DE3624632A1

DE3624632A1 - Vorrichtung zum herstellen von drahtgeschriebenen schaltungen sowie zu deren modifizierung

Info

Publication number: DE3624632A1
Application number: DE19863624632
Authority: DE
Inventors: Brian E Swiggett; Ronald Morino; Raymond J Keogh; Jonathan C Crowell
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Advanced Interconnection Technology Inc
Priority date: 1985-07-19
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1987-02-05
Also published as: ATE61707T1; GB2180175A; DE3678058D1; JPS6271292A; EP0210520A2; EP0210520B1; DE3624632C2; EP0210520A3; FR2598584B1; JPH0795622B2; FR2598584A1; US4693778A; CA1251577A; GB8617365D0; GB2180175B; AU6035186A; AU595519B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Schalttafeln, und insbesondere solchen, bei denen ein isolierter Draht auf eine nichtleitende Träger platte aufgebracht und mit deren Oberfläche fest ver bunden wird, so daß zwischen bestimmten Kontaktpunkten leitfähige Verbindungen hergestellt werden.

Die Verbindungen zwischen Kontaktpunkten können Drähte für elektrische Leitungen oder optische Fasern als Licht leiter oder Kombinationen von beiden sein.

In US-PS 36 74 602 und 36 74 914 werden gezeigt und be schrieben Vorrichtungen zum Aufbringen von Leiterzügen in einem Schreibverfahren, wie beispielsweise Drähte auf eine Trägerplatte aus Isolierstoff zum Herstellen von leitenden Verbindungen zwischen bestimmten Punkten und so Herstellen eines Schaltungsmusters auf der Trägerplatte. Die Vorrichtungen entsprechend den genannten Patenten arbeiten mit einer Trägerplatte, deren Oberfläche mit einer wärmeaktivierbaren Haftvermittlerschicht versehen ist, die während des Aufbringens des Drahtes beispielsweise durch Ultraschall aktiviert wird. Der Leiter wird in die akti vierte Haftvermittlerschicht "geschrieben", anschließend wird diese abgekühlt oder gehärtet, um den Draht auf der Oberfläche zu fixieren. Die Leiterzugenden werden durch Löten, Schweißen oder Aufplattieren entweder mit Anschluß plättchen an der Oberfläche oder mit durchkontaktierten Löchern verbunden.

Die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind weit verbreitet zur Herstellung von Schaltungen verwendet worden. Diese Schaltungen sind aber nicht verwendbar, wenn nachträglich zusätzlich zu der ursprünglichen Schaltung weitere Leiterzüge anzubringen sind, oder für Trägerplatten, deren Oberfläche nicht mit einer Haftvermittlerschicht versehen ist. Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist es möglich, das Schaltungsmuster während der Drahtschreibung zu ändern, sofern die Leiterzüge, de ren Verlauf geändert werden soll, noch nicht aufgebracht sind. Ist der Leiterzug geschrieben und der Haftvermittler aktiviert und wieder abgekühlt und erhärtet, können, wenn der Verlauf der Leiterzüge geändert werden muß, oder zusätzlich Leiterzüge angebracht werden sollen, Ände rungen nur noch von Hand durchgeführt werden. An jedem Punkt, an dem ein neuer Leiterzug eingefügt werden soll, muß das Drahtende von der Isolation befreit und der ab isolierte Draht mit dem Anschlußplättchen, beispielsweise durch Löten, verbunden werden. Dann muß der Draht ent sprechend dem vorgeschriebenen Weg ausgelegt, am anderen Ende wieder von seiner Isolation befreit und angelötet werden.

Ein solcher Vorgang ist zeitraubend und erfordert ent sprechend mehr Zeit, wenn mehr als ein Leiterzug zugefügt werden soll. Zusätzlich zu den genannten Nachteilen wei sen diese Schaltungen eine große Zahl loser Drahtenden auf, was ihnen nicht nur ein schlechtes Aussehen verleiht, sondern, was mehr von Bedeutung ist, das automatische Anbringen von Bauteilen verhindert.

Weiterhin sind nach dem manuellen Anbringen von zusätz lichen Leiterzügen die Schaltungen nicht mehr einheitlich. Die Länge und der Weg der Leiterzüge ist unterschiedlich und weitgehend abhängig von der individuellen Arbeitsweise der mit den Nacharbeiten betrauten Person.

In der mit gleichem Datum eingereichten Patentanmeldung P wird ein Verfahren zum Anbringen von Licht- oder elektrischen Leitern beschrieben. Dieses geht von einer mit Anschlußpunkten versehenen Oberfläche einer Trägerplatte aus, auf die die Leiterzüge aufgebracht und mit Hilfe eines Haftvermittlers fixiert werden. Dabei ist der Leiterzugdraht von einer Haftvermittlerschicht um geben, beispielsweise von einem wärmeaushärtbaren Haft vermittler. Die Fixierung des auf die Trägeroberfläche auf gebrachten Leiterzuges geschieht, indem der Haftvermittler zunächst aktiviert oder erreicht wird, beispielsweise durch Erwärmen; direkt nach dem Niederlegen kühlt die Haftver mittlerschicht ab und erhärtet und bindet so den Leiterzug auf der Oberfläche. Ein derartiges Verfahren ist insbe sondere geeignet, wenn an bereits fertiggestellten Schalttafeln Leiterzüge zugefügt werden müssen, aber auch zur Herstellung neuer Schalttafeln.

In der ebenfalls mit gleichem Datum eingereichten Patent anmeldung P wird ein Verfahren zum Anbringen und Festlegen von Leiterzügen auf der Oberfläche einer Trägerplatte unter Verwendung von Laserstrahlimpulsen zum Aktivieren des durch Wärme aktivierbaren Haftvermittlers beschrieben. Danach wird die Energie der Laserstrahl impulse entsprechend den Umgebungsbedingungen und die Impulsdauer entsprechend der Schreibgeschwindigkeit einge stellt.

Die hier beschriebene Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen eines Leiterzuges auf einer Trägerplatten oberfläche entsprechend einem vorgegebenen Muster und zwi schen zwei Punkten auf dieser Oberfläche. Jeder dieser Punkte ist ein definierter Anschlußpunkt. Die Leiterzüge sind mit einem nicht-klebenden Überzug versehen, der akti viert als Haftvermittler wirkt zu dem Zeitpunkt, da er auf die Oberfläche aufgebracht wird und nach Fixierung auf dieser Oberfläche in den nicht-klebenden Zustand zu rückkehrt. Diese Vorrichtung enthält eine Anordnung von Bauteilen, die der Zuführung des überzogenen Drahtes die nen.

Die Drahtzuführung bringt den Draht zum ersten Anschluß punkt auf der Trägerplattenoberfläche. Weiterhin ist die Vorrichtung so ausgerüstet, daß der Draht an diesem ersten Anschlußpunkt befestigt wird, so daß von diesem Punkt aus der erste Leiterzug entsprechend dem vorgegebenen Muster aufgebracht wird. Weiterhin ist die Vorrichtung so ge staltet, daß sich die Oberfläche der Trägerplatte und die Drahtführung relativ zueinander bewegen und so den Draht entsprechend dem vorbestimmten Schaltungsmuster vom ersten zum zweiten Anschlußpunkt führen. Sie enthält weiterhin eine Strahlungsquelle zum Aktivieren der den Draht umge benden Haftvermittlerschicht, so daß diese im Augenblick, da der Draht Kontakt mit der Oberfläche hat, im klebenden Zustand ist, und Druckmittel, um den mit der Haftver mittlerschicht versehenen Draht mit der Oberfläche in Kontakt zu bringen, und eine Abtrennvorrichtung, die den Leiterzugdraht abtrennt und das freie Ende am zweiten Anschlußpunkt befestigt.

Diese Vorrichtung ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale beschrieben; vorteil hafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 abgegebenen Er findung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anbringen eines vorherbestimmten Leiterzugmusters auf der Oberfläche einer Trägerplatte kann entsprechend dem in DE Patentanmeldung P angegebenen Verfahren verwendet werden, oder auch unter Verwendung eines Laserstrahls, wie in DE Pa tentanmeldung P beschrieben.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Leiterzug drähte verwendet, die mindestens auf der der Trägerplatte zugewandten Seite mit einem durch Wärme aktivierbaren Haftvermittler überzogen sind. Vorzugsweise wird hierfür ein wärmeaushärtbarer Haftvermittler verwendet. Der Lei terzug wird am ersten Anschlußpunkt befestigt, dann wird die Haftvermittlerschicht aktiviert, d. h. in den kleben den Zustand versetzt. Gleichzeitig wird der Leiterzugdraht auf die Oberfläche des Trägers gepreßt und entsprechend des vorgegebenen Leiterzugweges aufgebracht. Während die ses Vorgangs wird vermittels der Drahtzuführung Draht zu geführt. Die Drahtzuführung wird entsprechend dem vorge schriebenen Drahtverlauf gesteuert. Die Drahtzuführung und die Trägerplatte werden entsprechend dem vorbestimmten Drahtverlauf relativ zueinander bewegt. Wenn der zweite Anschlußpunkt erreicht ist, wird der Draht abgetrennt und das freie Ende am Anschlußpunkt befestigt. Der Vorgang wiederholt sich beim nächsten Anschlußpunkt-Paar, das mit einander verbunden werden soll. Der Draht wird am ersten Anschlußpunkt befestigt und zum zweiten Punkt unter Wieder holung der gleichen Schrittfolge geführt. Vermittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Draht an den Enden, die mit den Anschlußpunkten verbunden werden wollen, so wohl von der Haftvermittlerschicht als auch von der den Draht umgebenden isolierenden Hülle befreit. Dies wird vorzugsweise so durchgeführt, daß jeweils das End- und Anfangsstück vor dem Durchtrennen von der Umhüllung be freit wird und erst dann das Ende des einen Leiterzuges von Anfang des folgenden Leiterzuges abgetrennt wird. Die Verbindung der Drahtenden mit den Anschlußpunkten kann durch Löten oder Schweißen hergestellt werden, oder bei Schaltplatten, die mit durchplattierten Löchern ver sehen sind, kann das Drahtende in ein solches Loch ein geführt werden. Bei einem nachfolgenden Lötvorgang wird das Drahtende mit der Lochwandmetallisierung verbunden. In der Vorrichtung nach der Erfindung wird die Haftver mittlerschicht, die den Draht einseitig umgibt, vermittels eines Laserstrahls erhitzt und aktiviert. Als Laser wird beispielsweise ein CO₂ Laser verwendet. Die Erwärmung und Aktivierung erfolgt genau vor der Berührung des Drahtes mit der Oberfläche, auf der er befestigt werden soll. Der Laserstrahl wird ebenfalls zur Befreiung des Drahtes von der ihn umgebenden Isolationsschicht verwendet, in dem er mit Hilfe eines Spiegels auf eine für die Abiso lierung vorgesehene Kammer gerichtet wird. Hier wird die Drahtisolation an den als Anfangs- und Endkontakte vorge sehenen Drahtenden vor dem Schreibvorgang mit Hilfe von Laserenergie entfernt, indem die Isolationsschicht im Va kuum verdampft wird und der Dampf mit Hilfe eines Luft stromes abgeführt wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch dann ver wendet werden, wenn einer fertigen Schaltung eine weitere leitende Verbindung zugefügt werden soll, oder wenn einer Vielzahl von Schaltungen eine Vielzahl zusätzlicher Ver bindungen zugefügt werden sollen.

Der Träger für die Drahtzuführung, die auf der einen Seite der Spindelachse angebracht ist, trägt auf der anderen Seite und ausgerichtet auf den Drahtführungskopf einen Schrittschalter, auf dem ein Druckrad angebracht ist, einen "Tacker" und einen "Staker". Der Schritt schalter ist drehbar. In einer Position positioniert er den Tacker und den Staker auf der einen Seite der Spindelachse gegenüber dem Führungskopf, und in einer anderen Position das Druckrad, das benachbart zur Spindelachse und gegenüber dem Führungskopf angeordnet ist.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Vor richtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Aufriß eines Teiles der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 3 ist ähnlich Fig. 2, zeigt aber die Vor richtung in einer anderen Position;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 6 ist eine weitere vergrößerte Teilansicht des in Fig. 4 und 5 gezeigten Teiles des Führungskopfes;

Fig. 7 ist eine Ansicht entlang der Linie 7-7 aus Fig. 6;

Fig. 8 ist eine vergrößerte Teilansicht des Schrittschalters;

Fig. 9 ist eine vergrößerte Teilansicht des Schritt schalters mit dem Tacker im Eingriff;

Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht ähnlich Fig. 9 mit dem Staker im Eingriff;

Fig. 11 zeigt den Indexer aus Fig. 8 von oben gesehen sowie die Einrichtung, um diesen zu drehen;

Fig. 12 ist eine Teilansicht des Schrittschalters entlang der Linie 12-12;

Fig. 13 ist eine Teilansicht entlang der Linie 13-13 aus Fig. 8;

Fig. 14 ist eine Teilansicht der in Fig. 13 gezeigten Vorrichtung in einer weiteren Position;

Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Laser-Spiegels in Richtung des Pfeils in Fig. 2;

Fig. 16 ist eine Ansicht des unteren Spiegels von links (Fig. 15);

Fig. 17 ist eine Ansicht des unteren Spiegels von rechts gesehen (Fig. 15);

Fig. 18 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Vorrichtung, die den Leiterzug während der Niederlegung auf die Trägeroberfläche entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 19 ist eine vergrößerte Teilansicht, die den Leiterzug während des Schreibvorgangs zeigt, mit dem Laserstrahl, der den Leiterzug überstreicht um den Haftvermittler direkt vor der Niederlegung zu erwärmen;

Fig. 20 ist eine vergrößerte Teilansicht des Staking-Vorganges;

Fig. 21(a)-(m) sind schematische Darstellungen der ver schiedenen Verfahrensschritte mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie diese insbesondere in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt eine röhren förmige Hohlspindel 2 ein, die rotierbar auf den Lagern 4 und 6 angeordnet ist, ein Gehäuse, das auf der Unterlage 10 befestigt ist. Das Getriebe 12 ist drehbar an der Spindel 2 befestigt aus Gründen, die später noch näher beschrieben werden.

Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind der Laserstrahlgenerator 20 und der Spiegel 22 auf der Grundplatte 10 über dem oberen Ende der Spindel 2 montiert. Der Laserstrahl, der vom Generator 20 ausgeht, wird vom Spiegel 22 abwärts durch die Hohlspindel 2 und ihrer Achse folgend reflektiert, wie später noch ausführlicher beschrieben wird. Die Spindel 2 wird relativ zur Grundplatte 10 gedreht. Der Schleifring 26 und der pneumatische Verteiler 28 sind an der Spindel 2 über dem Getriebe 12 angebracht zur Verbindung der verschiedenen Einheiten für die elektrische und pneumatische Versorgung, wie später noch beschrieben wird. Die Draht- Vorratsspule 30 ist oberhalb der Spindel 2 montiert und liefert den Leiterzugdraht zur Führung 33 in der Spindel 2 aus Gründen, die später noch beschrieben werden.

Wie in den Fig. 2 bis 6 gezeigt, ist die Grund platte des Zuführungskopfes 50 am unteren Ende der Spindel 2 befestigt und trägt gegenüber liegend angeordnet zu beiden Seiten der Spindel achse die Leitungsdrahtzuführung 52 und den Schrittschalter 54. Die Laserstrahl-Spiegel 56 und 58 und die Linie 60 sind optisch gerad linig ausgerichtet im röhrchenförmigen Durch gang 64 in der Basis des Zuführungskopfes 50, um den Laserstrahl 65 vom Laserstrahlgenerator 20 aufzufangen, der vom Spiegel 22 reflektiert wird, und zwecks Reflexion und Weiterleitung des Laserstrahls 65 auf den auf einem Zapfen montierten Spiegel 62 aus Gründen, die später noch erklärt werden.

Die Leitungsdrahtzuführung 52 ist im Punkt 70 befestigt und weist, wie am besten aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich, eine obere feste Drahtzuführung 72 in der Basis 73 auf und eine untere bewegliche Drahtzuführung 74 im unteren beweglichen Führungskopf 78, befestigt an den Führungsstäben 76 und 77 (Fig. 7), die in der Basis 73 verschiebbar angeordnet sind und mit ihrem oberen Ende im Kopf 79 montiert sind.

Wie am besten aus Fig. 6 erkennbar, ist die Kolbenstange 75 des Luftzylinders 81 in der Basis 73 angebracht und mit dem Führungskopf 78 verbunden, um diesen vorwärts und rückwärts zu bewegen, auf das obere Führungsgehäuse 73 zu und von diesem fort, aus Gründen, die später noch beschrieben werden.

Die Klinge 80, Fig. 6, ist verschiebbar ange ordnet am Ende des Führungsgehäuses 78 zur gleitenden Bewegung zwischen den Trägern 82 und 84 vermittels des Luftzylinders 86, der mit dem oberen Ende der Klinge 80 verbunden ist und mit deren Hilfe der Draht abgetrennt wird, wie später noch beschrieben wird. Die Kompressionsfeder 88 bringt die Klinge 80 in die Ausgangsposition zurück.

Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich, weisen die mit 90 und 92 bezeichneten Leiterzugdraht- Greifer die Gehäuse 94 und 96 auf, die im Greiferblock 99 ausgebildet sind, während die Leiterzuggreifer 98, 100 auf der anderen Seite des Leiterzugdrahtes 32 zwischen dem oberen Führungsgehäuse 73 und dem unteren Führungs gehäuse 78 angeordnet sind. An ihrem äußeren Ende sind die Greifer 98 und 100 mit den Luft zylindern 102 und 104 verbunden, vermittels derer sie in Eingriff mit dem Leiterzug ge bracht werden; die Kompressionsfedern 106 und 108 dienen zum Zurückziehen der Greifer 98, 100. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, ist der Greiferblock 99 fest mit der Kolbenstange 101 des Luftzylinders 103 mittels einer Schraube 105 verbunden, um die Leitungsdrahtgreifer 98 und 100 relativ zum Kopf 78 vorwärts und rückwärts zu bewegen, aus Gründen, die später noch näher erläutert werden.

Wie aus den Fig. 2, 3, 4 und 5 ersichtlich, wird der Leiterzugdraht 32 der Leiterzugführung 52 über die Winde 120 zugeführt, die, wie später noch erklärt wird, von einem Motor mit variier barer Geschwindigkeit angetrieben wird.

Der Draht 32 wird mit der Winde 120 in Eingriff gehalten mit Hilfe der Walze 122, die drehbar auf dem Arm 124 angeordnet ist und, gelagert in 126, vermittels Federkraft gegen die Winde 120 gedrückt wird, um den Leiterzugdraht 32 dazwischen zu greifen.

Die Leiterzug-Zuführungsschleifen-Steuerung 130 mit dem freien Ende im Schleifenweg des Drahtes ist drehbar in 132 angeordnet, um den Mitnehmer 134 in und aus dem Strahl des photogekuppelten Unterbrechers 136 zu drehen und hierdurch die Geschwindigkeit der Drahtzuführung durch die Winde 120 zu regeln. Der Leiterzugdraht 32 wird der oberen und unteren Drahtzuführung 72 und 74 von der Winde 120 zugeführt und wird während des Aufbringens und Fixierens auf der Oberfläche der Schaltplatte vom Zuführungskopf 52 abgezogen. Der Vorgang wird später noch genauer beschrieben.

Wenn der Abziehvorgang vom Zuführungskopf 52 beschleunigt wird und die Größe der Leiterzug schleife abnimmt, dreht sich die Schleifen steuerung 130 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehzapfen 132, um die Geschwindigkeit des variierbaren Capstan-Motors zu erhöhen. Durch die erhöhte Geschwindigkeit der Drahtzuführung wird die Drahtschleife vergrößert. Wenn die Schleife an Größe zunimmt, wird die Schleifen steuerung 130 im Uhrzeigersinn um den Zapfen 132 gedreht, was eine Geschwindigkeitsabnahme des Motors bewirkt; folglich wird auch die Drahtzuführgeschwindigkeit verringert und die Größe der Schleife nimmt ab.

Wie am besten aus den Fig. 2 bis 6 erkenntlich, weist das untere Drahtführungsgehäuse 78 eine eingezogene Öffnung 150 auf. Am inneren Ende dieser Öffnung wird die Drahtführung geteilt, so daß der Draht 32 bloßliegt und vom Laser strahl vom Laserstrahlgenerator 20, der von den Spiegeln 22, 56, 58 und 62 reflektiert und geführt wird, getroffen wird, wenn der Spiegel 62 so geneigt ist, daß der Strahl in die Öffnung 150 reflektiert wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Ist der Spiegel 62 in der Stellung, wie in Fig. 5 gezeigt, so wird der Haftver mittlerüberzug des Drahtes 32 durch den Laser strahl 65 aktiviert, um ihn nach dem Aufbringen mit der Oberfläche fest zu verbinden.

Ist der Spiegel 62 geneigt in der Stellung, wie in Fig. 4 gezeigt, so wird der Laserstrahl 65 in die Öffnung 150 gelenkt, um sowohl die Haftvermittlerschicht als auch die den Leiter zugdraht umgebende Isolierstoffhülle zu ent fernen. Die Öffnung 150 ist mit einem Anschluß zum Anlegen eines Vakuums versehen, um die Drahtumhüllung zu entfernen, und mit einer weiteren Öffnung, durch die Luft eingeblasen werden kann zur Unterstützung des Absaugvorganges und zum Entfernen der Überreste der Kunststoff hüllen.

Wir beziehen uns nun auf die Fig. 15 bis 17. Die Halterung 63 des Spiegels 62 ist drehbar auf den Achsen 67 und 69 montiert. Wie am besten aus Fig. 17 ersichtlich, ist die Achse 67 mittels der Arme 110 und 111 mit der Kolbenstange 112 des Zylinders 113 verbunden, der durch Druckluft bewegt wird, die durch die Öffnung 114 einströmt und so den Spiegel 62 in der einen Richtung dreht, während die Feder 115 im Zylinder 113 den Spiegel 62 in der entgegengesetzten Richtung dreht. Wenn der Spiegel 62 so gedreht wird, daß der Laserstrahl 65 auf den Leitungsdraht 32 reflektiert wird, um den Haftvermittler zu aktivieren (Fig. 3 und 5), so wird der Arm 116 an der Spiegelachse 69 (Fig. 16) festgehalten. Dreht sich der Spiegel 62 in die entgegengesetzte Richtung, so wird der Laser strahl 65 in die Öffnung 150 reflektiert, um den Draht vom Haftvermittler und von der ihn umgebenden Isolierstoffhülle zu befreien. Der Arm 116 an der Spiegelachse 69 ist im Eingriff mit dem Mitnehmer 118, der vom Motor 119 angetrieben wird und den Spiegel oszillieren läßt. Durch die oszillierende Bewegung wird der Laserstrahl, wenn er in die Öffnung 150 reflektiert wird, um die Isolierstoffhüllen zu entfernen, eine bestimmte Drahtlänge über streichen.

Wir beziehen uns nun auf die Fig. 2 bis 5, 8, 11 und 12. Der Schrittschalter 54 und dessen Grund platte 160 sind in einer bestimmten Position auf der Basis des Führungskopfes 50 fest montiert und ein Schrittschalterkopf 162 ist auf der Welle 164 drehbar um 180° auf der Schrittmacherbasis 160 angeordnet ( Fig. 8 und 11). Wie ebenfalls aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich, ist die Welle 164 am oberen Ende mit dem Zahn rad 166 im Eingriff mit der Zahnstange 168 verbunden; letztere ist mit der Kolbenstange 166 des Zweiwegluftzylinders 169 verbunden. Wenn der Luftzylinder 169, die Zahnstange 168 und das Zahnrad 166 in einer Position sind, wird der Schrittschalterkopf 162 zum Anbringen und Befestigen des Drahtes 32 positioniert, wie noch genauer beschrieben wird. Wenn der Luft zylinder 169 aktiviert wird, um die Zahnstange 168 und das Zahnrad 166 in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, wird der Schrittschalter kopf 162 um 180° gedreht und das Druckrad ist in Arbeitsposition zum Aufbringen und Befestigen des Drahtes auf der Oberfläche der Schaltungs platte.

Wie am besten aus den Fig. 11 und 12 ersichtlich, und aus Gründen, die später noch näher er läutert werden, enthält die fest montierte Schrittschalterbasis 160 weiterhin zwei Luft zylinder 180 und 182 mit den Kolben 184 und 186 und den Kolbenstangen 188 und 190. Vermittels der Kompressionsfedern 192 und 194, die zwischen den Kolben 184, 186 und der Schrittschalter grundplatte 196 angeordnet sind, werden die Kolben 184 und 186 in den Zylindern 180 und 182 aufwärts gedrückt, wenn die Kolbenstangen 188 und 190 in zurückgezogener Position sind. Werden die Luftzylinder 180 und 190 aktiviert, wie noch näher beschrieben wird, werden die Federn 192 und 194 zusammengedrückt und die Kolbenstangen 188 und 190 werden in Eingriff gebracht und der Staker und Tacker oder das Druckrad werden aktiviert, wie später noch beschrieben wird.

Wir beziehen uns nun auf die Fig. 8, 9 und 10. Der Staker 200, der Tacker 202 sowie das Druckrad 204 sind alle auf dem Schrittschalter kopf 162 angeordnet. Wie am besten aus Fig. 8 ersichtlich, ist der Staker mit einem spitz zulaufenden Kopfteil 210 versehen, welches in der Hülse 212 vertikal verschiebbar angebracht ist und durch die Feder 214 in dieser nach außen gedrückt wird. Die Hülse 212 ist auf dem Block 216 angebracht und dort vermittels der Stellschraube 218 befestigt (Fig. 13 und 14). Der Montageblock 216 ist verschiebbar im Block 220 angebracht und wird durch die Ober flächen 222 und 224, die ihrerseits durch die Stellschraube 226 positioniert werden, und durch die Kompressionsfeder 228 in Eingriff gehalten. Wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt, ist der Block 220 durch die Platten 230 und 232 und die Stellschrauben 234 und 236 am Ende der Staker-Betätigungsstange 238 in der zylin drischen Bohrung 240 im Schrittschalterkopf 162 befestigt und wird in dieser durch die Kompressionsfeder 242 in der zurückgezogenen Position zwischen dem Ende des Stabes 244 und dem Stopper 246 gehalten, der in der Öffnung 240 angebracht ist.

Tacker 202 (Fig. 8, 9 und 13) hat eine Führungs stange 250 mit einem oberen Ende 252, das, wie in der folgenden Beschreibung noch näher er läutert wird, den Draht berührt, um diesen in der gewünschten Position zu befestigen. Der Tacker ist weiterhin mit einem gewinkelten Teil 254 versehen und mit einem sich rückwärts er streckenden Teil 256, das drehbar in 258 ange bracht ist. Benachbart zur Anschlußstelle 256 (Fig. 8 und 9) geht das Teilstück 256 durch einen Kragen 260, der einstellbar am Ende der Tacker-Betätigungsstange 262 angebracht ist, welche sich aufwärts in der zylindrischen Bohrung 264 im Schrittschalterkopf 162 befindet und dort vermittels der Kompressionsfeder 266 in zurückgezogener Position zwischen dem Kopf der Betätigungsstange 268 und dem Stopper 269, der in der Öffnung 264 angebracht ist, gehalten wird. Auf der gegenüberliegenden Seite des Tackerstangenteilstücks 256 ist der Kragen 260 mit den Stiften 261 und 263 versehen, die, wenn die Betätigungsstange auf- und abwärts bewegt wird, wie hier später noch erläutert wird, das vordere Ende 252 der drehbaren Stange 250 am Zapfen 258 hebt und senkt.

Das Druckrad 204 (Fig. 8, 9 und 13) weist ein Rad 280 auf, das mit einer passenden Einkerbung zur Aufnahme des überzogenen Leiterzugdrahtes 32 versehen ist und den Leiterzugdraht auf die Plattenoberfläche drückt. Das Rad 280 (Fig. 18 und 19) ist vermittels einer einstellbaren Mechanik 282 angebracht, die drehbar auf der Stange 284 und 286 montiert und durch die einstellbare Feder 288 in Eingriff mit dem Leiterzugdraht 32 gebracht wird, wenn das Rad 280 in Eingriff ist. Zwischen Zapfen 286 und dem Rad 280 und dem Einstellmechanismus 282 ist die Stange 284 mit dem Ende der Radbetätigungsstange 290 verbunden, die vermittels der Kompressions feder 292 aufwärts in den Schrittschalter 162 gedrückt wird. Die Kompressionsfeder 292 ist zwischen dem Kopf der Betätigungsstange 294 und dem Stopper 296 angeordnet. Der Stopper 296 befindet sich in dem zylindrischen Bohrloch 298 des Schrittschalters 162. Der Luftzylinder 182 in der Schrittschalterbasis 160 gedreht ist, wenn der Schrittschalterkopf 162 wird, um das Druckrad 280 in Arbeitsstellung zu bringen, aus gerichtet auf den Stopper 296, der das Rad be tätigenden Stange 290; wenn Druckluft dem Zylinder 182 zugeführt wird, stößt dieses die Betätigungs stange 290 abwärts, um das Rad 280 mit der Oberfläche in Kontakt zu bringen. Wird Luft aus dem Zylinder 182 abgelassen, dann wird die Stange 190 abgehoben oder zurückgezogen durch die Kompressionsfeder 194 und das Rad 280 wird abgehoben oder zurückgezogen durch die Kompressionsfeder 292. Ein ähnlicher Vorgang spielt sich ab, wenn der Schrittschalterkopf 162 auf der Schrittschalterebene 160 gedreht wird, um den Staker 200 und den Tacker 202 in die Arbeits position zu bringen. Zunächst wird dem Zylinder 182 Druckluft zugeführt, um den Staker 200 zu betätigen. Wenn der Staker 200 betätigt ist, wird Druckluft dem Zylinder 180 zugeführt, um den Tacker 202 zu betätigen. Ist der Tackervorgang beendet, so wird die Luft aus beiden Zylindern abgelassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so einge richtet, daß sie das Aufbringen und Befestigen eines oder mehrerer Leiterzüge auf der Oberfläche einer Trägerplatte, eine sogenannte Drahtschreibung, entsprechend einem vorgegebenen Muster ermöglicht. Jeder Leiterzug wird entlang einem vorgegebenen Weg zwischen einem Paar von Anschlußpunkten ge führt. Vorzugsweise ist der Tisch, auf dem die mit einem Leiterzugmuster zu versehende Träger platte angebracht wird, fixiert und die Spindel oder der Führungskopf sind computergesteuert; der Computer ist entsprechend programmiert, um die zu verbindenden Anschluß- oder Endpunkte zu ermitteln sowie den Weg des Leiterzuges, die Tischverschiebung, die Orientierung der Spindel und die anderen Parameter, wie Ein- und Ausschalten des Lasers, Neigen des Spiegels 62 etc., und was sonst nötig ist, um eine einwandfreie Arbeit und ein einwandfreies Produkt herzustellen. Im allgemeinen wird eine Vielzahl gleichartiger Schaltungen im fortlaufenden Betrieb hergestellt, und es wird eine Platte nach der anderen auf dem Tisch montiert und das Leiterzugprogramm wiederholt.

Ist der Computer programmiert, so wird die Träger platte 300, Fig. 1, auf dem Tisch 302 montiert vermittels von zwei Positionierungsstiften 304 und 306, die auf dem Tisch befestigt sind und durch die in der Schaltplatte angebrachten Bezugslöcher 308 und 310 gesteckt werden. Beim Vorprogramm sind die Platte 300, der Tisch 302 und die Spindel 2 in Position relativ zum Leiterzug ausgangspunkt A ausgerichtet. Die Drahtniederlegung beginnt, wobei der Zuführungskopf entsprechend der Bewegungsrichtung von Tisch und Trägerplatte ausgerichtet ist. Der Laserstrahl wird einge schaltet während der Leiterzug aufgebracht oder geschrieben wird. Die Laserimpulszahl wird ent sprechend gewählt, wie in der unter gleichem Datum eingereichten Anmeldung (US-SN 7 56 691) beschrieben.

Der Laser ist so programmiert, daß er nach arbeitet (1), während der Leiterzug aufgebracht wird und (2 ) genau, ehe dieser befestigt werden soll und während der Haftvermittler und die Isolations schicht von der Oberfläche entfernt werden sollen. Wird die Plattenbewegung angehalten, wie zum Beispiel bei einer Richtungsänderung oder einem Leiterzugwechsel, so wird der Laser abgeschaltet und erneut mit Strom versorgt, wenn die Platte ihre Bewegung fortsetzt oder die Laserarbeit wieder aufgenommen wird.

Während der Drahtschreibung wird der Laser vor zugsweise entsprechend der Schrittfolge gepulst.

Die Vorrichtung wird folgendermaßen in Betrieb gesetzt: angenommen, das Leiterzugdrahtende im Drahtführungskopf ist bereits von der Haftver mittlerschicht sowie von der Drahtisolation befreit und für das Anbringen auf der Träger plattenoberfläche bereit, so werden die Luft zylinder 102 und 104 der Drahtgreifer 98 und 100 betätigt und bringen diese in Eingriff mit dem aufzubringenden Leiterzugdraht. An schließend wird Druckluft in den Luftzylinder 81 eingeblasen und hierdurch der Führungskopf 78 vorgeschoben und mit diesem der Draht 32 bis zum ersten Kontaktpunktpaar, das miteinander verbunden werden soll. Während der Führungskopf 78 sich in vorgeschobener Position befindet, die Luftzylinder 102 und 104 noch in Betrieb sind und die Greifer 98, 100 noch den Draht 32 halten, wird Druckluft in Luftzylinder 103 einge blasen, um den Greiferblock 99 vorzuschieben und die Greifer 98 und 100 im Eingriff mit dem Draht 32 zu halten. Der Greiferblock 99 wird in Richtung des Führungskopfes 78 vorwärts ge schoben, während dieser durch die Druckluft im Luftzylinder 81 in der vorgeschobenen Position gehalten wird. Auf diese Weise wird das von der Isolation befreite Drahtende des Drahtes 32 auswärts vorgeschoben und durch das vorgeschobene Ende des Führungskopfes 78 und über das Loch oder den ersten der Anschlußpunkte, mit dem dieser verbunden werden soll. Der Staker 202 wird ver mittels des Luftzylinders 182 in Betrieb gesetzt, wenn in diesen Luft eingeblasen wird, und das von Isolation befreite Drahtende wird im Anschlußpunkt angebracht. Ist der Draht 32 in Position und der Staker-Kopfstift 210 führt das Drahtende in das Loch, wird Druckluft in den Zylinder 180 eingeführt, um den Tackerabschnitt 252 auf den Draht 32 zu senken, der sich im Anschluß punkt A befindet. Wird der Tackerabschnitt 252 gesenkt, wird der Laserstrahl 65 auf den Haft vermittler auf dem Draht in unmittelbarer Nähe zum Anschlußpunkt A gerichtet, um dort die Haftvermittlerschicht am Draht 32 zu aktivieren, und diesen so auf der Plattenoberfläche zu fixieren. Ist das freie Ende am Anschlußpunkt A angebracht und das benachbarte Ende auf der Oberfläche fixiert, wird die Druckluft aus den Zylindern 180 und 182 abgelassen und hierdurch der Staker 200 und der Tacker 202 angehoben. Der Schrittschalterkopf 162 wird um 180° gedreht, um das Druckrad 280 in Druckkontakt mit dem auf zubringenden Draht zu bringen. Danach wird der Laserstrahl 65 eingeschaltet, um die Haftvermittler schicht am Draht gerade vor dem Aufbringen auf die Oberfläche zu erweichen oder zu aktivieren. Gleichzeitig bewegt sich der Tisch 302, um die Schaltplatte relativ zum Führungskopf 78 zu bewegen, und zwar entlang der X- und Y-Achse oder einer Kombination von beiden.

In einem bestimmten vorprogrammierten Abstand vom zweiten Anschlußpunkt wird die Tischbewegung angehalten und der Luftzylinder 81 in Betrieb gesetzt, um den Kopf 78 abwärts in Richtung auf die Plattenoberfläche zu bewegen. Der Spiegel 62 wird mit Hilfe des Luftzylinders 113 geneigt (Fig. 15 bis 17), so daß der Arm 116 die vom Motor 119 angetriebene Welle 118 kontaktiert. So wird der Spiegel 62 vorwärts und rückwärts in Pfeilrichtung bewegt (Fig. 21(i)) und über streicht so das Drahtende, das von der Isolation befreit werden soll. Ist der Lasergenerator 20 in Betrieb und weist der Laserstrahl 65 die passende Impulsfrequenz auf, können Haftver mittlerschicht und Drahtisolation verdampft werden. Die Überreste werden mittels Vakuum abgesaugt durch einen Anschluß 15, der in der Vertiefung 150 angebracht ist. Zusätzlich kann schließlich noch ein Luftstrom zur Entfernung der Reste verwendet werden.

Nach dem Entfernen der Drahtisolation oder nach einem entsprechenden Zeitintervall wird die Druck luft aus dem Zylinder 113 abgelassen und die Feder 115 (Fig. 17) bringt den Spiegel 62 in die abwärts geneigte Position zurück. Ist der Lasergenerator 20 in Betrieb und der Laserstrahl 65 entsprechend gepulst und auf den Leiterdraht überzug ausgerichtet, ehe dieser die Plattenober fläche erreicht, d. h. ehe der Draht 32 durch das Rad 280 auf diese niedergedrückt wird, werden der Tisch 300 und damit die Platte 300 wieder in Bewegung gesetzt. Ist eine entsprechende Drahtlänge von der isolierten Hülle befreit, so daß sie mit dem Loch oder dem zweiten Anschluß in Kontakt gebracht werden kann, werden die Luftzylinder 102 und 104 in Betrieb gesetzt, um die Greifer 98 und 100 in Eingriff mit dem Draht zu bringen. Ebenfalls wird der Zylinder 86 in Betrieb gesetzt, der die Messerklinge 80 vorschiebt, die den Draht in der Mitte des von Isolation befreiten Drahtendes durchtrennt (Fig. 21(j)).

Das verbleibende, mit Isolation und Haftvermittler versehene Drahtende wird, wie zuvor beschrieben, auf der Plattenoberfläche angebracht und dort befestigt. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das blanke Drahtende den zweiten Anschluß punkt erreicht hat. Dann wird die Tischbewegung gestoppt, der Luftzylinder 182 außer Betrieb gesetzt und das Druckrad 280 angehoben. Der Schrittschalterkopf 162 auf der Schrittschalter- Basis 160 wird um 180° gedreht, um den Staker 200 über dem Anschlußloch in Position zu bringen (Fig. 21(l)), der Staker 200 wird aktiviert (Fig. 21(m)), um das blanke Drahtende in das Anschlußloch einzuführen. Anschließend wird der Luftzylinder 81 außer Betrieb gesetzt und der Führungskopf 78 wird zurückgezogen. Der Führungs kopf 78 nimmt das blanke Drahtende 32 mit, das bereits für den nächsten Anschlußpunkt vorbe reitet ist, der durch Wiederholung der Verfahrens schritte erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so einge richtet, daß mit ihr einer fertigen Leiter platte ein oder eine Vielzahl von Drahtleiter zügen zugefügt werden kann. Um die gleiche Operation an einer Vielzahl von Schaltungen vorzunehmen, werden diese mit übereinstimmenden Bezugslöchern 308, 310 versehen und auf dem Tisch 302 mit Hilfe der Stifte 304 und 306 positioniert.

Es wird das gleiche Programm verwendet, um die zusätzlichen Leiterzüge aufzubringen. Außerdem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Herstellung von Leiterplatten verwendet werden, wenn von Trägerplatten, die keine Leiterzüge tragen, ausgegangen wird; in diesem Fall muß die Trägerplatte jedoch zuvor mit Anschluß punkten oder Löchern versehen werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen eines vorgegebenen Leiterzugnetzwerkes mit mindestens einem von einem vorbe stimmten Endpunkt auf der Oberfläche eines Trägermaterials zu einem zweiten Endpunkt entlang eines vorgegebenen Weges verlaufenden Leiterzuges vermittels eines Schreibvorgangs zum Aufbringen von isoliertem Leiterzugmaterial, dessen Oberfläche zusätzlich mit einer Haftvermittlerschicht ver sehen ist, die vor ihrer Aktivierung nicht-klebend ist, durch Zufuhr von Energie aktiviert werden kann, und nach dem Aufbringen des Leiterzugmaterials in den nicht-kleben den Zustand zurückkehrt, um so den Leiterzug geometrisch definiert auf der Oberfläche des Trägermaterials zu fixie ren, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Andrückmaterial enthält, um auf das Leiterzug material am Ort seines Kontaktes mit der Trägermaterial oberfläche oder in dessen Umgebung Druck auszuüben, wo bei das genannte Bauteil einen Schrittschaltkopf ent hält, der drehbar angeordnet ist, um in einer ersten Position eine Festlegevorrichtung mit dem Leiterzugma terial in Kontakt zu bringen, und in einer zweiten Posi tion mittels des Andrückbauteils auf das Leiterzugmaterial Druck auszuüben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Andrückbauteil eine Andruckrolle ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Drahtzuführungs einrichtung mit einem Antrieb mit variabler Geschwindig keit für das Leiterzugmaterial enthält, und daß die Zu führgeschwindigkeit derart geregelt wird, daß die Länge einer Leiterzugmaterial-Schleife während des Schreibvor gangs stets zwischen einem vorgegebenen Maximal- bzw. Minimalwert liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Überwachen der Schleifenlänge und damit Kontrolle des Antriebs mit variabler Geschwindigkeit eine photoelektrische Lichtschranke dient.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Energie zum Aktivieren der Haftvermittlerschicht von einem gepulsten Laserstrahl ge liefert wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Einrichtung zum Verbinden eines Leiterzugendes mit einer am Endpunkt desselben angeordneten Kontaktstelle aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kontaktstelle eine Kontaktfläche auf der Oberfläche des Trägermaterials bzw. eine Lochung, vorzugsweise mit metallisierter Wandung, ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Ein richtung zum Einführen der Leiterzugenden in zugeordnete Lochungen im Trägermaterial aufweist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Einrich tung zum Entfernen der Isolier- und Haftvermittler schicht im Endbereich des Leiterzuges, sowie eine Ein richtung zum Abtrennen des der jeweiligen Leiterzuglänge entsprechenden Leiterzugmaterials vom Vorrat aufweist.