DE3806984C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Trennen eines Leiterplattennutzens gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 bzw. 2.

Zur Herstellung einer größeren Zahl von Leiterplatten bedient man sich üblicherweise eines sogenannten Leiter­ plattennutzens. Es handelt sich hierbei um eine größere Leiterplatte, die n kleinere Leiterplatten enthält, welche zunächst gegeneinander nur durch in das Material des Leiter­ plattennutzens einebrachte Nuten (Ritznuten) abgegrenzt sind. Nach der Bestückung aller Leiterplatten eines Leiter­ plattennutzens und nach der Verlötung der Bauelemente mit den Kontaktierungen oder Leiterbahnen auf den Leiterplatten, werden diese entlang der Nuten manuell gebrochen. Hierbei kann es leicht zur Beschädigung von Bauelementen, insbesondere von SMD (surface mounted devices) und von Verbindungen zwischen Bauelementen und Kontaktierungen kommen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die jeweilige Leiterplattenfläche möglichst optimal genutzt, d. h. bis dicht an die Nut heran mit Bauelementen bestückt werden soll.

Bekannt sind weiterhin ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Trennen eines Leiterplattennutzens (US-PS 46 21 552). Das Trennen erfolgt hier durch Schneiden, d. h. unter Verwendung zweier Trennstücke, die als Schneidwerkzeuge einer Schlag­ schere ausgebildet sind. Dieses Schneiden hat zur Folge, daß auf den Leiterplattennutzen großflächig erhebliche Biege­ kräfte ausgeübt werden, die u. a. Haarrisse und damit Unter­ brechungen in Kontaktierungen oder Leiterbahnen zur Folge haben können.

Bekannt sind weiterhin auch ein Verfahren sowie eine Vor­ richtung zum Brechen von Substraten (DE-OS 28 16 445). Bei diesem bekannten Verfahren bzw. dieser bekannten Vorrichtung werden die an Trennstellen durch Einbringen von Nuten mit einer Sollbruchstelle versehenen plattenförmigen Substrate mittels eines Förderbandes durch einen Arbeitsspalt bewegt, der zwischen zwei Walzen gebildet ist, von denen die eine Walze eine konvexe Mantellinie und die andere Walze eine konkave Mantellinie aufweist, so daß das plattenförmige Substrat gebogen und hierdurch an den Sollbruchstellen gebrochen wird. Schon allein wegen der verwendeten, den Arbeitsspalt bildenden Walzen ist dieses bekannte Verfahren zum Trennen eines Leiterplattennutzens, der bereits mit Bauelementen bestückt ist, ungeeignet. Weiterhin erfolgt das Brechen durch Biegen des jeweiligen Substrates, was bei Leiterplatten die Gefahr von Rissen in den Kontaktierungen bzw. Leiterbahnen bedingt.

Bekannt sind weiterhin ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Zertrennen einer flachen Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff in einzelne plattenförmige Stücke (US-PS 38 77 625). Das Trennen erfolgt hier in zwei Phasen, d. h. in einer ersten Phase wird mit Hilfe einer Vorrichtung, die im wesentlichen aus zwei auf die Platte zu und von dieser weg bewegbaren schwertartigen Elementen besteht, in die Bahn Nuten eingeformt, die an den beiden Flächen der Bahn parallel zueinander bzw. deckungsgleich verlaufen. Die beiden schwert­ artigen Elemente sind beheizt, so daß sie beim Eindringen in das Material der Bahn ein partielles Schmelzen des thermo­ plastischen Kunststoffes bewirken und dadurch die Nuten einformen. Erst an einer zweiten Station erfolgt dann das Trennen der flachen Bahn an den von den Nuten erzeugten Sollbruchstellen, und zwar dadurch, daß auf die Bahn mittels eines Zylinders eine Biege-Kraft ausgeübt wird. Dieses bekannte Verfahren bzw. die zugehörige Vorrichtung sind zum Trennen eines Leiterplattennutzens weder bestimmt noch geeignet. Leiterplattennutzen, die in einzelne Leiterplatten zu trennen sind, bestehen nicht aus einem thermoplastischen Material, weil derartige Leiterplattennutzen zum Verlöten der Anschlüsse der Bauelemente über hocherhitzte Lötstationen geführt werden, ein thermoplastisches Material hierfür nicht die notwendige thermische Stabilität aufweist. Weiterhin erfolgt auch bei diesem bekannten Verfahren das Trennen wiederum durch Biegen der flachen Bahn, was bei Leiterplatten zu Rissen in den Kontaktierungen bzw. Leiterbahnen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit welchem bzw. welcher ein rationelles Trennen von Leiterplattennutzen aus üblichen Leiterplattenmaterialien (beispielsweise glasfaserverstärkte Kunststoffplatten) bei wesentlich reduzierter Gefahr einer Beschädigung der Bauteile und Leiterbahnen möglich ist und hierbei auch ausreichend saubere Trennkanten realisiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 2 ausgebildet.

Zum Trennen des Leiterplattennutzens werden bei der Erfindung zwei Trennstücke mit jeweils einer Trennkante eingesetzt, die exakt zueinander parallel in einer Trennebene ausge­ richtet werden, d. h. in der Endlage einander in einem definierten konstanten Abstand genau gegenüberliegen. Der Leiterplattennutzen wird zum Trennen zwischen die Trennkanten der Trennstücke eingeschoben. Anschließend wird zumindest eines der Trennstücke so bewegt, daß sich die Trennkanten aufeinander zubewegen, bis sie eine Endlage erreichen. Dabei kerben sich die Trennkanten in die Flächen des Leiterplatten­ nutzens und üben einen hohen Druck auf die Flächen aus, der ausreicht, den Leiterplattennutzen zu trennen.

In der Endlage haben die Trennkanten der Trennstücke einen Abstand voneinander, so daß sich die Trennkanten gegenseitig nicht berühren. Dieser Abstand in der Endlage ist aber klein genug, um den Leiterplattennutzen zuverlässig zu trennen. Der Abstand der Trennkanten in der Endlage verhindert weiterhin auch eine zu schnelle Abnutzung und gegenseitige Beschädigung der Trennkanten. Ein langer Einsatz (lange Standzeit) der Trennstücke ist somit gewährleistet.

Das Trennen des Leiterplattennutzens erfolgt bei der Er­ findung somit nicht durch Schneiden, sondern durch Brechen (Abquetschen) des Leiterplattenmaterials an der Trennstelle zwischen den Trennkanten. Biegekräfte werden auf den Leiter­ plattennutzen beim Trennen nicht ausgeübt, so daß insbeson­ dere auch aus einem Biegen des Leiterplattennutzens herrührende Beschädigungen von Leiterbahnen und Bauelementen zuverlässig vermieden sind.

Um ein exaktes Trennen zu gewährleisten, ist der Leiter­ plattennutzen an den Trennstellen vorgeritzt bzw. an seinen Flächen mit Nuten versehen, in die die Trennkanten der Trennstücke beim Trennen eingreifen. Durch dieses Vorritzen wird auch die Dicke des Leiterplattennutzens etwas reduziert, so daß im Vergleich zum ungeritzten Nutzen mit geringerem Kraftaufwand getrennt werden kann.

Zum Einführen und exakten Ausrichten des Leiterplattennutzens zwischen den sich in ihrer Ausgangslage befindlichen Trenn­ kanten ist eine Führung bzw. ein Anschlag für den Leiter­ plattennutzen gegeben. Dies wird entsprechend der Erfindung dadurch erreicht, daß die Trennkanten in ihrer Ausgangslage einen Abstand voneinander aufweisen, der kleiner ist als die Dicke des Leiterplattennutzens. Die Trennkanten greifen dann bereits in ihrer Ausgangslage etwas in die Nuten ein, wodurch eine exakte Führung des Leiterplattennutzens beim Einschieben zwischen die Trennstücke gegeben ist.

Grundsätzlich hat die Erfindung weiterhin auch den Vorteil, daß zum Trennen nur ein sehr geringer Platz auf den Flächen des Leiterplattennutzens freigehalten werden muß, und zwar praktisch kaum mehr als die Fläche, die von den Nuten eingenommen wird. Dies hat den Vorteil, daß nahezu die gesamten Flächen der einzelnen Leiterplatten des Leiter­ plattennutzens mit Bauelementen bestückt werden können.

Die verwendeten Trennstücke sind beispielsweise symmetrisch zur Trennebene ausgebildet und deren Keilflächen schließen beispielsweise einen Winkel von ca. 20° miteinander ein. Wie Versuche gezeigt haben, stellt dieser Winkel ein Optimum zwischen einer möglichst langen Standzeit der Trennstücke und einer optimalen Krafteinwirkung beim Trennen dar.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Prinzipdarstelleng einen Leiterplattennutzen, zusammen mit zwei Trennstücken zum Trennen dieses Nutzens mit dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 2 in Seitenansicht eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, und zwar in einer Blickrichtung entsprechend dem Pfeil II der Fig. 3;

Fig. 3 die Ansicht der Vorrichtung in einer Blickrichtung des Pfeiles III der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Leiterplattennutzen 1 mit zwei planparallelen, mit Bauelementen bestückten Flächen 11, 12, der zwischen die Trennkanten 31, 41 zweier Trennstücke 3 und 4 eingeschoben ist. Diese greifen in geritzte Nuten 13, 14 des Leiterplattennutzens 1 ein. Die Trennkanten 31, 41 sind parallel zueinander in einer Trennebene TR ausgerichtet und befinden sich in der dargestellten Ausgangslage in einem Abstand a voneinander, der kleiner als eine Dicke d des Leiterplattennutzens 1 ist und den maximalen Abstand zwischen den Trennkanten 31, 41 darstellt. Das Trennstück 4 wird in einer Hubbewegung senkrecht zu den Flächen 11, 12 des Leiter­ plattennutzens 1 in Richtung des Trennstücks 3 bewegt, bis es eine Endlage erreicht, in der zwischen den beiden Trenn­ kanten 31, 41 nur noch ein minimaler Endabstand o besteht. Bei dieser Bewegung üben die Trennstücke 3, 4 mit ihren Trenn­ kanten 31, 41 einen derart hohen Druck auf die Innenseiten der Nuten 13, 14 aus, daß es zum Bruch des Leiterplatten­ nutzens 1 in der Trennebene TR kommt.

Die beiden Trennstücke 3, 4 sind symmetrisch zur Trennebene TR aufgebaut. Jedes Trennstück 3, 4 hat ein Rumpfstück 32 42 und jeweils ein Keilstück 33, 43, das an das Rumpfstück 32, 42 an­ schließt und das schräg zueinander verlaufende Keilflächen 331, 332; 431, 432 aufweist, die in der Trennkante 31, 41 enden. Die Keilflächen schließen einen optimalen Winkel von 20° ein. Die Nuten 13, 14 auf den Flächen 11, 12 des Leiterplattennutzens sind der Gestalt und den Abmessungen der Keilstücke 33, 34 an­ gepaßt: Sie haben eine Tiefe von etwa 20% der Leiterplatten­ dicke und V-förmigen Querschnitt, wobei die Seitenwände symme­ trisch zur Trennebene TR verlaufen und zwischen sich einen Win­ kel einschließen, der größer als der zwischen den Keilflächen 331, 332, 431, 432 ist.

Die Trennstücke 3, 4 sind aus gehärtetem Stahl. Die Keilstücke 33, 43 sind mit einer verschleißarmen Titan-Alu-Vanadium-Ni­ trid-Beschichtung versehen.

Die beiden Trennstücke 3 und 4 sind an einer symmetrisch zur Trennebene TR aufgebauten Halterung 2 angebracht (Fig. 2, 3), die einen Antrieb 5 mit zwei baugleichen Antriebssträngen zu beiden Seiten der Halterung 2 zum Bewegen des Trennstücks 4 aufweist.

Jeder Antriebsstrang hat einen Pneumatikzylinder 51, der mit einer Zahnstange 52 verbunden ist, die auf den Führungsrollen 53 geführt ist und deren Zahnung in die Zahnung zweier Zahnrä­ der 54 eingreift. Von den Zahnrädern 54 ist jeweils eines auf den Wellenenden der Welle 55 und der Welle 56 befestigt, die jeweils konzentrisch zu einer Achse WA mit Lagerabschnitten 552 in der Halterung 2 gelagert sind (Fig. 3). Jede Welle 55 hat ein Mittenstück 551, das exzentrisch zur Achse WA ausgebildet ist. Auf dem Mittenstück 551 der beiden Wellen 55, 56 ist ein Hub­ teil 21 gelagert, an dem das Trennstück 4 mit seinem Rumpfstück 42 verschraubt ist.

Die Halterung 2 hat ein herausnehmbares Justierteil 22, an dem das Trennstück 3 mit seinem Rumpfstück 32 befestigt ist. Das Justierteil 22 ist mit mehreren Verschraubungen versehen, mit denen eine exakte Ausrichtung des Trennstücks 3 gegenüber dem Trennstück 4 in der Trennebene TR ermöglicht wird.

Die Zahnstangen 52 der beiden Antriebsstränge werden durch den Druck in den beiden Pneumatikzylindern 51 (nur einer eingezeich­ net) ausgelenkt und versetzen über die Zahnräder 54 die Wellen 55, 56 in eine Drehbewegung, durch die das exzentrisch gelager­ te Hubteil 21 das Trennstück 4 in Richtung des Trennstücks 3 mit relativ großer Kraft und geringem Hub bewegt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Trennen eines Leiterplattennutzens (1) mit zwei planparallelen Flächen (11, 12), bei dem (Verfahren) der Leiterplattennutzen (1) zwischen zwei Trennstücke (3, 4) mit jeweils einer keilförmigen Trennkante (31, 41) eingeführt wird und die Trennkanten (31, 41) der Trenn­ stücke (3, 4) aus einer Ausgangslage heraus in einer Trennebene (TR) parallel zueinander und aufeinander zu in eine Endlage bewegt werden, in der das Trennen des Leiterplattennutzens erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstücke nur so weit aufeinander zu bewegt werden, daß deren Trennkanten (31, 41) in der Endlage einander genau gegenüberliegend noch einen definierten Abstand voneinander aufweisen, und zwar derart, daß das Trennen des Leiterplattennutzens durch Brechen des Materials zwischen den Trennkanten (31, 41) erfolgt, daß das Trennen des Leiterplattennutzens (1) im Bereich von Nuten (13, 14) erfolgt, die an Flächen (11, 12) des Leiterplattennutzens (1) parallel zueinander in der Trennebene (TR) vorgesehen sind und in die die Trennkanten (31, 41) eingreifen, und daß die Trennkanten (31, 41) in der Ausgangslage einen Abstand (a) voneinander aufweisen, der kleiner ist als die Dicke des Leiterplattennutzens (1).

2. Vorrichtung zum Trennen eines Leiterplattennutzens (1) mit zwei planparallelen Flächen (11, 12), mit zwei jeweils eine keilförmige Trennkante (31, 41) aufweisenden Trennstücken (3, 4), zwischen die der Leiterplattennutzen (1) einführbar ist und von denen ein erstes Trennstück (3) stationär und ein zweites Trennstück (4) bewegbar an einer Halterung (2) vorgesehen ist, sowie mit einem Antrieb (5), mit dem das zweite Trennstück (4) mit seiner Trennkante (41) in einer Trennebene (TR) parallel zur Trennkante (31) des ersten Trennstückes (3) aus einer Ruhelage heraus in eine Endlage bewegbar ist, in der das Trennen des Leiterplattennutzens (1) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkanten (31, 41) in der Endlage einander in der Trennebene (TR) genau gegenüber­ liegend noch einen definierten Abstand voneinander derart aufweisen, daß das Trennen des Leiterplattennutzens durch Brechen des Materials zwischen den Trennkanten (31, 41) erfolgt, und daß die Trennkanten (31, 41) an der Aus­ gangslage einen Abstand (a) voneinander besitzen, der kleiner ist als die Dicke (d) des Leiterplattennutzens (1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Trennstück (4) mit einem Hubteil (21) der Halterung (2) verbunden ist, daß der Antrieb (5) mindestens einen Pneumatik-Zylinder (51) hat, der mindestens eine Zahnstange (52) bewegt, die über minde­ stens ein Zahnrad (54) wenigstens eine Welle (55) antreibt, die mit einem Lagerabschnitt (552) in der Halterung (2) konzentrisch zu einer Achse (WA) gelagert ist, und daß die Welle (55) ein zur Achse (WA) exzen­ trisches Mittenstück (551) hat, auf dem das Hubteil (21) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trennstück (3, 4) symmetrisch zur Trennebene (TR) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trennstück (3, 4) an der Trennkante zwei schräg­ winklig zueinander verlaufende Keilflächen (331, 332; 431, 432) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (331, 332; 431, 432) einen Winkel (w3, w4) von 20° zwischen sich einschließen.