DE3737830C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum beidseitigen Bestrahlen von Leiterplatten mit UV- und/oder IR-Licht, bei der die Leiterplatten nacheinander auf einem Förderer durch eine Bestrahlungskammer geleitet werden, in der Strahler für derartiges Licht über und unter dem Förderer so angeordnet sind, daß ihr Licht auf die Leiterplatten gerichtet ist, wobei der Förderer wenigstens zwei parallele Förderwalzen mit einem sich in Förderrichtung erstreckenden Zwischenbereich aufweist, durch die die Leiterplatten befördert werden, und wobei die Strahler über und unter wenigstens dem einen Zwischenbereich angeordnet sind.

Fertigbestückte Leiterplatten werden in üblicher Weise verlötet, indem flüssiges Lot flächig aufgetragen wird. Dabei soll das Lot nur die Lötaugen benetzen, nicht aber zum Beispiel Brücken zwischen den Leiterbahnen bilden. Dies kann durch photoformbare Lötstoppschichten erreicht werden, die vor dem Bestücken auf das Leiter­ bahnmuster aufgetragen werden. Nachdem das gewünschte Lötaugenmuster in der Lötstoppschicht erzeugt wurde, wird die Schicht durch UV- und IR-Bestrahlung gehärtet, damit sie dem heißen, flüssigen Lot standhält. Die Ex­ position muß innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen. Eine Unterbelichtung hat eine ungenügende Aushärtung zur Folge, während eine Überbelichtung die Schicht verspröden läßt. In beiden Fällen kann sich die Lötstopp­ schicht beim Löten von der Leiterplatte ablösen, so daß sie ihre Funktion nicht mehr erfüllt. Darüber hinaus muß die Schicht auch gegen Umgebungseinflüsse, wie Tem­ peratur- und Feuchtigkeitsschwankungen, beständig sein.

Die UV-Bestrahlung dient vornehmlich der Härtung und die IR-Bestrahlung zur Temperung. Hierbei ist besonders eine möglichst gleichförmige UV-Bestrahlung der Leiter­ platten für eine reproduzierbare Endqualität der Löt­ stoppschicht von Bedeutung.

Zur Bestrahlung beidseitig beschichteter Leiterplatten werden häufig Vorrichtungen verwendet, wie sie aus der Zeitschrift "Printed Circuit Fabrication" Nr. 10, October 1987, Seiten 46, 51-52, 58-59 bekannt sind und bei denen ein Horizontalförderer für die Leiterplatten kontinuierlich durch eine Bestrahlungskammer läuft und die Bestrahlung von einer feststehenden Lichtquelle aus senkrecht auf die Leiterplatten erfolgt. Als Förderer werden solche mit Förderbändern oder Fördernetzen verwendet, und die Bestrahlung erfolgt einseitig von oben. Bei beidseitig beschichteten Leiterplatten erfolgt ein zweiter Durchlauf mit umgewendeten Leiterplatten. Dies bedeutet einen erhöhten Zeitaufwand und eine ungleichmäßige Bestrahlung, da es grundsätzlich nicht möglich ist, bei einsei­ tiger Bestrahlung in zwei Durchläufen beide Seiten einer beidseitig beschichteten Leiterplatte genau der gleichen Behandlung zu unterziehen.

Es werden daher auch beidseitig wirkende Bestrahlungs­ vorrichtungen verwendet,wie sie aus der US-PS 46 65 627 bekannt sind und bei denen die Leiterplatten ebenfalls auf umlaufenden Trägernetzen gefördert und gleichzeitig durch die Maschen des Netzes hindurch von unten bestrahlt werden. Da die Netze aus lichtundurchlässigem Material bestehen, verursachen sie Schattenbildungen und demzufolge örtliche Bestrahlungsunterschiede. Das gleiche gilt für andere lichtundurchlässige Förderelemente, wie Förderbänder, Förderketten u.dgl.

Ferner verursachen durch das Gewicht der Leiterplatten belastete Förderglieder Druckstellen in der Beschichtung, insbesondere, wenn die Auflageflächen der Förderglieder zur Minimierung der Schattenbildung möglichst klein gehalten sind.

Bei der aus der DE 33 40 653 A1 bekannten Vorrichtung der gattungsgemäßen Art werden die Leiterplatten durch zwei Förderwalzenpaare, die jeweils vor und hinter der Bestrahlungskammer angeordnet sind, durch die Bestrahlungskammer gefördert, und zwar in einer lichtdurchlässigen Packung, die zwischen zwei lichtdurchlässigen, im Zwischenbereich zwischen den beiden Förderwalzenpaaren in der Bestrahlungskammer angeordneten Andruckscheiben von den Förderwalzenpaaren hindurchbefördert wird. Da die Mindestlänge der zu belichtenden Leiterplatten in Förderrichtung mindestens gleich dem Abstand der Förderwalzenpaare sein muß, um die Leiterplatten sicher von dem einen Förderwalzenpaar an das andere zu übergeben, ist es nicht möglich, kürzere Leiterplatten mittels dieser Vorrichtung zu belichten. Wollte man die Förderwalzenpaare in das Innere der Bestrahlungskammer legen, so daß ihr Abstand gering wäre, um kürzere Leiterplatten belichten zu können, dann ergäbe sich auch hier das Problem der Schattenbildung durch die Förderwalzen und darüber hinaus einer übermäßigen Aufheizung der Förderwalzen.

Die aus der DE 24 60 706 A1 bekannte Vorrichtung dient zur UV-Trocknung und besteht aus einer endlosen Fördereinrichtung für zu behandelnde Druck- und/oder Lackträger in Form von im oberen Trum abgestützten mit Abstand nebeneinanderliegenden endlosen Förderbändern, einem unterhalb der Fördereinrichtung vorgesehenen Unterdruckraum und oberhalb der Fördereinrichtung quer zu deren Bewegungsrichtung angeordneten UV-Brennern mit deren Strahlungsbereich begrenzenden Reflektoren. Die Förderbänder laufen um außerhalb des Strahlungsbereiches angeordnete Förderwalzen herum. Bei dieser Vorrichtung können zwar Lackträger od. dgl. bestrahlt werden, deren Länge in Förderrichtung kürzer als der Abstand der Förderwalzen ist, doch ergibt sich hier wiederum wegen der Transportbänder und deren im Zwischenbereich zwischen den Förderwalzen angeordneten Abstützvorrichtungen das Problem einer Schattenbildung, wenn die UV-Brenner oberhalb und unterhalb der Fördereinrichtung angeordnet werden sollten. Wenn eine beidseitige Bestrahlung erwünscht ist, müßte ein zweiter Durchlauf mit umgewendeten Lackträgern erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der eine weitgehend gleichmäßige Bestrahlung beider Seiten der Leiterplatten während eines Durchlaufs sichergestellt ist und in Förderrichtung auch kürzere Leiterplatten mit geringerem Aufwand bestrahlt werden können.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Förderwalzen lichtdurchlässig sind, einen Spalt zwischen sich freilassen und innerhalb der Bestrahlungskammer angeordnet sind, daß die Strahler auch über und unter wenigstens den zwei Förderwalzen angeordnet sind und daß die Leiterplatten auf den Walzen frei aufliegend, untere Überbrückung des Spaltes beförderbar sind.

Bei dieser Ausbildung kann die Bestrahlung der Leiterplatten nicht nur von der Oberseite, sondern auch von ihrer Unterseite her durch die Förderwalzen hindurch ungehindert erfolgen. Sie können daher gleichmäßig in einem Arbeitsgang beidseitig bestrahlt werden. Die Förderwalzen können näher beieinander angeordnet werden, so daß auch in Förderrichtung kürzere Leiterplatten als bisher bestrahlt werden können. Andruck- und Stützplatten zwischen den Förderwalzen sowie zusätzliche Gegendruckwalzen entfallen, da die Leiterplatten frei auf den Förderwalzen aufliegen.

Vorzugsweise bestehen die Förderwalzen aus Glas, insbe­ sondere Quarzglas. Dieses Material läßt sich mit für den vorliegenden Anwendungsfall hinreichend hoher mecha­ nischer Festigkeit und thermischer Belastbarkeit herstel­ len.

Da die Temperatur der Förderwalzen mit zunehmender Be­ triebsdauer ansteigen kann, sollten zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Behandlungstemperatur beider Seiten der Leiterplatten die Förderwalzen axial von Kühlluft durchströmt sein.

Hierbei ist es günstig, wenn die Förderwalzen als Hohl­ zylinder ausgebildet sind. Diese bieten einen großen freien Querschnitt zur axialen Durchströmung von Kühl­ luft.

Vorzugsweise werden dann die hohlzylindrischen Förder­ walzen am Umfang angetrieben und gelagert, um den Durch­ strömungsquerschnitt von Antriebseinrichtungen und La­ gern freizuhalten.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß die Bestrahlungs­ kammer außerhalb der Strahlengänge der Strahler wenig­ stens zwei Austrittsdüsen für Kühlluft aufweist, von denen eine Austrittsdüse von oben auf die in Förderrich­ tung erste Förderwalze und eine andere Austrittsdüse von unten zwischen die erste und zweite Förderwalze gerichtet ist. Hierbei sorgen die Kühlluftströme nicht nur für eine Kühlung, sondern gleichzeitig für eine Unterstützung der Förderung der Leiterplatten auf den Förderwalzen, und zwar dadurch, daß der aus der oberen Düse austretende Kühlluftstrom die Leiterplatten auf der Oberseite zumindest der ersten Förderwalze andrückt, so daß eine sichere Mitnahme der Leiterplatten durch die Förderwalzen ohne Durchrutschen und damit eine gleichmäßige Bestrahlungsdauer sichergestellt ist, und dadurch, daß der Kühlluftstrom der unteren Austritts­ düse die Leiterplatte im Spalt zwischen den beiden auf­ einander folgenden Förderwalzen anhebt und damit ein Anstoßen der Leiterplatte aufgrund einer Wölbung in der Leiterplatte an der nächsten Förderwalze und eine demzufolge ungleichmäßige Bestrahlung aufgrund einer Verzögerung der Weiterbeförderung verhindert.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der schematischen Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung, teilweise im Vertikalschnitt, und

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1, teilweise im Horizontalschnitt.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem horizontalen Förderer 1 und einer Bestrahlungskammer 2, durch die der Förderer hindurchgeht.

Der Förderer 1 weist einen Einlauftisch 1 a, einen Aus­ lauftisch 1 b und dazwischen innerhalb der Bestrahlungs­ kammer 2 zwei Förderwalzen 1 c und 1 d auf. Der Einlauf­ tisch 1 a weist Förderbänder 1 e und Rollen 1 f, 1 h auf, um die die Förderbänder 1 e herumgeführt sind und von denen die eine angetrieben wird. Auch der Auslauftisch 1 b hat Förderbänder 1 i und Rollen 1 j und 1 k, um die die Förderbänder 1 i herumgeführt sind und von denen die eine angetrieben wird. Die am Ende des Einlauftisches 1 a gelagerte Rolle 1 h treibt über Antriebsriemen 1 m die Förderwalze 1 c und die am Anfang des Auslauftisches 1 b angeordnete Rolle 1 j über Antriebsriemen 1 n die För­ derwalze 1 d in Förderrichtung an. Die Antriebe von Ein- und Auslauftisch sind synchronisiert oder von einem gemeinsamen Antrieb abgeleitet.

Innerhalb der Bestrahlungskammer 2 ist ein Strahler 3 über und ein weiterer Strahler 3 unter dem zwischen den beiden Förderwalzen 1 c und 1 d bestehenden Spalt sowie über bzw. unter den beiden Förderwalzen 1 c und 1 d angeordnet. Die Strahler 3 haben einen sich quer zur Förderbahn erstreckenden Strahlungserzeuger 3 a für UV- und IR-Licht und einen Reflektor 3 b, die so angeordnet sind, daß das von den Strahlungserzeugern 3 a erzeugte Licht auf die Ober- bzw. Unterseite von Leiterplatten 4 gerichtet ist, die nacheinander auf dem Förderer 1 durch die Bestrahlungskammer 2 hindurchbefördert werden.

Um zu vermeiden, daß die Förderwalzen 1 c, 1 d das vom unteren Strahler 3 erzeugte Licht abschatten und Schatten auf die Unterseite der Leiterplatten 4 werfen, bestehen die Förderwalzen 1 c, 1 d aus lichtdurchlässigem Material. Vorzugsweise ist das Material Glas, insbesondere Quarzglas. Ferner sind die Förderwalzen 1 c, 1 d über ihre gesamte Länge durchgehend hohlzylindrisch und in äußeren Lagern 1 p an ihren Enden drehbar gelagert. Um die Förderwalzen 1 c, 1 d zu kühlen, werden sie axial von Kühlluft 5 durchströmt.

Ferner ist im Inneren der Bestrahlungskammer 2 eine obere Austrittsdüse 6 für Kühlluft und eine untere Aus­ trittsdüse 7 für Kühlluft vorgesehen. Die obere Aus­ trittsdüse 6 ist von oben auf die in Förderrichtung erste Förderwalze 1 c und die untere Austrittsdüse 7 von unten zwischen die beiden Förderwalzen 1 c und 1 d gerichtet. Beide Austrittsdüsen 6, 7 werden durch ein gemeinsames oder getrennte Kühlluftgebläse versorgt.

Die aus den Düsen 6, 7 austretende Kühlluft bewirkt nicht nur eine Kühlung der Förderwalzen 1 c, 1 d und des Innenraums der Bestrahlungskammer 2, sondern die aus der oberen Düse 6 austretende Kühlluft erhöht auch den Andruck der Leiterplatten 4 wenigstens an der ersten Förderwalze 1 c, so daß die Leiterplatten 4 sicher von der ersten Förderwalze 1 c ohne Schlupf weiterbefördert werden, während die aus der unteren Düse 7 austretende Kühlluft eine Leiterplatte 4 vor ihrem Auftreffen auf die zweite Förderwalze 1 d von unten unterstützt, so daß sie auch im Falle einer Wölbung nicht gegen die zweite Förderwalze 1 d stößt, vielmehr unverzögert weiter­ befördert wird.

Anstelle nur eines Strahlers 3 und zweier Förderwalzen 1 c, 1 d können auch mehrere Strahler auf der Ober- und Unterseite und mehrere lichtdurchlässige Förderwalzen in Förderrichtung hintereinander in der Bestrahlungskammer 2 vorgesehen sein, wobei ein Strahler auch mehr als zwei Förderwalzen überdecken kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum beidseitigen Bestrahlen von Leiterplatten mit UV- und/oder IR-Licht, bei der die Leiterplatten nacheinander auf einem Förderer durch eine Bestrahlungskammer geleitet werden, in der Strahler für derartiges Licht über und unter dem Förderer so angeordnet sind, daß ihr Licht auf die Leiterplatten gerichtet ist, wobei der Förderer wenigstens zwei parallele Förderwalzen mit einem sich in Förderrichtung erstreckenden Zwischenbereich aufweist, durch die die Leiterplatten befördert werden, und wobei die Strahler über und unter wenigstens dem einen Zwischenbereich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) lichtdurchlässig sind, einen Spalt zwischen sich freilassen und innerhalb der Bestrahlungskammer (2) angeordnet sind, daß die Strahler (3) auch über und unter wenigstens den zwei Förderwalzen (1 c, 1 d) angeordnet sind und daß die Leiterplatten auf den Walzen frei aufliegend, unter Überbrückung des Spaltes beförderbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) aus Glas, insbesondere Quarzglas, bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) axial von Kühlluft durchströmt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) Hohlzylinder sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) am Umfang angetrieben und gelagert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammer (2) außerhalb der Strahlengänge der Strahler (3) wenigstens zwei Austrittsdüsen (6, 7) für Kühlluft aufweist, von denen eine Austrittsdüse (6) von oben auf die in Förderrichtung erste Förderwalze (1 c) und eine andere Austrittsdüse (7) von unten zwischen die erste (1 c) und zweite (1 d) Förderwalze gerichtet ist.