DE4014167A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen fluessiger beschichtungen auf die oberflaeche von leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Aufbringen von flüssigen Beschichtungen auf die Oberfläche von Leiterplatten.

Die Herstellung von Leiterplatten erfordert eine Anzahl von Schritten, um das gewünschte Endprodukt zu bilden, da die Platte in Wirklichkeit eine vielschichtige Konfigura­ tion aus Leitungen, Widerstandsschichten, Lötmasken und dergleichen darstellt. Unabhängig von dem Herstellungsver­ fahren erfordert indessen das flüssige Beschichten ein Trocknen, bevor weitere Verfahrensschritte auf die Plat­ tenfläche an den verschiedenen Punkten im Verfahren ange­ wendet werden.

Eine besondere Beschichtung, die bei der Herstellung von hochwertigen Leiterplatten verwendet wird, ist eine Löt­ maske, die dazu dient, ein Überbrücken der Schaltung wäh­ rend des Lötens zu verhindern und die gegenüber Lösungs­ mitteln, chemischen und Fließmitteln beständig sein muß. Der Einfachheit halber richtet sich die folgende Beschrei­ bung auf dieses besondere Material und seine Aufbringung auf die Platte mittels konventioneller Siebdrucktechniken, obwohl dem Fachmann klar ist, daß andere Flüssigkeiten und andere Anwendungsverfahren ebenfalls eingesetzt werden können.

Grundsätzlich schließt die Siebdrucktechnik das Quetschen einer Verbindung durch die offenen Maschen eines gestreckten Materialstücks, z.B. aus Draht, auf ein bedruckbares Sub­ strat ein. Das Sieb ist teilweise von einem Maskenmaterial bedeckt oder blockiert, um das gewünschte Muster auf dem bedruckbaren Substrat zu formen. Das Maskierungsmaterial kann in einfacher Weise von einem Schablonen- oder einem getrockneten Lack, Shellack oder Leim gebildet sein. So­ bald das Sieb teilweise durch das Markierungsmaterial be­ deckt oder blockiert ist, wird es fest an einem Rahmen ge­ halten und über dem gewünschten Substrat positioniert. Die Beschichtungsverbindung wird dann auf das Sieb gegossen und mit einem Gummiquetscher durch die offenen Bereiche gequetscht. Danach wird der Rahmen entfernt und das be­ schichtete Substrat getrocknet. Dieses Verfahren wird dann für die andere Seite der Platte wiederholt.

Es ist wichtig, wenn nach einem gewünschten Muster vorge­ gangen wird, daß die Substanz nicht aus den vorgegebenen Bereichen, die durch die offenen Bereiche des Siebes ge­ bildet sind, nach außen fließt oder leckt, vielmehr genau dem Bild folgt, das auf dem Sieb gebildet ist und es re­ produziert. Diese bekannten Techniken zur Herstellung von Siebbeschichtungen sind zum Beispiel in dem US-Patent 42 92 230 beschrieben, auf das hiermit Bezug genommen wird.

Wie oben erwähnt und durch die Hersteller von Siebdruck­ substanzen, z.B. fotobildnerische Lötmasken, angegeben, wird das Material auf eine Seite der Leiterplatte aufge­ bracht, in einem Ofen getrocknet. Danach wird der Vorgang für die andere Seite der Platte wiederholt. Beide Seiten können nicht gleichzeitig hergestellt werden, da die sieb­ bedruckte Platte feucht ist und getrocknet werden muß, be­ vor sie umgedreht und auf der anderen Seite beschichtet werden kann.

Neben dem Nachteil, zwei Trocknungszyklen und zugehörige Verfahrensschritte durchführen zu müssen, tritt der weite­ re Nachteil, daß eine Seite notwendigerweise zwei Trock­ nungszyklen unterworfen ist und, falls nicht dafür gesorgt wird, die Trocknungstemperatur und die Dauer der Trocknung zu kontrollieren, kann der nachfolgende Verfahrenszyklus, bei dem die Lötmaske von den Bereichen, wie sie von der Leiterplattenvorlage bestimmt sind, zu entfernen, nicht erfolgreich sein kann; ein Rest kann an der Oberfläche verbleiben, das reines Kupfer erfordert.

Es ist eine Anzahl von Patenten erteilt worden, die sich dem Problem des Beschichtens der Oberflächen von Platten zuwenden, doch diese erfordern komplizierte Maschinen und komplizierte Verfahren. Zum Beispiel verwendet das US-Pa­ tent 46 00 601 eine Vorrichtung, in der eine geneigte Platte durch einen Beschichtungsflüssigkeits-Regen be­ wegt wird; danach wird die Platte geschwenkt und die an­ dere Seite der geneigten Platte wird durch den Regen ge­ fördert. Das US-Patent 46 78 531 beschreibt das Siebdruc­ ken einer elektrischen Herstellungssubstanz auf die Ober­ fläche eines Substrats, an dem eine Vorrichtung von eini­ gem Gewicht im Verhältnis zur Dicke des Siebes vorher an­ gebracht wird. Das US-Patent 44 36 806 bezieht sich auf die Herstellung eines Widerstandsmusters auf einer Leiter­ platte und verwendet ein Fotowerkzeug in Übereinstimmung mit dem Herstellen der Leiterplatte während das Bild noch feucht ist. Das ungehärtete Polymer, das flüssig bleibt, wird nach dem Abbilden entfernt, so daß die Platte durch Widerstandsätzen, Widerstandstechniken oder durch Löt­ maskentechniken weiterbearbeitet werden kann. Das US-Pa­ tent 40 31 268 offenbart ein Verfahren zum Aufsprühen ei­ nes metallischen Musters auf das Substrat, wobei eine Schablone benutzt wird.

Jedoch besteht nach wie vor das Bedürfnis nach einem Ver­ fahren zum Herstellen von Leiterplatten auf effiziente und ökonomische Art und Weise.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Aufbringen von flüs­ siger Beschichtung nacheinander auf beide Flächen von Lei­ terplatten vor, wobei die Beschichtungen in einer einzigen Trockenstufe getrocknet werden.

Die Erfindung sieht auch einen Gegenstand zur Herstellung vor, der zum Aufbringen von flüssigen Beschichtungen auf Leiterplatten verwendet werden kann.

Diese und andere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Be­ schreibung und der dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es wird ein Verfahren zum Aufbringen von flüssigen Be­ schichtungen, z.B. Lötmasken, vorgesehen, die nacheinander auf beide Oberflächen des Substrats einer Leiterplatte aufgebracht werden, wodurch nur ein Trocknungszyklus zum Trocknen der flüssigen Beschichtung notwendig wird. Gene­ rell bezieht sich das Verfahren auf das Aufbringen einer Beschichtung auf eine Seite des Substrats, auf das Auf­ bringen einer isolierenden Gegenplatte auf das beschichte­ te Substrat, die Öffnungen entsprechend den beschichteten Teilen des Substrats aufweist und einen Abstand vorsieht zwischen den beschichteten Teilen und der anderen Seite der Gegenplatte. Ferner sieht das Verfahren ein Umdrehen des Substrats und der Gegenplatte vor, das Aufbringen ei­ ner Beschichtung auf die andere Seite des Substrats und nachfolgend das Trocknen des Substrats.

Die isolierende Gegenplatte zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sieht entsprechende Öffnungen vor, die den beschichteten Bereichen der Substrate entsprechen und die von ausreichender Dicke ist, um eine ausreichende Abstützung des Substrats vorzusehen wenn es umgekehrt und auf der gegenüberliegenden Seite beschichtet wird. Es kann beliebiges geeignetes Material verwendet werden, z.B. Kunststoff.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht in Explosions­ darstellung einer isolierenden Gegenplatte und ei­ nes einseitig beschichteten Substrats mit einem Siebdrucker auf der anderen Seite des Substrats.

Fig. 2A und 2B sind perspektivische Ansichten von anderen isolierenden Gegenplatten nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine isolierende Gegenplatte 10 dargestellt aus einem Material, das geeignet ist, als Abstützung für das Siebbedrucken des Substrats 12 zu dienen. Es weist Öffnungen 11 auf, die Leiterplatten 13 entsprechen, die im Siebdruckverfahren auf das Substrat aufgebracht sind. In der Figur sind vier Leiterplatten vorbereitet, und es ist klar, daß eine beliebige Anzahl von Öffnungen und gedruck­ ten Leiterplatten 13 vorgesehen werden kann, vorausge­ setzt, daß mindestens so viel Öffnungen 11 wie Leiterplat­ ten 13 vorgesehen sind.

Die Leiterplatten 13 enthalten eine Schaltung 14 und durchgehende Löcher 15. Sie können auch andere Beschich­ tungen oder Schichten (nicht gezeigt) enthalten. Die iso­ lierende Gegenplatte 10 kann von beliebiger Höhe sein und ist abstützend und höher als die Leiterplattenbeschichtung 13 auf dem Substrat 12.

Ein Drucksieb 16 ist auf dem Substrat 12 angeordnet, wobei das Sieb in einer Position ist, um eine Beschichtung auf die Seite des Substrats aufzubringen. Nach dem Siebbedruc­ ken der zweiten Seite des Substrats wird das Sieb 16 ent­ fernt und das Substrat 12, das nun auf beiden Seiten mit einer feuchten, flüssigen Beschichtung beschichtet ist, wird von der Gegenplatte 10 entfernt und getrocknet.

In den Fig. 2A und 2B sind zwei andere isolierende Ge­ genplatten 17 und 21 gezeigt. Die Druckplatte 17 in Fig. 2A ist ähnlich der Platte 10 mit der Ausnahme, daß sie hohl ist und Öffnungen 19 aufweist, die mit einem Substrat, das auf die Platte 17 gelegt wird, kommunizieren. 20 ist eine Leitung für ein Vakuum oder ein anderes Mittel, das dazu dient, das Substrat an seinem Platz zu halten, wenn es auf die Druckplatte 17 aufgelegt wird, wonach das Va­ kuum aufgebracht wird.

Fig. 2B zeigt eine andere Druckplatte 21, die ebenfalls mit Vakuum betrieben wird, das über 23 angelegt und über Öffnungen 22 wirkt. Während der Anwendung wird ein Sub­ strat, wie Substrat 12 auf die Platte 21 gelegt und durch Aufbringen von Vakuum an Ort und Stelle gehalten, während die andere Seite des Substrats im Siebdruckverfahren be­ druckt wird. Wie erkennbar, findet bei jeder Ausgestaltung der Druckplatte Berücksichtigung, daß die siebbedruckte Fläche nicht mit irgendeinem Teil der Platte in Berührung kommt.

Es können auch Ausrichtstifte verwendet werden, um die isolierende Gegendruckplatte und das zu beschichtende Sub­ strat gegeneinander auszurichten.

Es ist offensichtlich, daß viele Änderungen und Modifizie­ rungen vieler der hier beschriebenen Merkmale vorgenommen werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Es ist daher auch offensichtlich, daß die vorn stehende Beschreibung die Erfindung nur erläutert, nicht jedoch be­ schränkt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Aufbringen von flüssigen Schichten nach­ einander auf beide Seiten eines Substrats für eine Lei­ terplatte, wodurch nur ein Trocknungszyklus nötig wird, um die flüssige Beschichtung zu trocknen, gekennzeich­ net durch folgende Schritte:
Aufbringen der Beschichtung auf eine Seite des Sub­ strats
Aufbringen einer isolierenden Gegenplatte auf das beschichtete Substrat, wobei die Gegenplatte Öffnun­ gen aufweist entsprechend den beschichteten Ab­ schnitten des Substrats, wobei ein Abstand zwischen den beschichteten Abschnitten und der gegenüberlie­ genden Seite der Gegendruckplatte vorgesehen ist
Umdrehen von Substrat und Gegenplatte,
Aufbringen einer Beschichtung auf die andere Seite des Substrats
Trocknen des beschichteten Substrats.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Druckplatte hohl ist und Öffnungen auf­ weist, die mit dem darauf plazierten Substrat kommuni­ zieren, wobei die Öffnungen das Substrat an Ort und Stelle halten, wenn das beschichtete Substrat auf die Platte aufgelegt und ein Vakuum aufgebracht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine iso­ lierende Gegenplatte vorgesehen ist, die Öffnungen auf­ weist entsprechend den beschichteten Teilen der Platte und die einen Abstand zwischen den beschichteten Teilen und der gegenüberliegenden Seite der Platte herstellt.