DE4222262A1 - Vorrichtung zum laminieren von kunststoffprodukten, insbesondere leiterplatten, pvc-folien, polycarbonatfolien und dergleichen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er durch eine Vakuumkammer der Firma Dynachem beschrieben wurde. Mit dieser bekannten Vorrichtung werden insbesondere Leiterplatten kaschiert, die bereits schon vorbefilmt sind, d. h. Leiterplatten die an der Ober- und Unterseite mit einem Filmabschnitt versehen sind.

Die Vakuumkammer besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Platten, die zwischen sich einen Zwischenraum bilden, der evakuierbar ist. In der Vakuumkammer sind zwei einander gegenüberliegende Preßmatten angeordnet, die jeweils mit einer Heizmatte verbunden sind. Die Preßmatten mit der daran befestigten Heizmatte sind durch Unterdruck gegeneinander bewegbar und lassen sich so gegeneinander anpressen.

Die zu laminierende Leiterplatte wird nun über ein später zu beschreibendes Transportsystem in die Vakuumkammer eingebracht und es wird dann in der mittleren Vakuumkammer, die zwischen den Preßmatten ausgebildet ist, zunächst Vakuum angelegt, so daß Lufteinschlüsse aus der befilmten Leiterplatte entfernt werden. Sonach werden dann die Preßmatten unter isostatischem Druck zur Anlage an die befilmte Leiterplatte gebracht und die Heizmatten werden geheizt, wodurch es dann zu der gewünschten Laminierung kommt.

Nachteil der bekannten Vorrichtung ist allerdings, daß die Einführung der befilmten Leiterplatte in die Vakuumkammer schwierig ist und mit Nachteilen behaftet ist. In bekannter Weise ist die Vakuumkammer zweiteilig ausgebaut, wobei die untere Platte in Transportrichtung bewegbar ist und in horizontaler Ebene verfahrbar ausgebildet ist, so daß die untere Platte aus der Vakuumkammer herausgefahren werden kann. Auf diese bereits schon beheizte, untere Platte wird nun die befilmte Leiterplatte aufgelegt, die untere Platte wird in Längsrichtung angetrieben solange, bis sie in Gegenüberstellung zu der oberen Platte kommt und sonach wird dann die Vakuumkammer geschlossen und der vorher beschriebene Laminiervorgang wird durchgeführt.

Nachteil dieses Transportsystems ist, daß die befilmte Leiterplatte auf die bereits schon beheizte untere Platte aufgelegt werden muß, wodurch der Nachteil besteht, daß diese Leiterplatte bereits schon vorgeheizt wird und diese Vorheizung stört die spätere Entgasung in der Vakuumkammer.

Weiterer Nachteil ist, daß die untere Platte relativ große Strahlungs- und Wärmeverluste hat und hierdurch ein unökonomischer Betrieb der Vorrichtung gegeben ist.

Im übrigen ist kein Durchlaufbetrieb gegeben, d. h. es muß von Hand die zu kaschierende Leiterplatte zunächst auf die untere Platte aufgelegt werden und nach erfolgtem Laminiervorgang muß die fertig laminierte Leiterplatte wieder von der unteren Platte entnommen werden, wodurch Handhabungsschwierigkeiten bestehen, denn diese Leiterplatte ist heiß und nur schwer anzufassen.

Im übrigen besteht der Nachteil, daß der Verschiebeantrieb für die untere Platte relativ aufwendig ist und hierdurch die Herstellungskosten der bekannten Vorrichtung stark erhöht sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß unter Aufwendung geringerer Herstellungskosten ein Durchlaufbetrieb möglich ist und daß eine sicherere und vollständigere Entgasung gewährleistet ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung durch die technische Lehre des Schutzanspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist nun, daß ein Durchlaufbetrieb dadurch gewährleistet wird, daß die vorbefilmte Leiterplatte auf ein dünnes durch- oder umlaufendes Transportband aufgelegt wird, mit dem diese Leiterplatte in die Vakuumkammer hineintransportiert wird. Es bedarf also keiner umfangreicher Verschiebeantriebe mehr für eine der Hälften der Vakuumkammer, denn nach der vorliegenden Erfindung muß die Vakuumkammer deshalb nur zu öffnen und zu schließen sein, was beim Stand der Technik ebenfalls bereits schon notwendig war. Nach der Erfindung entfällt also der vorher beschriebene relativ aufwendige Verschiebeantrieb.

Mit der Anordnung eines durch- oder umlaufenden Transportbandes ergibt sich aber noch der weitere wesentliche Vorteil, daß die vorbefilmte Leiterplatte sozusagen freischwebend in dem Zwischenraum zwischen den beiden beheizten Platten der Vakuumkammer eingebracht werden kann. Damit besteht nun nicht mehr der Nachteil, daß die vorbefilmte Leiterplatte auf die bereits schon beheizte untere Platte der Vakuumkammer aufgelegt wird, wodurch bereits schon beim Stand der Technik der Laminiervorgang eingeleitet wird, bevor diese vorbefilmte Leiterplatte überhaupt richtig entgast ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird also durch das "freischwebende" Einbringen der vorbefilmten Leiterplatte, die auf einem durch- oder umlaufenden Transportband liegt, der Vorteil erzielt, daß zunächst eine vorschriftsmäßige Entgasung im Vakuum stattfinden kann, bevor die vorbefilmte Leiterplatte dann erst mit beheizten Flächen der oberen und unteren Platten in Berührung gebracht wird.

Mit der gegebenen technischen Lehre besteht dann ebenso der Vorteil, daß eine leichte Abführung des fertiggestellten Produktes aus der Vakuumkammer gegeben ist. Es erfolgt nämlich ein Durchlaufbetrieb, d. h. von der einen Seite wird das zu laminierende Produkt in die Vakuumkammer eingeführt; diese Vakuumkammer wird dann geschlossen und der Laminiervorgang wird eingeleitet, wonach nach erfolgter Laminierung die Vakuumkammer geöffnet wird und das Produkt an der anderen Seite der Vakuumkammer aus dieser entfernt wird. Es besteht daher nicht mehr die Notwendigkeit, daß heiße Produkt anzufassen, um es von Hand an einen anderen Ort zu verbringen.

Im übrigen besteht der Vorteil, daß aufgrund der einfacheren Ausbildung der Platten, die der Vakuumkammer zugeordnet sind, nun auch die Möglichkeit besteht, diese Platten zu kühlen. Damit besteht der Vorteil, daß man in der Vakuumkammer nach dem Heizvorgang einen Kühlvorgang durchführen kann, wodurch nun erstmals formempfindliche Laminierprodukte wie z. B. PVC-Folien, Polyäthylen-Folien und dergleichen formstabil laminieren kann, ohne daß ein Verzug zu befürchten ist. Bei derartigen Produkten muß nämlich nach der Durchführung des Laminiervorganges sofort nachfolgend eine Kühlung stattfinden, um den Laminiervorgang abzuschließen und um zu vermeiden, daß die Schichten sich gegeneinander verschieben. Eine derartige Abkühlung kann neuerungsgemäß sofort in der Vakuumkammer stattfinden, wobei der Preßdruck noch angelegt bleibt.

Es wird hierbei bevorzugt, wenn als umlaufendes oder durchlaufendes Transportband eine 12-36 Mikrometer dicke Polyesterfolie verwendet wird bzw. Folien, die keine Verschmelzung mit der vorkaschierten Leiterplatte eingehen.

Derartige Folien können einmalig oder mehrmalig verwendet werden und werden von entsprechenden Wickelspulen abgewickelt, wobei - wie dargestellt - ein Durchlauf- oder ein Umlaufbetrieb möglich ist.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß statt eines dünnen Transportbandes deren zwei verwendet werden, wobei die beiden Transportbänder parallel in dichtem Abstand zueinander angeordnet werden und synchron angetrieben werden und zwischen sich einen Zwischenraum bilden, in dem das zu laminierende Produkt eingelegt wird. Damit besteht der Vorteil, daß das zu laminierende Produkt plan in der Arbeitsebene gehalten wird und sich nicht unzulässig verwölben kann.

Der Vorteil bei der Verwendung derartiger Folien besteht im übrigen darin, daß diese Folien eine nur geringe Wärmekapazität haben, so daß die Wärmeverluste beim Betrieb einer derartigen Vorrichtung wesentlich geringer sind als die Wärmeverluste bei den Vorrichtungen des Standes der Technik.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 Detaildarstellung der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Maschinengestell 1, an dem seitlich Auflageplatten 2, 3 eingehängt sind, an deren freien Enden jeweils Umlenkrollen 9 angeordnet sind. Unterhalb der Auflageplatten 2, 3 sind Wickelspulen 4, 5 angeordnet, wobei von der einen Wickelspule 4 das Trägerband 8 in Pfeilrichtung 6 abgewickelt wird und auf die andere Wickelspule 5 in Pfeilrichtung 7 aufgespult wird. Das Trägerband 8 läuft somit über die Auflageplatten 2, 3 und bildet somit eine Arbeitsebene 12, auf welcher das Laminier-Paket 31 (Fig. 2) aufgelegt wird. Mit dem entsprechenden Drehantrieb der Wickelspulen 4, 5 wird das Laminier-Paket 31 in Pfeilrichtung 35 in die Vakuumbox 36 hineintransportiert. Hierbei ist die Vakuumkammer geöffnet. Die Vakuumbox 36 besteht im wesentlichen aus einer unteren Platte 10, die heb- und senkbar ausgebildet ist, sowie aus einer feststehenden, oberen Platte 15. Die untere Platte 10 ist in Fig. 1 dadurch abgesenkt, daß die Kolbenstangen 14 von zwei Kolben-Zylindereinheiten 13 fest mit der oberen, feststehenden Platte 15 verbunden sind und die jeweilige Zylindereinheit die untere Platte 10 trägt. Mit Beaufschlagung der Kolben-Zylindereinheiten 13 wird somit die untere Platte 10 in Pfeilrichtung 11 angehoben und die Vakuumbox 36 wird damit geschlossen.

In der in Fig. 1 dargestellten geöffneten Stellung wird somit das Laminier-Paket 31 in Pfeilrichtung 35 in die geöffnete Vakuumbox 36 hineintransportiert und liegt dort vergleichsweise freischwebend auf dem Trägerband 8 auf. Das Laminier-Paket 31 kommt somit vorteilhaft weder mit der beheizten oberen Platte 15 noch mit der beheizten unteren Platte 10 in Berührung.

Durch die Beaufschlagung der Kolben-Zylindereinheiten 13 wird die untere Platte 10 in Pfeilrichtung 11 angehoben und die Vakuumbox 36 wird somit geschlossen. Der Taktantrieb für die Wickelspulen 4, 5 wird dann ausgeschaltet.

Zur Versteifung der unteren und oberen Platte 15, 10 sind entsprechende Versteifungsbleche 34 vorgesehen.

Insgesamt werden drei verschiedene Vakuumkammern 25, 26, 27 in der Vakuumbox 36 gebildet.

Der genauere Aufbau ergibt sich aus Fig. 2.

An der Unterseite der oberen Platte 15 ist hierbei ein umlaufender, in sich geschlossener Rahmen 16 befestigt, der seinerseits eine Heizmatte 21 mit einer darunter liegenden Preßmatte 19 befestigt.

Der gleiche Aufbau ergibt sich für die untere Platte 10, an der ebenfalls ein unterer, umlaufender und in sich geschlossener Rahmen 17 vorhanden ist, der ebenfalls eine untere Heizmatte 22 und eine untere Preßmatte 20 befestigt.

Im Zwischenraum zwischen jeweils einer Heizmatte 21, 22 und der zugeordneten Innenseite der Platte 10, 15 ist jeweils eine Vakuumkammer 25, 26 ausgebildet. Beide Vakuumkammern 25, 26 sind über entsprechende Stutzen 23, 24 evakuierbar und belüftbar.

Die lüftschlüssige Verbindung erfolgt hierbei gemäß Fig. 1 über Vakuumanschlüsse 32, in welche gleichzeitig vakuumdicht Kabelanschlüsse 33 geführt sind, welche Kabelanschlüsse zur Heizungsversorgung der Heizmatten 21, 22 dienen.

Im Zwischenraum zwischen den Preßmatten 19, 20 wird eine mittlere Vakuumkammer 27 ausgebildet, welche von dem Trägerband 8 durchsetzt ist und auf dem das Laminier-Paket 31 liegt.

Der luftdichte Abschluß der mittleren Vakuumkammer 27 erfolgt dadurch, daß im Bereich der einander gegenüberliegenden Schenkel der Rahmen 16, 17 O-Ringpaare 18 vorgesehen sind, die dichtend aufeinander liegen. Auf diese Weise wird zuverlässig das dünne Trägerband 8 in der mittleren Vakuumkammer 27 abgedichtet.

Nach dem Schließen der Vakuumbox 36 wird zunächst vorausgesetzt, daß in der oberen und unteren Vakuumkammer 25, 26 Unterdruck herrscht, welcher die Heiz- und Preßmatten 19-22 jeweils an den Unterseiten der Platten 10,, 15 festhält. Dadurch ergibt sich eine relativ große mittlere Vakuumkammer 27, in der das Laminier-Paket 31 angeordnet ist, ohne daß dies in Berührung mit den beheizten Preßmatten 19, 20 gelangt.

In diesem Funktionszustand wird zunächst über den Anschluß 30 die mittlere Vakuumkammer 27 evakuiert.

Aus Vereinfachungsgründen ist hierbei vorgesehen, daß der Anschluß 30 als Spannschraube ausgebildet ist, wobei eine Anzahl von Spannschrauben 28, welche jeweils die Rahmen 16, 17 mit den entsprechenden Platten 10, 15 verbinden, mit Bohrungen 29 versehen sind, an welchen die Anschlüsse 30 für den Anschluß des Vakuums angeschlossen sind.

Es wird also zunächst die mittlere Vakuumkammer 27 evakuiert, wodurch es zu einer einwandfreien Ausgasung der Lufteinschlüsse im Laminier-Paket 31 kommt, ohne daß dieses Laminier-Paket bereits schon in unzulässiger Weise mit den beheizten Preßmatten 19, 20 in Berührung gelangt.

Nach einer gewissen Zeit werden über entsprechende Reduzierventile die Anschlüsse 32 belüftet, wodurch das Vakuum in den Vakuumkammern 25, 26 entfernt wird und sich die beheizten Preßmatten 19, 20 unter hohen isostatischem Druck ganzflächig an den Ober- und Unterseiten des Laminier-Paketes 31 anlegen. Damit besteht der Vorteil, daß eine gleichmäßige Preßkrafteinleitung auf die Ober- und Unterseiten des Laminier-Paketes 31 gewährleistet wird, was mit starren Preßplatten nicht möglich wäre.

Gleichzeitig bleibt das Vakuum in der mittleren Vakuumkammer 27 aufrechterhalten.

Die beheizten Preßmatten 19, 20 werden über eine vorbestimmte Zeit hinweg in isostatischer Druckaufbringung an dem Laminier-Paket 31 in Kontakt gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit wird Vakuum an die Stutzen 23, 24 angelegt und gleichzeitig wird über den Anschluß 30 belüftet, so daß die Preßmatten 19, 20 sich wieder an den Innenseiten der Platten 10, 15 anlegen und gleichzeitig die mittlere Vakuumkammer 27 sich wieder vergrößert und das Laminier-Paket 31 von den Preßmatten 19, 20 freikommt. Es werden dann die Kolben-Zylindereinheiten 13 angesteuert, wodurch die untere Platte 10 abgesenkt wird und aus der geöffneten Kammer wird nun durch Einschalten des Antriebes für die Wickelspulen 4, 5 das fertig laminierte Laminier-Paket 31 in Pfeilrichtung 35 heraustransportiert.

Wichtig ist bei der vorliegenden Erfindung, daß nun nach Ablauf des Laminiervorganges die Möglichkeit besteht, die Platten 10, 15 zu kühlen, um das in der mittleren Vakuumkammer 27 lagernde Laminier-Paket 31 noch in der Vakuumbox 36 abzukühlen und hierdurch eine überlegene Formstabilität, insbesondere bei der Verarbeitung von PVC- und Polyester-Folien, zu erreichen.

Durch die Verwendung eines sehr dünnen Trägerbandes 8 gelingt mit den hier beschriebenen 0-Ringpaaren 18 eine einwandfreie Abdichtung der Vakuumbox 36 nach außen.

Es besteht im übrigen der Vorteil, daß dadurch die Vakuumkammer sehr klein gehalten werden kann und die Evakuierzeiten und die Zykluszeiten damit ebenfalls verkürzt werden können. Das durchlaufende Transportband ermöglicht die Beladung von vorne und die fertig laminierte Platte wird wahlweise hinten oder vorne aus der Vakuumbox 36 gefahren. Der Vorteil dabei ist die extrem geringe Wärmekapazität des Trägerbandes 8 und damit gute Hantierbarkeit, geringer Energieverbrauch und kurze Zykluszeiten.

Bei der Verwendung von zwei extrem dünnen Trägerbändern 8, die durch die Vakuumkammer geführt werden können, ergeben sich die gleichen vorher beschriebenen Vorteile. Zusätzlich ist bei diesem Doppelband-Transport der Vorteil gegeben, daß auch extrem kritische, vorkaschierte Platten in die Vakuumbox 36 eingebracht werden können.

Ebenso ist es in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß statt der Belüftung der evakuierten Vakuumkammern 25, 26 zum Zweck der isostatischen Druckaufbringung noch zusätzlich Preßluft in die Vakuumkammern 25, 26 eingeführt werden kann, um den isostatischen Anpreßdruck der Preßmatte 19, 20 auf das Laminier-Paket 31 zu verstärken.

Zusätzlich kann es vorgesehen sein, die aus Gummi bestehenden Preßmatten 19, 20 mit einer zusätzlichen Gewebeeinlage zu versehen, um die Formstabilität dieser Preßmatten zu gewährleisten.

Zeichnungs-Legende

 1 Maschinengestell
 2 Auflageplatte
 3 Auflageplatte
 4 Wickelspule
 5 Wickelspule
 6 Pfeilrichtung
 7 Pfeilrichtung
 8 Trägerband
 9 Umlenkrolle
10 untere Platte
11 Pfeilrichtung
12 Arbeitsebene
13 Kolben-Zylinder-Einheit
14 Kolbenstange
15 obere Platte
16 Rahmen (oben)
17 Rahmen (unten)
18 O-Ring-Paar
19 Preßmatte (oben)
20 Preßmatte (unten)
21 Heizmatte (oben)
22 Heizmatte (unten)
23 Stutzen (oben)
24 Stutzen (unten)
25 obere Vakuumkammer
26 untere Vakuumkammer
27 mittlere Vakuumkammer
28 Spannschraube
29 Bohrung
30 Anschluß
31 Laminierpaket
32 Vakuum-Anschluß
33 Kabelanschluß
34 Versteifungsblech
35 Pfeilrichtung
36 Vakuumbox

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Laminieren von Kunststoffprodukten, insbesondere Leiterplatten, PVC-Folien, Polykarbonatfolien und dergleichen, wobei eine Vakuumkammer mit zwei einander gegenüberliegenden Platten vorgesehen ist, wobei eine Platte in Preß-Stellung verfahrbar ausgebildet ist und in der Vakuumkammer an den Platten einander gegenüberliegend Preßmatten angeordnet sind, die jeweils mit einer Heizmatte verbunden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorbefilmte Leiterplatte als Laminierpaket (31) im Durchlaufbetrieb auf ein dünnes durch- oder umlaufendes Trägerband (8) aufgelegt und in die Vakuumkammer (36) ohne Berührung der beheizten Platten (10, 15) hineintransportiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als um- oder durchlaufendes Trägerband (8) eine 12 bis 36 µ dicke Polyesterfolie vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dünne Transportbänder (8) parallel in dichtem Abstand voneinander vorgesehen sind, wobei ein synchroner Antrieb erfolgt und das zu laminierende Produkt in den Zwischenraum zwischen den Transportbändern (8) eingelegt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Maschinengestell (1) mit seitlichen Auflageplatten (2, 3) beinhaltet, wobei unterhalb der Auflageplatten (2, 3) Wickelspulen (4, 5) für das Trägerband (8) angeordnet sind, wodurch zwischen den beheizten Platten eine berührungsfreie Arbeitsebene (12) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumbox oder Kammer (36) vorgesehen ist, die beheizte Platten (10, 15) aufweist und die untere Platte (10) heb- und senkbar ausgebildet ist, wobei Kolbenstangen (14) von zwei Kolbenzylindereinheiten (13) mit der oberen feststehenden Platte (15) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sehr kleine Vakuumbox oder Kammer (36) ausgebildet wird, wobei Weichgummi das sehr dünne Trägerband (8) abdichtet und in Preß-Stellung in der Vakuumkammer (36) drei einzelne, voneinander unabhängige, Vakuumkammern (25, 26, 27) gebildet werden, wobei in der mittleren Vakuumkammer (27) das zu laminierende Produkt angeordnet ist und die oberen und unteren Vakuumkammern (25, 26) zunächst mit Unterdruck beaufschlagt sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle oder zusätzlich zu den Hubzylindereinheiten (13) eine isostatische Druckaufbringung erfolgt, wobei die oberen und unteren Vakuumkammern (25, 26) über ein Drosselventil langsam belüftet werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur isostatischen Druckaufbringung die oberen und unteren Vakuumkammern (25, 26) mit Druck beaufschlagt werden, wodurch eine höhere Flächenpressung ermöglicht wird.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die umlaufenden Transportbänder (8) bzw. die Heiz- und Preßmatten (19, 20, 21, 22) aus einer speziellen Gummimischung mit eingebettetem Gewebe bestehen.