DE3922056A1 - Vorrichtung zum behandeln von plattenfoermigen gegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von plat­ tenförmigen Gegenständen in einem flüssigen Medium, wobei die Vorrichtung ein das flüssige Medium enthaltendes Bad umfaßt, welches unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnete spaltar­ tige Ein- und/oder Austrittsöffnungen umfaßt, und wobei die Vorrichtung eine Transportvorrichtung zum Fördern der platten­ förmigen Gegenstände entlang eines im wesentlichen ebenen Transportweges durch die Ein- bzw. Austrittsöffnungen und das flüssige Medium im Bad hindurch umfaßt.

Solche Vorrichtungen sind beispielsweise als Ätzmaschinen zur Behandlung von Leiterplatten oder auch als Heißverzinnungs­ anlagen bekannt, bei denen ebenfalls Leiterplatten als platten­ förmige Gegenstände durch ein flüssiges Medium, welches hier von Lot gebildet wird, transportiert werden, um in diesem Fall einen Auftrag des Lotes auf die Leiterbahnen und/oder an den Durchkontaktierungsstellen zu erhalten.

Um eine gleichzeitige Behandlung der Ober- und Unterseiten der plattenförmigen Gegenstände, insbesondere der Leiterplatten, zu erreichen, ist es notwendig, daß die plattenförmigen Gegenstän­ de, in der folgenden Beschreibung und Diskussion verkürzt mit Leiterplatten bezeichnet, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des flüssigen Mediums in dem Behandlungsbad geführt werden.

Wegen der häufig anzutreffenden Empfindlichkeit bei der mecha­ nischen Beanspruchung der Leiterplatten wird der Transportweg der Leiterplatten möglichst in einer Ebene durchgeführt, wes­ halb dann zumindest die Ein- oder die Austrittsöffnung des Ba­ des unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des flüssigen Mediums im Badbehälter angeordnet sein muß.

Bei den bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen zum Behandeln von Leiterplatten in einem flüssigen Medium wurden die Ein- und Austrittsöffnungen durch Walzenpaare gebildet, die drehbar quer zur Transportrichtung angeordnet sind und zwischen sich nur eine Spaltöffnung freigeben, die der Dicke der Leiterplatte entspricht.

Da die Vorrichtungen zum Behandeln der Leiterplatten mit einem flüssigen Medium möglichst universell für alle vorkommenden Leiterplattengrößen einsetzbar sein sollen, war es notwendig, die Breite der Walzen und damit auch die Breite der Spaltöff­ nung bei der Ein- oder Austrittsöffnung so breit zu machen, daß die größte zu bearbeitende Leiterplatte ohne Behinderung in das Bad eingefördert bzw. aus dem Bad wieder herausgefördert werden konnte.

Bei wechselnden Breiten der zu behandelnden Leiterplatten blie­ ben dann die Spalte in mehr oder weniger großem Umfang beim Durchtritt einer Platte seitlich hiervon offen, und das flüssi­ ge Medium des Bades ist in mehr oder weniger großem Umfang aus dem Badbehälter ausgetreten und mußte über geeignete Fördervor­ richtungen wieder in das eigentliche Bad zurückgefördert wer­ den. Bei den heute üblichen Leiterplatten, insbesondere bei den Multi-Layer-Platten, kommen Plattenstärken bis zu 10 mm vor, die dann bei relativ geringen Plattenbreiten zu einem großen Verlust an flüssigem Medium in dem eigentlichen Badbehälter führen, der nur durch eine entsprechende Dimensionierung der Rückfördervorrichtungen für das flüssige Medium ausgeglichen werden kann.

Da die Kleinserienfertigung in der Leiterplattenproduktion im­ mer mehr an Bedeutung gewinnt, das heißt also auch die Flexibi­ lität in der Produktion verschiedener Leiterplatten in kurzen Zeitabständen, stellt sich ausgehend von der zuvor geschilder­ ten Problematik die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Behandeln von plattenförmigen Gegenständen in einem flüssigen Medium vorzuschlagen, bei der die Flüssigkeitsverluste aus dem Bad deutlich verringert sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschrie­ benen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ein- und/oder Austrittsöffnungen Abdichtelemente umfassen, welche von einer Schließ- in eine Offenposition beim Durchtritt der plattenför­ migen Gegenstände bewegbar sind und die weiterhin so ausgebil­ det sind, daß der sich in der Offenposition der Abdichtelemente ergebende Spalt in Höhe und Breite dem Querschnitt der durch­ tretenden Gegenstände im wesentlichen anpaßbar ist.

Konstruktiv besonders einfach sind solche Ausführungsformen, bei denen die, in Transportrichtung gesehen, vordere Kante der plattenförmigen Gegenstände, insbesondere der Leiterplatten, durch mechanischen Kontakt mit den Abdichtelementen diese in die Offenposition bewegt. Dies könnte zum Beispiel durch eine mechanische Abtastung der Plattenbreite und eine damit synchron laufende Einstellung der Spaltbreite geschehen. Als besonders günstig hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Abdichtelemente eine Vielzahl von um eine gemeinsame Achse quer zur Transport­ richtung verschwenkbare, parallel zueinander angeordnete Dich­ tungssegmente umfassen. Diese Dichtungssegmente ragen in der Schließposition in den Transportweg der Leiterplatten hinein und werden dadurch beim Weitertransport der Leiterplatten von der Plattenkante angehoben und in die Offenposition ver­ schwenkt. Die sich hierbei ergebende Spaltöffnung wird gleich­ zeitig von der Vorderkante der Leiterplatte abgedeckt, so daß es nur in unwesentlichem Umfang zu einem Austritt des flüssigen Mediums aus dem Bad kommt.

Als Gegenlager für die Abdichtelemente und als Bestandteil der Ein- bzw. Austrittsöffnungen empfiehlt es sich, eine, gege­ benenfalls antreibbare, quer zur Transportrichtung angeordnete bzw. Austrittsöffnungen die Leiterplatten unterstützt und gege­ benenfalls aktiv transportiert.

Die verschwenkbaren Dichtungssegmente liegen in ihrer Schließ­ position dichtend an der Walze an.

Um eine geringere Reibung zwischen den Dichtungssegmenten und damit eine leichtere Verschwenkbarkeit der Segmente zu errei­ chen, kann vorgesehen sein, daß die Dichtungssegmente in einem geringen seitlichen Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei ist darauf zu achten, daß die Oberflächenspannung der in dem Bad verwendeten flüssigen Medien gegenüber dem für die Dich­ tungssegmente verwendeten Material so groß ist, daß im wesent­ lichen keine Flüssigkeit durch die Spalte aus dem Bad austreten kann.

Bei einer der bevorzugten Ausführungsformen werden die Dich­ tungssegmente in ihrer Verschwenkbewegung in Richtung zur Schließposition hin, beispielsweise durch Federelemente, vorge­ spannt.

Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Schwenkachse der Dichtungssegmente in einem Abstand zum Schwerpunkt der Segmente angeordnet sein, so daß sich allein von dieser Anordnung her die Dichtungssegmente selbsttätig in Richtung zur Schließposi­ tion bewegen, wenn die spezifische Dichte des Segmentmaterials größer ist als die der in dem Bad enthaltenen Flüssigkeit.

Selbstverständlich kann die Schließwirkung der Dichtungssegmen­ te durch das Anbringen von Gewichten im Abstand zur Schwenkach­ se verstärkt werden. Alternativ hierzu wäre beispielsweise bei den Dichtungssegmenten, die an der Austrittsöffnung angeordnet sind, eine Hohlkammer vorstellbar, die an einem Ende der Seg­ mente einen Auftrieb in dem Medium bewirkt und damit ebenfalls zu einer Vergrößerung der Rückstellkraft der Dichtungssegmente in Richtung zur Schließposition hin führt.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung sind im folgenden an­ hand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine perspektivische Detailansicht einer Eintrittsöffnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine als Ganzes mit dem Bezugszeichen 10 gekenn­ zeichnete Vorrichtung zum Behandeln von plattenförmigen Gegen­ ständen in einem flüssigen Medium oder einer sogenannten Bad­ station, bei der plattenförmige Gegenstände 12, im folgenden kurz Leiterplatten genannt, über eine Transportvorrichtung 14 in einen Badbehälter 16 eingefördert werden. Die Transportebe­ ne, die durch die Transportvorrichtung 14 für die Leiterplatten 12 definiert wird, ist mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet (strichpunktierte Linie in Fig. 1 bzw. Flächendarstellung in Fig. 2).

Die Transportvorrichtung 14 besteht aus einer Vielzahl von Wal­ zenpaaren 20, 21, welche zum Teil angetrieben sind und zum Teil als Schleppwalzen mit den geförderten Leiterplatten mitlaufen.

Ein Eingangsbereich 22 der Badstation, der in Fig. 2 zusätzlich im Detail dargestellt ist, umfaßt Führungswalzen 28, 24, die übereinander angeordnet sind und den in die Badstation einlau­ fenden Leiterplatten 12 eine definierte Führung in Richtung zu einer Eintrittsöffnung 26 geben.

Die Eintrittsöffnung 26 umfaßt eine Walze 28, welche quer zur Transportrichtung und unterhalb der Transportebene 18 angeord­ net ist und die als Gegenlager für ein Abdichtelement 80 dient. Das Abdichtelement 30 umfaßt eine Vielzahl von Abdicht­ segmenten 32, welche um eine Achse 34 in einer zur Transport­ ebene 18 senkrechten Ebene verschwenkbar sind. Die Achse 34 ist dabei parallel zur Drehachse 36 der Walze 28 angeordnet.

Dadurch, daß die Dichtungssegmente 32 außerhalb ihres Schwer­ punktes drehbar von der Achse 34 gehalten sind, bewegen sich die dichtenden Enden 38 der Segmente 32 selbsttätig in Richtung zur darunterliegenden Walze 28 und bilden so eine Abdichtung der Eintrittsöffnung 26.

Der Flüssigkeitsspiegel im Badbehälter 16 ist mit dem Bezugs­ zeichen 40 gekennzeichnet und liegt oberhalb der Transportebene 18 und kann von dieser bis in etwa zu einem Abstand angehoben werden, der dem Durchmesser der Transportwalzen 20 bzw. Füh­ rungswalzen 28 entspricht.

Direkt anschließend an den Einlaufbereich können Zulaufdüsen 42 angeordnet sein, die die eintretenden Leiterplatten 12 mit fri­ schem Medium bespülen.

Die Grundform der Dichtungssegmente 82 kann den räumlichen Ge­ gebenheiten angepaßt werden und ist in den dargestellten Aus­ führungsformen als abgeschrägter Quader gezeigt. Die Abschrä­ gung hat den Vorteil, daß bei der Verschwenkbewegung der Dich­ tungssegmente 32 oberhalb der Transportebene nicht allzuviel Raum für die Ausweichbewegung der Segmente in die Offenstellung benötigt wird.

Die Dichtungssegmente können an ihren auf der Walze 28 auflie­ genden Enden 38 mit zusätzlichen Gewichten versehen sein, so daß die Segmente selbst aus einem relativ leichten Material hergestellt werden können und trotzdem, selbst bei einem Medium mit einem größeren spezifischen Gewicht, eine gute Abdichtwir­ kung erzielt wird. Bevorzugt wird jedoch ein Material für die Segmente 32, das von Haus aus eine Dichte aufweist, die um den Faktor 1,5 bis 2 größer ist als die Dichte des Mediums.

Auf der Auslaufseite der Badstation 16 ist eine Austrittsöff­ nung 44 angeordnet, welche im Prinzip analog zu der Eintritts­ öffnung 26 aufgebaut und ausgebildet ist. Eine Walze 46 bildet hier das Gegenlager für ein Abdichtelement 48, das sich aus Dichtungssegmenten 50 zusammensetzt, welche mit ihrem ver­ schwenkbaren Ende dichtend auf der Walze 46 aufliegen. Die Wal­ ze 46 grenzt mit ihrer Umfangsfläche unterhalb der Transport­ ebene 18 an die Wandung des Badbehälters 16 an und bildet im Bereich der Austrittsöffnung 44 zusammen mit dem Abdichtelement 48 den oberen Abschluß des Badbehälters 16. Eine entsprechende Anordnung und Auslegung der Eintrittsöffnung 26, bei der die Walze 28 in dichtendem Kontakt mit der Wandung des Badbehälters 16 steht, sorgt auf seiten der Eintrittsöffnung 26 dafür, daß dort ein Flüssigkeitsspiegel 40 bis über die Transportebene 18 hinaus aufrechterhalten werden kann.

Kurz vor der Austrittsöffnung 44 ist im Badbehälter 16 eine weitere Düse 52 angeordnet, über die sich eine definierte Zir­ kulation des flüssigen Mediums im Badbehälter 16 im Auslaufbe­ reich des Badbehälters herstellen läßt, so daß eine Spülung der die Behandlungsvorrichtung verlassenden Leiterplatten 12 er­ folgt.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, werden die Abdichtseg­ mente 32 (bzw. 50) durch eine sich in Transportrichtung (Pfeil A) bewegende Leiterplatte 12 aus ihrer Ruheposition, die gleichzeitig die Schließposition der Ein- und Austrittsöff­ nungen darstellt, in eine Offenposition bewegt. Die Verschwen­ kung der Abdichtsegmente 32, 50 erfolgt mechanisch durch das Einfahren der Leiterplatte 12 mit ihrer Vorderkante in die Ein- bzw. Austrittsöffnung 26, 44, wobei nur entsprechend der Breite der Leiterplatte eine Spaltöffnung freigegeben wird. Die rest­ lichen Segmente 32, 50 verbleiben in ihrer Ruhestellung und verhindern so ein übermäßiges Austreten der Flüssigkeit aus dem Badbehälter 16. Eine zufriedenstellende Abdichtwirkung wird beispielsweise mit Segmentbreiten (in Richtung quer zur Trans­ portrichtung gesehen) von ca. 1 cm erzielt. Mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung wird gleichzeitig neben einer optimalen Spaltbreite auch die optimale Spalthöhe eingestellt, da während dem Ein- bzw. Austreten der Leiterplatten 12 in bzw. aus dem Badbehälter 16 eine Spaltöffnung in der Höhe nur insofern frei­ gegeben wird, als dies dem Querschnitt der Leiterplatte 12 ent­ spricht.

Die nur noch unwesentlichen Anteile der austretenden Badflüs­ sigkeit werden in einem Auffangbecken (nicht dargestellt) auf­ gefangen und über eine Umwälzvorrichtung dem Badbehälter 16 er­ neut zugeführt. Dies bedeutet keinen größeren Aufwand, da eine Umwälzung der Badflüssigkeit im Badbehälter 16 in jedem Fall erforderlich ist.

Selbstverständlich ist vorstellbar, daß die Transportebene 18 gegenüber der Horizontalen leicht geneigt sein kann, so daß entweder nur die Eintrittsöffnung 26 oder die Austrittsöffnung 44 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 40 zu liegen kommt. In diesen Fällen ist jeweils nur im Bereich der Eintrittsöffnung (26) bzw. der Austrittsöffnung 44 eine Abdichtung in der erfin­ dungsgemäßen Weise erforderlich. Bevorzugt werden jedoch solche Vorrichtungen, bei denen die Transportebene im wesentlichen ho­ rizontal verläuft, da sich so eine einfache Eingliederung in restliche Produktionsprozesse und Behandlungsvorrichtungen, wie sie für die Herstellung von Leiterplatten benötigt werden, vor­ nehmen läßt.

Das flüssige Medium in dem Badbehälter 16 kann beispielsweise eine Ätzlösung sein, mit der überschüssige Kupferanteile von der Oberfläche der Leiterplatten abgeätzt werden, es kann je­ doch gänzlich andere Medien, wie zum Beispiel Flußmittel, ent­ halten oder aber flüssiges Lot, wie zum Beispiel bei einer Heißverzinnungsanlage.

Das Material, aus dem die Segmente 32, 50 hergestellt sind, richtet sich zum einen nach der Betriebstemperatur der Badsta­ tionen 10 und zum anderen natürlich nach der spezifischen Dich­ te des verwendeten flüssigen Mediums. Im Falle einer Heißver­ zinnungsanlage, wo das flüssige Medium eine relativ hohe Dichte aufweist, kann es empfehlenswert sein, die Dichtungssegmente 32, 50 in Richtung der Schließstellung vorzuspannen.

Bei der Ausgestaltung der Abdichtsegmente 32, 50 ist weiterhin wichtig, daß diese an der mit den Leiterplatten in Berührung kommenden Oberfläche eine möglichst geringe Oberflächenrau­ igkeit aufweisen, so daß Beschädigungen der durch die Ein­ tritts- bzw. Austrittsöffnung hindurchgleitenden Leiterplatten 12 an der Oberfläche möglichst vermieden werden.

In vielen Fällen, in denen flüssige Medien zum Einsatz gelan­ gen, kann als Material für die Abdichtsegmente 32, 50 ein ent­ sprechend ausgewählter Kunststoff verwendet werden. Hier beob­ achtet man häufig eine spezifische Dichte zwischen 1,5 und 2,0, so daß das Eigengewicht der Segmente für das selbsttätige Ver­ schwenken der Segmente in die Ruheposition und damit für die Abdichtwirkung ausreichend ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Behandeln von plattenförmigen Gegenständen in einem flüssigen Medium, wobei die Vorrichtung ein das flüssige Medium enthaltendes Bad mit unterhalb des Flüs­ sigkeitsspiegels angeordneten spaltartigen Ein- und/oder Austrittsöffnungen umfaßt, und wobei die Vorrichtung eine Transportvorrichtung umfaßt, zum Fördern der plattenförmi­ gen Gegenstände entlang eines im wesentlichen ebenen Transportweges durch die Ein- und/oder Austrittsöffnungen und das flüssige Medium im Bad hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und/oder Aus­ trittsöffnungen (26; 44) Abdichtelemente (30; 48) umfas­ sen, welche von einer Schließ- in eine Offenstellung beim Durchtritt der plattenförmigen Gegenstände (12) bewegbar sind und die weiterhin so ausgebildet sind, daß der sich in der Offenstellung der Abdichtelemente (30; 48) ergeben­ de Spalt in Höhe und Breite dem Querschnitt der durchtre­ tenden Gegenstände (12) im wesentlichen anpaßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente (30; 48) eine Vielzahl um eine gemein­ same Achse (34) verschwenkbarer, parallel zueinander ange­ ordneter Dichtungssegmente (32; 50) umfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ein- bzw. Austrittsöffnungen (26; 44) eine, gegebenenfalls antreibbare, Walze (28; 46) als Gegenlager für die Abdichtelemente (30; 48) umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbaren Abdichtelemente (30; 48) in der Schließstellung dichtend an der Walze (28; 46) anliegen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbaren Dich­ tungssegmente (32; 50) in einem geringen seitlichen Ab­ stand zueinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtelemente (30; 48) in Richtung zur Schließstellung vorgespannt sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (34) der Dichtungssegmente (32; 50) in einem Abstand zum Schwer­ punkt der Segmente (32; 50) angeordnet ist.