmen mit seinen beiden F i g. 5 eine besondere Ausführungsform der Belich-

K; Rahmenteilen für den eigentlichen Belichtungsvorgang tungseinrichtung.

'i- zusammengefahren werden kann, was im einzelnen Wie aus F i g. 1 erkennbar, ist der Träger aus einem !•Ι noch näher erläutert wird. Unter Beibehaltung des Prin- 35 Doppelrahmen 1 gebildet, wobei dessen beide Rahmen-P zips der gleichzeitigen Doppelbelichtung von beiden teile 2, 2' mit Paralletführungen 3 versehen sind. Die '■■'' Seiten ist damit aber die Voraussetzung geschaffen, den beidseitig zu belichtende Leiterplatte 18 befindet sich j* Gesamtvorgang automatisieren zu können, da es mit mit ihren beidseitig angeordneten Kontaktvorlagen 19 Si relativ einfache. Transportmitteln möglich ist die zu zwischen zwei Transparentplatten 4, die ihrerseits in je ';■· belichtenden Leiterplatten nacheinander in den Doppel- 40 einem Rahmen 5 in geeigneter Weise gefaßt sind. Der '-■ rahmen einzubringen und nach der Belichtung auch wie- obere Rahmen 5 ist in F i g. 4 in Draufsicht dargestellt ΐ · der herauszubringen, was man je nach Aufwand, den Das ganze in die Vorrichtung einzubringende »Paket«, ■ι, man treiben will, entweder nur von einer Seite in bezug bestehend aus den beiden Rahmen 5, den beiden Transit auf das Vorrichtungsgestell oder nach beiden Seiten be- parentplatten und den dazwischen angeordneten Koni werkstelligen kann. Die Zeit des Gesamidurchlaufes ei- 45 taktvorlagen 19 und aus der Leiterplatte 18, wird mit \'.;! nes ganzen Leiterplattenloses durch die Vorrichtung einer nur schematisch angedeuteten Transparentplat-Hi kann dabei zweckmäßig dafür ausgenutzt werden, das tenwechseleinrichtung 16 (F i g. 2, 4) zwischen die bei- ;'·'., nächste Leiterplattenlos mit anderen Vorlagen vorzu- den auseinandergefahrenen Rahmenteile 2,2' des Dop- ; j bereiten und für den nächste» Durchlauf bereitzuhalten. pelrahmens 1 eingefahren und paßgerecht zunächst auf Kl Damit ist die ebenfalls zu stellende Forderung möglichst 50 das untere Rahmenteil 2' aufgelegt. Für die paßgenaue : : kurzer Rüstzeiten erfüllt Einlage sind die Rahmenteile 2, 2', wie erkennbar, mit I-:'; Wesentlich für die ganze Vorrichtung ist dabei, daß entsprechenden Ausnehmungen versehen, in die an den die Rahmenteile des Doppelrahmens parallel geführt Rahmen 5 angeordnete Deckleisten 20 hineinpassen. κ·;| und ausreichend weit voneinander distanzierbar sind, Für die Fixierung der Vorlagen 19 an den gegeneinan· K\ um die Leiterplatte problemlos in den Doppelrahmen 55 der gerichteten Flächen 6 der Transparentplatten 4 sind ^i einbringen und auch wieder entfernen zu können. Für diese längs ihrer Umfangsränder mit Saugkanälen 7 ver- ;i die Parallelführung wird dabei eine Ausführungsform sehen, die mit einem Sauganschluß 9' in Verbindung ;ΐ bevorzugt, die derart ausgebildet ist, daß die Parallel- stehen. Wie aus Fig.¹ erkennbar, kann die eine oder <''i führungen für die beiden Rahmenteile des Doppelrah- andere der Platten 5 mit einem umlaufenden Dichtungs- *' mens einerseits als am Vorrichtungsgestel! axial ver- 6ö profil 8 versehen sein und der eine und/öder der andere schieblich gelagerte Führungsstangen aufweist und daß Rahmen mit einem entsprechenden Saugarschluß 9, der zugehörige Rahmenteil in bezug auf das Gestell wodurch auch das ganze zusammengeschichtete »Pa-, elastisch und daß der andere Rahmenteil am Gestell ket« evakuiert werden kann, falls dies erforderlich ist.
mittels synchron verstellbaren Stellspindeln gelagert ist. Für die Parallelverstelicng der beiden Rahmenteile ?., Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird der unte- 65 2' im Vorrichtungsgestell 10 swind die Parallelführe Rahmenteil mit unterer Vorlage und Leiterplatte rungen 3 für die beiden Rahmenteile 2, 2' des Doppeldurch synchrone Vorstellung bspw. Drehung der Spin- rahmens 1 einerseits als am Vorrichtungsgestell 10 axial dein nach oben gegen den elastisch gelagerten Rahmen- verschieblich gelagerte Führungsstangen 10 ausgebil-

det, wobei der zugehörige Rahmenteil 2 in bezug auf das Gestell IO elastisch gelagert ist, wofür die Führungsstangen 11, wie aus Fig. 1, 2 erkennbar, mit Druckfedern ti' ausgestattet sind. Mit vier solcher Führungsstangen 11 hängt das obere Rahmenteil 2 in der Vorrichtung, wofür die oberen Enden der Führungsstangen 11 natürlich mit geeigneten und ggf. einstellbaren Anschlägen versehen. Das unteren Rahmenteil 2' ist demgegenüber mit vier synchron verstellbaren Stellspindeln 12 ausgestattet, die ebenfalls am Vorrichtungsgestell 10 in geeigneter Weise gelagert sind. Die Spindeln 12 weisen an ihren Enden kleine Kettenritzel 12' auf und erhalten über einen Kettentrieb von einem kleinen Antriebsmotor 21 ihren Stellantrieb. In auseinandergefahrener bzw. gespreizter Stellung gemäß F i g. 2 kann das ganze Plattenpaket zwischen die beiden Rahmenteile 2, 2' eingeschoben und aufgelegt werden, wonach der Motor 21 eingeschaltet wird, die Spindeln 12 synchron dreht und

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damit uö5 untere Rähiiicnicu 2' ηιίί dem aufsüßenden Plattenpaket nach oben gegen das andere Rahmenteil 2 fährt, das dank der gefederten Lagerung durchaus etwas ausweichen kann, bis ein geeigneter Endschalter den Motor 21 abschaltet Um den Nachlauf solcher Motoren zu berücksichtigen, sind die Stellspindeln 12 vorteilhaft im Zuge ihres jeweiligen Gewindeganges 13 mit 0° -Steigungsabschnitten 14 versehen (Fig. 1), die in jedem Gang vorhanden sind und sobald der nicht dargestellte Gewindeeingriffszapfen am unteren Rahmenteil 2' von diesem 0°-Steigungsabschnitt erfaßt wird, erfolgt kein weiterer Anhub des unteren Rahmenteiles 2' mit dem aufgelegten Plattenpaket Für die Bemessung dieser 0° -Steigungsabschnitte 14 genügt eine Bogenlänge von bspw. 60°, wie in F i g. 1 schematisch angedeutet. Da die Leiterplatten, wie vorerwähnt, an bestimmten Stellen zwecks elektrischer Verknüpfung der Strompfade der einen Fläche mit denen der anderen Fläche gelocht sind, kommt der paßgenauen. Zuordnung der beiden Vorlagen 19 zur Leiterplatte 18 eine hohe Bedeutung zu. Aus diesem Grunde sind die beiden Transparentplatten 4 bzw. ihre Rahmen 5 mindestens auf einer Seite mit Ausrichtelementen 15 ausgestattet, die, wie dargestellt in Form von Paßlöchern und Paßstiften ausgebildet sind. Bei Ausbildung der Ausrichtelemente 15 in dieser Form setzt dies entsprechende Lochungen sowohl in der Leiterplatte 18 als auch in den beiden Vorlagen 19 voraus. Es ist aber auch möglich, diesbezüglich optisch wirksame Ausrichtsysteme zur Anwendung zu bringen, was insbesondere dann in Frage kommt wenn für das Einbringen bzw. die Aufnahme der Leiterplatten aus einem Vorratsstapel automatische Transportplattenwechseleinrichtungen 16 benutzt werden. Man kann sich nämlich bspw. nicht vollständig darauf verlassen, daß die Randkanten der Leiterplatten 18, an denen die Greifer der Transportplattenwechseleinrichtung 16 angreifen, von Leiterplatte zu Leiterplatte hundertprozentig mit dem Lochmuster für die Verbindung der Strompfade der einen zur anderen Seite übereinstimmen. Durch Verwendung eines optischen Ausrichtsystems ist es aber ohne weiteres möglich, Steuerimpulse für die Greifer 16 zu gewinnen, und die Greifer entsprechend zu ω steuern, die dafür natürlich im Sinne eines Robotergreifarmes steuerbar ausgebildet und an der Vorrichtung angeordnet sein müssen.

Je nach Größe des Doppelrahmens 1 und der zu verarbeitenden Leiterplatten können ggf. die Abniessun- gen der Transparentplatten 4 bezüglich ihrer Flächengröße auch ohne weiteres kleiner gehalten werden als es der freien Öffnungsfläche des Doppelrahmens entspricht. Dafür müssen nur die Rahmen 5 entsprechend breiter gehalten werden, wie dies in F i g. 1 gestrichelt angedeutet ist. Wenn die Ausrichtelemente 15 gegenüberliegend auf beiden Seiten der Rahmen 5 angeordnet sind, kann auch in Betracht gezogen werden, ggf. zwei Leiterplatten und die zugehörigen Vorlagen 19 gleichzeitig in das ganze Paket einzubringen und gleichzeitig zu belichten.

Die ganze Vorrichtung ist zwar hinsichtlich der Belichtung auch dann funktionsfähig, wenn man, wie bisher üblich, auf jeder Seite nur eine Lichtquelle in erforderlich ausreichender Distanz anordnet Unvermeidbar ist dabei aber eine hohe Leistungsstärke für die Lichtquellen und eine damit verbundene große Wärmeentwicklung, für deren Abfuhr ggf. entsprechende Wärmeabfuhrelemente vorgesehen werden müssen. Abgesehen davon beansprucht aber auch eine solche Belichtungseinrichtung entsprechend viel Raum im Vorrichtungs- gcSicn, wobei Hoch bcrücksichugi Werden tniiu, ahu Sich durch die beschriebene Ausbildung die Rahmenteile 2, 2' bewegen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung besteht deshalb darin, daß man parallel zu den beiden Rahmenteilen 2, 2' des Doppelrahmens 1 die Lichtquellen in Form von Flächenbeleuchtungen aus jeweils mehreren, in einer Ebene angeordneten Lichtquellen 17 anordnet wie dies in Fig.2 verdeutlicht ist. Die Lichtkästen für die Lichtquellen 17 können dabei ohne weiteres unmittelbar an den Rahmenteilen 2, 2' befestigt werden und ohne weiteres an deren Bewegung teilnehmen. Da die I .ichtquellen 17, für die bspw. UVA-Röhren benutzt werden, relativ dicht an die zu belichtende Leiterplatte herangebracht werden können, kommt man mit wesentlich geringerer Beleuchtungsleistung aus verbunden mit dem Vorteil einer gerichteten Belichtung in jedem Bereich der Leiterplatte, wobei kaum Wärme auftritt Diese Ausbildung hat jedoch nicht nur den erwähnten beüchtungsiechnischen Vorteil, sondern das Ganze führt auch, wie aus F i g. 2 ohne weiteres erkennbar, zu einer wesentlich geringeren Raumbeanspruchung, so daß die ganze Vorrichtung sehr kompakt gebaut werden kann.

Wärmeentwicklung im Gerät läßt sich übrigens gemäß F i g. 5 auch in der Weise vermeiden, daß man die mindestens eine Lichtquelle 17' außerhalb neben dem Doppelrahmen 1 anordnet und im Strahlengang 22 von der Lichtquelle 17' zum Doppelrahmen 1 bzw. jeder Transparentplatte 4 mindestens einen das Licht gegen die Transparentplatte 4 richtender Umlenkspiegel 21 anordnet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum doppel- Patentansprüche: seitigen Belichten von Leiterplatten mittels Kontaktkopie gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

1. Vorrichtung zum doppelseitigen Belichten von Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist nach Leiterplatten mittels Kontaktkopie, bestehend aus 5 der nicht vorveröffentlichten DOS 33 40 653 vorgeeinem in einem mit Förderelementen versehenen schlagen worden, mit der gleichzeitig oder aufeinander-Gestell zwischen zwei Lichtquellen und parallelge- folgend Kopiervorlagen belichtet werden können, die führten, mit je einem Teil über und unter der Beiich- auf die beiden Seiten der Leiterplatten aufgelegt sind, tungsebene angeordnetem Vorlagen- und Leiter- Oberhalb und unterhalb der Leiterplatte uncr der auf plattenhalter, dadurch gekennzeichnet, 10 diese aufgelegten Kopiervorlagen sind an sich bekannte daß der Halter aus einem Doppelrahmen (1) gebildet Belichtungseinrichtungen mit stabförmigen Leuchteleist, dessen beide Rahmenteile (2,2") relativ zueinan- menten und im Abstand von diesen angeordneten Lichtder und in Parallelstellung zueinander bleibend, aus- richtgittern und lichtdurchlässigen Andruckscheiben aneinander-und zusammenfahrbar ausgebildet sind; geordnet Beide Belichtungseinrichtungen weisen eine daß in den Rahmenteilen (2,2*) des Doppelrahmens 15 gemeinsame Transportrollenanordnung auf, mit dem (1) je eine in einem, mindestens auf einer Seite mit das aus der Leiterplatte und den Kopiervorlagen beste-Ausrichtelementen (15) versehenen Rahmen (5) ge- hende Belichtungsgutpaket transportiert wird.

faßte, in ihren gegeneinandergerichteten Flächen (6) Bei den mit der Vorrichtung der eingangs genannten

längs ihrer Umfangsränder mit Saugkanälen (?) ver- Art per Kontaktkopie zu behandelnden Leiterplatten

seheneTt&iasparentplatte (4) angeordnet ist und 20 handelt es sich um Bauelemente für elektrische bzw.

daß diese Rahmen (5) paßgenau zueinander in die elektronische Geräte, wobei die Leiterplatte den Träger

Rahmenteile (2, T) einlegbar ausgebildet sind. für die Strompfade bildet und für die zur Gesamtschal-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- tung gehörenden elektrischen bzw. elektronischen EIezeichnet daß mindestens eine der Transparentplat- mente. Für den Verlauf der Strompfade werden dabei in ten (4) längs ihres Umfangsrandes mit einer gegen 25 der Regel beide Flächen der Leiterplatte ausgenutzt die andere Transparentplatte (4) anlegbaren Dich- wobei für die erforderlichen Verbindungen der Stromtungsprofil (8) und die eine und/oder andere Platte pfade auf der einen Seite zur anderen Seite die Platte an (4) mit einem Absauganschluß (9) versehen ist den betreffenden Stellen entsprechend gelocht ist Da-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch bei ist es bereits bekannt die Leiterplatten aus elekgekennzeichnet daß die Parallelführungen (3) für die 30 trisch isolierendem Material mit leitfähigem Material zu beiden Rahmenteile (2, 2') des Doppelrahmens (1) beschichten und diese Beschichtungen mit einer lichtals am Vorrichtungsgestell (10) axial verschieblich empfindlichen Schicht dem sogenannten »RESIST« abgelagerte Führungsstangen (11) ausgeführt sind und zudecken, um den Strompfadverlauf durch Kontaktkodaß der zugehörige Rahmenteil (2) in bezug auf das pie einer entsprechend transparenten Vorlage auf pho-Gestell (IQ) elastisch und daß de*· andere Rahmenteil 35 tographischem Wege zu erzeugen. Nach entsprechen-(2') am Gestell (10) mittels synchron verstellbarer. der Entwicklung wird dsnn die Leiterplatte einem Ätz-Stellspindeln (12) gelagert ist Vorgang unterzogen, wobei die auf photographischem

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Wege gewonnenen Strompfade stehenbleiben. Diese zeichnet, daß die Stellspindeln (12) im Zuge ihres Behandlungsart, abgesehen von Vorrichtungen der jeweiligen Gewindeganges (13) mit O°-Steigungsab- 40 obenerwähnten Art, bisher auf handelsüblichen Konschnitten (14) versehen sind, taktkopiergeräten ausgeführt, die eine Belichtung von

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis <*·, oben und unten in bezug auf eine transparente Auflagedadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transpa- platte zulassen. Dabei müssen nach wie vor auf der Aufrentplatten (4) mindestens auf einer Seite mit Aus- lageglasplatte die eine Vorlage, dann die Leiterplatte richtelementen (15), wie Paßlöchern und Paßstiften, 45 und dann die weitere Vorlage und schließlich eine ebenoptischen Ausrichtelementen versehen sind. falls transparente Vakuumfolie übereinandergeschich-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, tet und dann schließlich ein Vakuum angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß fluchtend zum Dop- um gleichzeitig von beiden Seiten die Belichtung durchpelrahmen (1) und mindestens auf einer Seite seitlich führen zu können. In Rücksicht auf die relativ großen neben diesem am Vorrichtungsgestell (10) eine quer- 50 Stückzahlen solcher auf diese Weise zu behandelnden verstellbare Transparentplattenwechseleinrichtung Leiterplatten hat man schon versucht, diesen Prozeß zu (16) angeordnet ist. automatisieren, was aber zu einem beträchtlichen Gerä-

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, teaufwand führt, weil man dafür auf die gleichzeitige dadurch gekennzeichnet daß parallel zu den beiden Doppelbelichtung von oben und unten verzichtete und Rahmenteilen (2, 2') des Doppelrahmens (1) die 55 zwei Kontaktkopiergeräte nebeneinanderstellte und Lichtquellen in Form von Flächenbeleuchtungen aus dabei im ersten Kontaktkopiergerät die eine Seite und jeweils mehreren, in einer Ebene angeordneten dann im zweiten Kontaktkopiergerät unter Wendung Lichtquellen (17) angeordnet sind. der Leiterplatte die zweite Belichtung durchführte. Ab-

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gesehen von der Notwendigkeit des Einsatzes zweier dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine eo nebeneinander angeordneter Kontaktkopiergeräte verLichtquelle (17') seitlich außerhalb neben dem Dop- langt eine solche Einrichtung entsprechende Transportpelrahmen (1) angeordnet ist und daß im Strahlen- einrichtungen, die die noch nicht belichteten Leiterplatgang von der Lichtquelle (17') zum Doppelrahmen ten aus dem Vorratsstapel entnehmen und in das erste (1) bzw. jeder Transparentplatte (4) mindestens ein Kontaktkopiergerät einbringen, dann unter Wendung das Licht gegen die Transparentplatten (4) richten- b5 der zunächst nur einseitig belichteten Leiterplatte, diese der Umlenkspiegel (21) angeordnet ist. in das zweite Kontaktkopiergerät übertragen und die

schließlich die fertig belichtete Leiterplatte wieder in einem Stapel mit fertig belichteten Leiterplatten able-