DE4300012C2 - Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Lackierung einer mit Bauteilen unterschiedlicher Höhe bestückten Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Lackierung einer mit Bauteilen unterschiedlicher Höhe be­ stückten Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrich­ tung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Um Leiterplatten, die mit Bauteilen unterschiedlicher Höhe bestückt sind, vor Feuchtigkeit, Schmutz, Staub und elek­ trischen Kriechströmen zu schützen, ist es seit langem be­ kannt, diese mit einer dünnen isolierenden Lackschicht zu überziehen. Dabei ist es erforderlich, einige Bauteile, wie z. B. Potentiometer, Drehkondensatoren, Anzeigen usw., von der Lackierung auszunehmen, da diese Bauteile bei­ spielsweise für nachträglich vorzunehmende Abstimmungen oder Einstellungen von außen frei zugänglich oder einseh­ bar sein müssen.

ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vor­ richtung sind aus EP 347 058 A2 bekannt. Dabei wird eine mit Bauteilen unterschiedlicher Höhe bestückte Leiter­ platte mit einer über der Leiterplatte bewegten Düse lackiert, welche einen Lackstrahl auf die bestückte Lei­ terplatte abgibt. Um Bauteile auf der Leiterplatte von der Lackierung auszusparen, wird die Düse durch eine Steuerung geöffnet und geschlossen und dadurch der Lackstrahl unter­ brochen, während die Düse weiterbewegt wird.

Die Düse muß mit einer relativ hohen Geschwindigkeit über die Leiterplatte bewegt werden, da sonst zu viel Lackier­ flüssigkeit auf die bestückte Leiterplatte aufgebracht wird. Darüber hinaus muß die Düse, da sie über die am höchsten über die Leiterplattenoberfläche ragenden Bautei­ le hinwegbewegt werden muß, in einem Abstand von der Lei­ terplattenoberfläche angeordnet sein, der diese Bauteile etwas übertrifft.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß bei einer Unterbrechung des Lackstrahles, die bei einem nicht zu lackierenden Bauteil stattfindet, eine "Verwirbelung" der Lackierflüssigkeit in der Umgebung des von der Lackierung auszusparenden Bauteils entsteht. Diese "Verwirbelung" ist eine Folge davon, daß der Lackstrahl mit der Lackierdüse, die sich in verhältnismäßig grober Höhe über der Leiter­ plattenoberfläche mit einer relativ hohen Geschwindigkeit bewegt, mitgeführt wird, und daher bei einer Unterbrechung aufgrund seiner Massenträgheit immer etwas "hinter der Lackierdüse hinterhergezogen" wird, während sich diese schnell über die Leiterplatte bewegt. Dabei gelangt etwas Lackierflüssigkeit auf Bereiche der Leiterplatten­ oberfläche, die eigentlich nicht lackiert werden dürfen. Auf diese Weise sind keine sauber abgegrenzten Lackflächen auf der Leiterplatte möglich und auszusparende Bauteile werden immer etwas mitlackiert. Dieser Nachteil wird noch dadurch begünstigt, daß die Lackierdüse mit relativ grobem Abstand über der Leiterplattenoberfläche angeordnet ist, und dadurch die Verwirbelung der Lackierflüssigkeit einen größeren Bereich auf der Leiterplatte erfaßt.

Es ist weiterhin bekannt (Briken, H. "Schreiben" von Dick­ schichtschaltungen, productronic 1986, S. 60/61), bei der Herstellung von Dickschichtschaltungen eine mit Paste ge­ füllte Düse in relativ geringer Entfernung von einem die Dickschichtschaltung aufnehmenden Substrat zu bewegen, wo­ bei durch Austausch der Düsen auch Photolackbahnen auf Kupfer-Leiterplatten gedruckt werden können. Das oben ge­ schilderte Problem einer "Verwirbelung" des aus der Düse austretenden Mediums besteht hierbei nicht, weil die Düse in sehr kleinem Abstand über dem Substrat hinwegbewegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfah­ ren und eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß unter Vermeidung von Lackverwirbelungen eine präzise Lackierung von mit Bauteilen bestückten Leiterplatten er­ möglicht wird, wobei insbesondere Bauteile, die nicht lackiert werden sollen, auf der Leiterplatte beim Lackier­ vorgang genau ausgespart werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei der gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beilie­ gender Zeichnung, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum selektiven Lackieren von bestückten Lei­ terplatten zeigt, der näheren Erläuterung.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zur selektiven Lackierung zweier mit elektrischen Bauelementen 1 bestückten Leiterplatten 2, werden die Leiterplatten 2 auf einem als Leiterplatten­ träger dienenden Tisch 3 befestigt, der in zwei Richtungen x, y einer Ebene beweglich ist, in welcher die bestückten Leiterplatten 2 angeordnet sind. Der Tisch 3 wird zusammen mit den bestückten Leiterplatten 2 gesteuert in beiden Richtungen x, y dieser Ebene bewegt, während jeweils eine über einer der bestückten Leiterplatten 2 angeordnete, stationäre, also ortsfeste Lackierdüse 4 einen z. B. kreis­ zylinderförmigen Lackstrahl 5 geringen Durchmessers zur Lackierung der bestückten Leiterplatten 2 abgibt. Die Steuerung der Tischbewegung erfolgt so, daß die Düsen 4 sukzessive die gesamte Oberfläche der Leiterplatten 2 überstreichen. Die Lackierdüsen 4 werden dabei zur Verhin­ derung einer Lackierung bestimmter Bauelemente gesteuert geöffnet und geschlossen.

Weil der Tisch 3 unter den stillstehenden Lackierdüsen 4 bewegt wird, wirken auf die Strahlen 5 keine (horizonta­ len) Trägheitskräfte und diese Strahlen gelangen immer in zur Leiterplatte 2 senkrechter Position auf diese Platten. Auf diese Weise kann man Leiterplatten 2 ohne den Einfluß der oben erwähnten Verwirbelungen, die durch die Bewegung der Lackierdüsen 4 entstehen, lackieren und dabei bestimm­ te Bauteile 1 der Leiterplatten 2 sauber aussparen.

Die auf der Zeichnung dargestellte Vorrichtung umfaßt wei­ terhin einen Rahmen 6, an dem starr die Lackierdüsen 4 be­ festigt sind. Die Lackierdüsen 4 sind über Lackierflüssig­ keitsleitungen 7 mit einem Vorratstank 8 verbunden, der als Vorratsbehälter für die Lackierflüssigkeit dient. Der Vorratstank 8 ist mit einer Heizung 9 versehen.

Über elektrische Steuerleitungen 11, 12 und 13 sind je­ weils der Tisch 3, die Lackierdüsen 4 und die Heizung 9 des Vorratstanks 8 mit einer zentralen Steuereinheit 14 verbunden. Die zentrale Steuereinheit 14 ist zur Eingabe und Ausgabe von Daten mit einer Tastatur und einem Bild­ schirm versehen.

Am Tisch 3 sind zwei mit einer Reinigungsflüssigkeit ge­ füllte Behälter 16 angeordnet, in welche die Lackierdüsen 4 nach Beendigung des Lackiervorgangs durch entsprechende Bewegung des Tisches 3 zur Reinigung eingetaucht werden können.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wird in folgender Weise gearbeitet. Die bestückten Leiterplatten 2 werden auf der Oberfläche des Tisches 3 befestigt. Daraufhin werden die Daten zur Bewegung des Tisches 3, der Betätigung der Lackierdüsen 4 und der einzustellenden Temperatur der Lackierflüssigkeit im Tank 8 der zentralen Steuereinheit 14 eingegeben.

Zur Lackierung der bestückten Leiterplatten 2 wird der Tisch 3, gesteuert durch die zentrale Steuereinheit 14, entlang der Richtungen X und Y bewegt. Mit dem Tisch 3 werden die auf ihm befestigten Leiterplatten 2, welche unter den starr am Rahmen 6 befestigten Lackierdüsen 4 an­ geordnet sind, mitbewegt. Die Lackierdüsen 4 werden über die elektrischen Steuerleitungen 12 von der zentralen Steuereinheit 14 abhängig von der Bewegung des Tisches 3 geöffnet und geschlossen. Sie geben im geöffneten Zustand einen vorzugsweise kreiszylinderförmigen Lackstrahl 5 mit einem geringen Durchmesser ab. Der Durchmesser des Lack­ strahles kann zwischen 0,1 bis 1,0 mm, inbesondere bei 0,4 mm liegen. Der Strahl könnte auch eine andere Quer­ schnittsform und einen größeren Durchmesser haben. Er könnte sich, ausgehend von der Düse auch nach unten, z. B. fächerförmig, erweitern. Während die Leiterplatten 2 unter den Lackierdüsen 4 bewegt werden, wird die Oberfläche der Leiterplatten 2 im Falle einer geöffneten Lackierdüse 4 lackiert, während die Lackierung im Falle einer geschlos­ senen Lackierdüse 4 unterbrochen ist. Auf diese Weise las­ sen sich nicht zu lackierende Bauteile auf der bestückten Leiterplatte von der Lackierung leicht ausnehmen.

Es ist wesentlich, daß die Lackierdüsen 4 starr am Rahmen 6 befestigt sind und nicht bewegt werden. Auf diese Weise trifft der Lackstrahl 5 immer senkrecht auf die Oberfläche der bestückten Leiterplatte 2 auf, und es ist ein präzises selektives Lackieren dieser Platten möglich. Insbesondere entsteht bei stillstehenden Lackierdüsen 4 keine "Verwir­ belung" als Folge der Massenträgheit der Lackierflüssig­ keit.

Aufgrund der geregelten Temperatur der Lackierflüssigkeit im Tank 8 weist diese beim Lackiervorgang immer die zur Lackierung optimale Viskosität auf.

Nach Beendigung des Lackiervorganges wird der Tisch 3 in eine Position bewegt, in welcher die Behälter 16 direkt unter den Lackierdüsen 4 angeordnet sind. Die Lackierdüsen 4 werden sodann abgesenkt und tauchen in die mit Reini­ gungsflüssigkeit gefüllten Behälter 16. Dadurch wird ein Verschmutzen der Lackierdüsen 4 verhindert.

Es ist vorteilhaft, daß der Reinigungsflüssigkeitsstand in den Behältern 16 durch eine beispielsweise von Vogelträn­ ken her bekannte Steuerung gleichbleibend ist, da auf die­ se Weise immer gewährleistet ist, daß der Reinigungsflüs­ sigkeitsstand in den Behältern 16 hoch genug ist und die Lackierdüsen 4 in die Reinigungsflüssigkeit eintauchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Lackierung einer bestückten Leiterplatte und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ermöglichen ein präzises und schnelles sowie einfaches Lackieren einer bestückten Leiterplatte. Mit der gezeigten Ausführungsform werden zwei bestückte Leiterplatten simultan lackiert. Es ist auch möglich, mehr oder weniger als zwei Leiterplatten gleichzeitig auf die dargestellte Weise zu lackieren. Der Einsatz mehrerer Düsen 4 ermöglicht eine besonders ein­ fache und deshalb wirtschaftliche Durchführung des Verfah­ rens und der Vorrichtung zur Erzielung großer Stückzahlen. Grundsätzlich ist auch die Lackierung nur einer einzigen Leiterplatte möglich.

Claims (3)

1. Verfahren zur selektiven Lackierung einer mit Bautei­ len unterschiedlicher Höhe bestückten Leiterplatte mit einer über der Leiterplatte angeordneten Lackierdüse, die zur Abgabe eines Lackstrahles gesteuert öffen- und schließbar ist, wobei Leiterplatte und Lackierdüse re­ lativ zueinander mit verhältnismäßig hohen Geschwin­ digkeiten in zwei Richtungen einer zur Leiterplatte parallelen Ebene bewegt werden, ein aus der Lackier­ düse austretender Lackstrahl an nicht zu lackierenden Bauteilen unterbrochen wird, und die Höhe der Lackier­ düse über der Leiterplatte so eingestellt wird, daß die Lackierdüse über die am höchsten über die Leiter­ plattenoberfläche ragenden Bauteile hinweg beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackierdüse ortsfest gehalten wird und die Leiter­ platte unter ihr in den beiden Richtungen bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kreiszylinderförmiger Lackstrahl mit einem Durch­ messer zwischen 0,1 und 2,0 mm, vorzugsweise 0,1 und 1,0 mm, insbesondere 0,4 mm verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2 mit einem Leiterplattenträger zur Be­ festigung wenigstens einer bestückten Leiterplatte, mit einem am Leiterplattenträger angeordneten Rahmen und mit wenigstens einer Lackierdüse, die zur Abgabe eines Lackstromes gesteuert öffen- und schließbar ist, wobei die Lackierdüsen und der Leiterplattenträger mit der bestückten Leiterplatte relativ zueinander beweg­ lich sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (6) wenigstens eine Lackierdüse (4) stationär über dem Leiterplattenträger (3) befestigt ist, und der Leiter­ plattenträger (3) mit der zu lackierenden Leiterplatte (2) bewegbar ist.