DE3800136A1 - Geraet zum bedrucken von leiterplatten mittels einer lochfolie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, zum Bedrucken von Leiterplatten eine Lochfolie zu verwenden, die in einem Rahmen eingespannt ist. Der Rahmen ist schwenkbar über einem Grundgestell angeordnet, auf welchem die zu bestückende Leiterplatte zum Bedrucken aufgesetzt wird. Nach dem Absenken des Rahmens befindet sich die Lochfolie direkt über der Leiterplatte. Zum Bedrucken wird eine elektrisch leitende Klebemasse oder eine Lötpaste auf die Lochfolie aufgebracht und mittels eines Rakels oder Spachtels durch die in einem bestimmten Muster in der Lochfolie vorhandenen Löcher hindurch gedrückt. Mit der Klebemasse werden Bauteile, insbesondere SMD(smal mounted device)-Bauteile auf der Leiterplatte befestigt.

Die Lochfolie muß relativ dünn sein, um die Löcher problem­ los in die Lochfolie einstanzen zu können, weil durch die Dicke der Lochfolie die Menge an leitendem Klebstoff bestimmt wird, der auf die Leiterplatte aufgetragen wird. Beim Wiederhochklappen des Rahmens mit der Lochfolie bleibt der gesamte Inhalt jedes Loches auf der Leiterplatte haften.

Bei der bekannten Ausgestaltung neigt die Lochfolie insbesondere dann, wenn sie größere Flächenabmessungen aufweist, zu Verwerfungen bzw. Ausbeulungen. Nachteil des Werfens einer Lochfolie ist, daß die Folie beim Überstreifen mit dem Rakel nicht über die ganze Fläche auf der Leiterplatte aufliegt, sondern jeweils nur dort, wo der Rakel drückt. Dies führt dazu, daß die Lötpaste- oder Klebstoff-Flecken nicht mit der notwendigen Präzision aufgetragen werden können. Das Werfen tritt insbesondere dann auf, wenn die leitende Klebemasse auf die Oberfläche der Lochfolie aufgetragen und verstrichen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß die Neigung der Lochfolie zum Verwerfen vermindert, bzw. ausgeschaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Lochfolie nur im Bereich eines Abschnitts ihres Umfangs eingespannt, während der übrige Umfangsabschnitt schwimmend gelagert ist. Bei einer solchen Anordnung bzw. Einspannung der Lochfolie treten insbesondere dann, sowohl bleibende als auch vorübergehende Verwerfungen der Lochfolie nicht auf, wenn der leitende Klebstoff vom eingespannten Randbe­ reich der Lochfolie zum gegenüberliegenden Randbereich hin verstrichen wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Lochfolie im nicht eingespannten Bereich eine gewisse Bewegungsfreiheit hat, so daß die Verwerfungen bei einer für ein sicheres Hindurchdrücken der Klebemasse durch die Löcher der Lochfolie erforderliche Handhabung beim Verstreichen sich nicht ausbilden.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 führt zu einer beidersei­ tigen Halterung der Lochfolie im nicht eingespanntem Umfangsbereich, d.h. es liegt ebenfalls eine schwimmende Lagerung dieses Bereiches der Lochfolie vor, jedoch ist die Lochfolie auf beiden Seiten durch Flächen begrenzt, die auf sie keinen Druck ausüben. Ein Bewegungsspiel von etwa 1/10 mm zwischen den Anlageflächen und der Lochfolie hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen. Bei dieser Ausge­ staltung läßt sich die Lochfolie auch zum eingespannten Randbereich hin problemlos bestreichen, um die Klebemasse durch die Löcher der Lochfolie zu drücken.

Die beiderseitige Aufnahme der Lochfolie ohne Druck kann in vorteilhafterweise durch die Anordnung einer Ausnehmung im Rahmen realisiert werden, wobei dann, wenn der Rahmen aus einem Rahmenoberteil und einem Rahmen­ unterteil besteht, die Ausnehmung vorzugweise im unteren Rahmenteil vorzusehen ist (Anspruch 4).

Die Ausbildung nach den Ansprüchen 5 bis 13 ermögichen eine einfache und praktische Bauweise, eine leichte und kostengünstige Herstellung, eine einfache und ergono­ misch vorteilhafte Anordnung bzw. eine sichere Halterung sowohl der Lochfolie als auch der Leiterplatte bzw. betreffende Bauteile.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in einer Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Gerät zum Bedrucken von Leiterplatten in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 den Teilschnitt II-II in Fig. 1.

Das allgemein mit 1 bezeichnete Gerät weist eine Bodenplatte 2 auf, auf der drei Schlittenplatten 3, 4, 5 übereinander­ liegend angeordnet sind und ein allgemein mit 6 bezeichnetes Auflager für eine zu bedruckende Leiterplatte bilden. Die Schlittenplatten 3, 4, 5 weisen eine rechteckige Form auf. Die Größe der Schlittenplatten und natürlich auch die Größe der Lochfolie und des diese haltenden Rahmens ist jeweils an die größten zu bedruckenden Leiterplatten anzupassen. Kleinere Leiterplatten können problemlos auf das Auflager 6 aufgelegt und bedruckt werden.

Die unterste Schlittenplatte 3 ist mittels einer Verstell­ spindel 7, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Rändelschraube, in einer Koordinatenrichtung linear verschiebbar, die in Fig. 1 durch die Achse 8 verdeutlicht ist. Die mittlere Schlittenplatte 4 ist mittels einer Spindel 9, vorzugsweise ebenfalls eine Rändelschraube in einer zweiten Koordinatenrichtung verschiebbar, die senkrecht zur ersten Koordinatenrichtung verläuft und durch die Achse 11 dargestellt ist. Die oberste Schlitten­ platte 5 ist mittels einer Spindel 12 (vorzugsweise ebenfalls eine Rändelschraube) um eine vertikale Achse schwenkbar, die die Achse 8 schneiden kann und auch im Randbereich des Auflagers 6 bzw. der Schlittenplatte 5 angeordnet sein kann. Auf der Schlittenplatte 5 ist eine Aufnahmeplatte bzw. ein Rahmen 13 fest angeordnet, der zur Aufnahme der zu bedruckenden und mit 14 bezeichneten Leiterplatte dient.

Die Grundplatte 1 ist an ihrem einen Ende mit einer Abwinklung 15 versehen, an deren oberen Ende ein Scharnier­ gelenk 16 mit einer sich parallel zur Bodenplatte 2 erstreckenden Gelenkachse ausgebildet ist. Im Scharnierge­ lenk 16 ist eine Trägerleiste 17 schwenkbar aufgenommen, an deren freien Ende ein Spannrahmen 18 angeschraubt ist, in dem eine Löcher 19 in einem bestimmten Lochmuster aufweisende Lochfolie 21 aufgenommen und gehalten ist.

Die Trägerleiste 17 und der Spannrahmen 18 überlappen einander im Befestigungsbereich mit verjüngten Wandab­ schnitten 22, 23, die mittels zwei Handschrauben 24 mit oberseitigen Köpfen gegeneinander verspannbar sind, wodurch zum einen eine arretierte Befestigung und zum anderen ein schneller Wechsel des Spannrahmens 18 möglich ist.

Der Spannrahmen 18 besteht aus einem oberen Rahmenteil 25 und einem unteren Rahmenteil 26 (siehe Fig. 2), wobei das untere Rahmenteil 26 eine oberseitige erste Ausnehmung 27 aufweist, in der das obere Rahmenteil 25 aufgenommen und somit im unteren Rahmenteil 26 versenkt ist. Der obere Rahmenteil 25 ist mittels Schrauben 28 mit dem unteren Rahmenteil 26 verschraubt. Der Trägerleiste 17 ist jenseits des Gelenks 16 ein Gegengewicht 20 für den Spannrahmen 18 und die Trägerleiste 17 angeordnet.

Die rechteckförmige Lochfolie 21 ist an ihrer dem Scharnier­ gelenk 16 zugewandten Kante 29 bzw. Rand zwischen dem oberen und dem unteren Rahmenteil 25, 26 eingespannt und zwar zwischen einander gegenüberliegenden Spannflächen 31, 32, an der Unterseite des oberen Rahmenteils 25 und an der Oberseite des unteren Rahmenteils 26, wobei die Spannfläche 32 am unteren Rahmenteil 26 in einer zweiten Ausnehmung 33 im unteren Rahmenteil 26 angeordnet ist, deren Tiefe geringer ist als die Dicke d der Lochfolie 21, so daß sich die erwünschte Spannung mittels der Schrauben 28 ergibt. Die Lochfolie ist somit nur auf ihrem mit a bezeichneten Umfangsabschnitt eingespannt.

Im übrigen Randbereich, d.h. im Bereich der anderen drei Kanten ist die Lochfolie 21 in einer dritten Ausnehmung 34 im unteren Rahmenteil 26 aufgenommen, deren Tiefe T geringfügig größer ist als die Dicke d der Lochfolie 21, vorzugsweise etwa 0,1 mm größer, so daß im Bereich der dritten Ausnehmung 34 die Lochfolie 21 ohne Spannung zwischen dem oberen Rahmenteil 25 und dem unteren Rahmenteil 26 angeordnet ist, wobei im Bereich der dritten Ausnehmung 34 die einander gegenüberliegenden Flächen 35, 36 die Lochfolie 21 vertikal begrenzen. Die Lochfolie 21 liegt deshalb schwimmend auf der unteren Begrenzungsfläche 36 auf, wobei sie durch die obere Begrenzungsfläche 35 begrenzt ist und somit eine gewisse horizontale Bewe­ gungsfreiheit hat. Die Größe der ineinanderübergehenden zweiten und dritten Ausnehmung 33, 34 ist an die Form und Größe der Lochfolie 21 angepaßt, so daß letztere ohne Spannung oder Klemmung in ihrem Umfang in die Ausneh­ mungen 33, 34 einlegbar ist. Die aus der zweiten und dritten Ausnehmung bestehende Gemeinschaftsausnehmung 33, 34 ist um ein solches Maß kleiner bemessen als die erste Ausnehmung 27, daß zu beiden Seiten sich Auflage­ flächen 37 einer ausreichenden Breite ergeben.

Im wesentlichen mittig zu den Ausnehmungen 27 und 33, 34 weist der untere Rahmenteil 26 eine durchgehende vierte Ausnehmung 38 auf, die etwas größer bemessen ist, als der Umfang des Auflagers 6 bzw. des Aufnahmerahmens 13. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß in der heruntergeschwenkten Position des Spannrahmens 18 dieser in einer solchen Höhe auf wenigstens einem, vorzugsweise zwei Auflagern bzw. Anschlägen 39, 41 aufliegt, daß die Unterseite der Lochfolie 21 die Oberseite der Leiterplatte 14 berührt, bzw. auf dieser aufliegt. Die beiden Anschläge 39, 41 sind höhenverstellbar, vorzugsweise durch Rändel­ schrauben gebildet und befinden sich in den dem Scharnier­ gelenk 16 abgewandten Eckenbereichen der Bodenplatte 2.

Die Leiterplatte 14 oder der Aufnahmerahmen 13 wird auf der oberen Schlittenplatte 5 mittels Unterdruck festgehalten. Die kann nur dann erfolgen, wenn der Spann­ rahmen 18 angehoben ist. Dazu ist ein auf der Bodenplatte 2 angeordnetes pneumatisches Ventil 42 vorgesehen, welches beim Absenken und Abheben des Spannrahmens 18 betätigt wird und dabei den Durchgang zu an der Schlittenplatte 5 oder am Aufnahmerahmen 13 vorhandenen Saugöffnungen z.B. beim Absenken schließt und beim Abheben öffnet.

Die Leiterplatte 14 soll mit SMD (small mounted device)-Bau­ teilen (nicht dargestellt) bestückt werden. Dazu gibt es drei Methoden.

Die erste und derzeit üblichste Methode ist die, in der auf der Leiterplatte 14 aufliegenden Position der Lochfolie 21 auf die Lochfolie 21 bzw. Schablone Lötpaste aufzutragen und durch die Löcher 19 der Lochfolie 21 auf die Leiterplatte 14 zu pressen, wie es eingangs schon beschrieben worden ist. Nach dem Aufsetzen der SMD-Bauteile muß die Lötpaste dann noch ausgehärtet werden.

Die zweite Methode besteht darin, daß eine nicht-leitende Klebemasse an Stellen auf der Leiterplatte 14 aufgetragen wird, die zentral zu den SMD-Bauteilen liegen. Die SMD-Bau­ teile werden dann in diesem zentralen Bereich auf die Leiterplatte 14 aufgeklebt und dann über Kopf über eine sog. Lötwelle geführt. Diese besteht aus einem spring­ brunnenartig hochsprudelnden flüssigen Zinn. Das Zinn dringt dann in die Spalte zwischen den sog. pads und den Anschlüssen der SMD-Bauteile und führt zu einer elektrischen Verbindung.

Die dritte Methode ist die, daß über die Lochfolie 21 bzw. Schablone auf die Leiterplatte 14 ein elektrisch leitender Klebstoff aufgetragen wird, der zwar auch noch gehärtet werden muß, allerdings nicht mit so hoher Temperatur wie die Lötpaste.

Bei der Halterung der Lochfolie 21 gemäß den vorbeschriebe­ nen Ausführungsbeispielen kann die auf die Lochfolie 21 aufgetragene Lötpaste oder Klebemasse nicht nur durch Ausstreichen derselben in der vom eingespannten Rand (Kante 29) wegweisenden Richtung, sondern auch in der zum eingespannten Rand hinweisenden Richtung aufgetragen werden. In beiden Fällen entstehen weder vorübergehende noch bleibende Aufwerfungen bzw. Ausbeulungen der Lochfolie 21. Dies wird durch die erfindungsgemäße schwimmende Aufnahme der Lochfolie 21 im Bereich ihrer drei übrigen Seitenränder erreicht. Dabei bleibt die Lochfolie auch dann spannungsfrei, wenn die auf ihre Oberfläche aufge­ tragene Lötpaste oder Klebemasse mit einem Rakel verstrichen wird.

Claims (15)

1. Gerät (1) zum Bedrucken von Leiterplatten (14) mittels einer Lochfolie (21), bestehend aus einem Auflager (6) auf dem die Leiterplatte (14) flach auflegbar ist, und einem gegen das Auflager (6) beweglichen Rahmen (18), in dem die Lochfolie (21) zwischen Spann­ flächen (31, 32) einspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (18) im Bereich nur eines Umfangsab­ schnitts (a) der Lochfolie (21) Spannflächen (31,32) aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Lochfolie (21) eine viereckige Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (18) die Spannflächen (31, 32) nur im Bereich einer Kante (29) der Lochfolie (21) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (31, 32) an einander gegenüberliegen­ den Flächen eines oberen und eines unteren Rahmenteils (25,26) angeordnet sind.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Rahmenteile, vorzugsweise im unteren Rahmenteil (26) eine Ausnehmung (33, 34) für die Lochfolie (21) vorgesehen ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (33) im Bereich der Spannflächen (31, 32) eine Tiefe aufweist, die geringer ist als die Dicke (d) der Lochfolie (21) und die Ausnehmung (34) in ihrem übrigen Bereich eine Tiefe (T) aufweist, die um ein geringes Maß größer bemessen ist als die Dicke (d) der Lochfolie (21).

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das obere Rahmenteil (25) in das untere Rahmenteil (26) wenigstens teilweise versenkt ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rahmen (18) in einem Gelenk (16) vertikal schwenkbar gelagert ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Stellung des Rahmens (18) durch wenigstens einen Anschlag (39, 41) in einer solchen Höhe begrenzt ist, daß die Lochfolie (21) auf der Leiterplatte (14) aufliegt bzw. diese berührt.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (31, 32) auf der dem Gelenk (16) des Rahmens (18) zugewandten Seite der Lochfolie (21) angeordnet sind.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen durch wenigstens eine, vorzugsweise zwei Handschrauben (24) mit obersei­ tigen Köpfen an einer im Gelenk (16) gelagerten Trägerleiste (17) befestigt ist, wobei der Rahmen (18) und die Trägerleiste (17) gegeneinander vor­ springende, verjüngte und einander überlappende Wandabschnitte (22, 23) aufweisen, die stirnseitig am jeweils anderen Teil (18, 17) anliegen und mittels der sie durchfassenden Handschrauben (24) gegeneinander verspannbar sind.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (18) oder die Träger­ leiste (17) jenseits des Gelenks (16) ein Gegengewicht (20) aufweist.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (6) aus wenigstens zwei übereinanderliegenden Platten (3, 4) besteht, die mittels Verstellgliedern (Spindeln 7, 9) in zwei einen rechten Winkel zwischen sich einschließenden Verstellrichtungen (Achse 8, 11) verschiebbar sind.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (6) eine zusätzliche, vorzugsweise obere Platte (5) aufweist, die mittels einem Verstell­ glied (Spindel 12) um eine zur Auflagerebene vertikal gerichtete Achse schwenkbar ist.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (14) oder ein sie aufnehmender Aufnahmerahmen (13) durch pneumatischen Unterdruck und am Auflager (6) oder am Aufnahmerahmen (13) vorgesehenen Saugöffnungen auf dem Auflager (6) festhaltbar sind.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (42) zum Öffnen und Schließen der zu den Saugöffnungen führenden pneumatischen Leitung vorgesehen ist, das durch den schwenkbaren Rahmen (18) bzw. Anbauteilen desselben betätigbar ist und vorzugsweise durch Anheben desselben geöffnet und durch Absenken desselben geschlossen wird.