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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Halten
einer gedruckten Schaltungsplatine und betrifft insbesondere ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Halten einer gedruckten Schaltungsplatine,
während
die Platine einem Lötpasten-Druckprozess
unterworfen ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Herstellung einer gedruckten
Schaltungsplatine und betrifft insbesondere Lötpastendrucker.
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Lötpastendrucker
werden typischerweise verwendet, um Lötpastenmuster auf gedruckten Schaltungsplatinen
für nachfolgend
montierte elektrische Komponenten auszubilden. Im Allgemeinen umfassen
Lötpastendrucker
ein herkömmliches
Fördersystem
zum Transportieren einer gedruckten Leitungsplatte durch eine Anzahl
von Verarbeitungsstationen, einschließlich einer Druckstation. Das
Fördersystem
umfasst typischerweise ein Paar von länglichen Längsschienen, welche relativ
zueinander parallel orientiert sind. Die Schienen weisen jeweils
eine Anzahl von daran montierten Scheiben auf und wenigstens eine
der Scheiben ist motorisiert. Jede der Schienen umfasst ferner einen
an den Scheiben montierten Antriebsriemen, wodurch eine Bewegung der
Scheiben bewirkt, dass eine an der Fördereinrichtung positionierte
gedruckte Schaltungsplatine sich entlang der Fördereinrichtung bewegt.
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Eine
Bearbeitungsstation umfasst den Vorgang einer Positionierung einer
Schablone auf die gedruckte Schaltungsplatine, welche Schablone
eine ebene Fläche
mit einer Anzahl von daran definierten Öffnungen umfasst. Danach wird
Lötpaste
in einer bekannten Art und Weise gleichförmig über die ebene Fläche mit
einer Rakel verteilt, sodass Lot an bezeichneten Stellen auf der
Platine abgelagert wird. Genauer wird durch die Rakel eine kontrollierte
nach unten gerichtete Kraft auf die Lötpaste ausgeübt, sodass
die Lötpaste
durch die Anzahl von auf der Schablone definierten Öffnungen
hindurch und auf die gedruckte Leiterplatte gedrückt wird, um darauf die Lötpastenmuster
auszubilden. Eine weitere Bearbeitungsstation kann eine mechanische
Armanordnung umfassen, welche elektrische Komponenten aufnimmt und
auf der gedruckten Schaltungsplatine platziert.
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Es
ist wichtig, die Schaltungsplatine während Schaltungsplatinenverarbeitungsvorgängen, welche an
jeder Verarbeitungsstation ausgeführt werden, im Wesentlichen
flach als auch in einer vorbestimmten Orientierung zu halten. Die
gedruckte Schaltungsplatine zu positionieren und im Wesentlichen
flach zu halten ebenso wie in der vorbestimmten Orientierung zu
halten, kann schwierig sein, da das Schaltungsplatinensubstrat im
Wesentlichen aus einem verhältnismäßig dünnen und
flexiblen Material gebildet ist. Die nach unten gerichteten Kräfte, welche
durch die Rakel auf die gedruckte Schaltungsplatine ausgeübt werden,
können
bewirken, dass sich die Platine biegt oder krümmt, während die Lötpastenmuster darauf abgelagert
werden. Die resultierenden Lötpastenmuster,
welche auf der gedruckten Platine ausgebildet werden, sind unter
Umständen
nicht mit den bezeichneten Stellen auf der Schaltungsplatine ausgerichtet.
Das Problem wird noch weiter verschlimmert, wenn nachfolgend positionierte
elektrische Bauteile nicht elektrisch an die bezeichneten Stellen
anschließen,
was zu einem Versagen der gedruckten Schaltungsplatine führt.
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Es
ist wichtig, dass sich die gedruckte Schaltungsplatine nicht aus
der vorbestimmten Orientierung heraus bewegt, während die Lötpastenmuster auf der Platine
mit der Rakel abgelagert werden. Dies kann als Folge dessen geschehen,
dass die gedruckte Schaltungsplatine auf Antriebsriemen gelagert
ist, welche aus einem elastischen Material aufgebaut sind, wie etwa
Gummi. Wenn die gedruckte Schaltungsplatine sich während des
Lötpastendruckprozesses aus
der vorbestimmten Orientierung bewegt, sind die auf der gedruckten
Schaltungsplatine ausgebildeten Lötpastenmuster unter Umständen schlecht ausgerichtet.
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Ein
früherer
Mechanismus, um eine gedruckte Schaltungsplatine in Position zu
halten, ist in dem US-Patent mit der Nummer 5,157,438 an Beale (im Folgenden "Beale") gezeigt und beschrieben.
In Beale umfasst der Mechanismus zum Halten der gedruckten Schaltungsplatine
in Position für
ein Bedrucken mit Lötpaste
ein Abstützen
der Schaltungsplatine mit einer Mehrzahl von länglichen Elementen (oder Abstützstangen),
welche mit einer Plattform und einer Anzahl von Pneumatikzylindern
zusammenwirken, um die Abstützstangen
zu betätigen.
Beale umfasst ferner einen Mechanismus, welcher die Ränder der
Schaltungsplatine an die elastischen Antriebsriemen der Fördereinrichtung
klemmt, um eine vertikale Bewegung der Platine zu minimieren. Ein Nachteil
in Beale liegt darin, dass der Klemmmechanismus die Ränder der
gedruckten Schaltungsplatine an die elastischen Antriebsriemen klemmt,
welche Riemen selbst sich wie zuvor erwähnt bewegen können. Zusätzlich liegt
ein weiterer Nachteil darin, dass der Randklemmmechanismus in Beale
Klemmfolien umfasst, welche auf jeder Seite der gedruckten Schaltungsplatine
angeordnet sind und welche Betätigungsvorrichtungen
und Steuer/Regeleinrichtungen für
derartige Betätigungsvorrichtungen
erfordern. Die Betätigungsvorrichtungen
und Steuer/Regelvorrichtungen erhöhen den Aufwand und die Komplexität der Klemmfunktionen.
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Ein
weiterer früherer
Mechanismus ist in der
US 5,722,527 beschrieben.
Dieses Dokument offenbart eine komplexe Anordnung von oberen und
unteren Klemmflächen
und Aktuatoren, welche ein Paar an zwei entgegengesetzten Rändern einer
Schaltungsplatine anlegen, um ein Biegemoment in der Schaltungsplatine
hervorzurufen und sie in Kontakt mit einem oder mehreren Lagerstiften
zu bringen.
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Mit
der erhöhten
Anzahl an elektrischen Bauteilen, welche an gedruckten Schaltungsplatinen
befestigt werden, bestehen erhöhte
Anforderungen an Ge nauigkeitstoleranzen in Lötpastenmustern. Dementsprechend
besteht ein Bedarf nach einem Haltemechanismus für gedruckte Schaltungsplatinen,
welcher die gedruckte Schaltungsplatine während Lötpastendruckvorgängen in
einer präzisen
Position hält und
welcher Einschränkungen
und Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Haltemechanismus
für eine gedruckte
Schaltungsplatine bereitzustellen.
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Dementsprechend
stellt ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung zum Abstützen
einer Schaltungsplatine bereit, umfassend: eine horizontal angeordnete
Fördervorrichtung
zum Transportieren der Schaltungsplatine zu einer Verarbeitungsstation,
ein Paar von Klemmschienen, mit einer ersten und einer zweiten Schiene,
welche an gegenüberliegenden
Seiten der Fördervorrichtung
montiert sind, an der Verarbeitungsstation, wobei die Klemmschienen
in vertikaler Richtung nach unten elastisch vorgespannt sind, um
die Schaltungsplatine in der Verarbeitungsstation lösbar in Eingriff
zu nehmen sowie wenigstens einen Werkzeugstift, welcher an einem
unter der Fördervorrichtung
bei der Verarbeitungsstation gelegenen Stiftabstütztisch positioniert ist, wobei
der Abstütztisch
in einer vertikalen Richtung nach oben bewegbar ist, wobei bei einer
vertikalen Aufwärtsbewegung
des Abstütztisches
der wenigstens eine Werkzeugstift eine untere Fläche der Schaltungsplatine an
der Bearbeitungsstation kontaktiert, um die Schaltungsplatine von
der Fördervorrichtung
abzuheben, und einen Kontakt eines oberen Randabschnitts der Schaltungsplatine
gegen die Klemmschienen sicherstellt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorhergehende und weitere Aufgaben dieser Erfindung, ihre verschiedenen
Merkmale und ebenso die Erfindung selbst können in vollständigerem
Umfang aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenschau mit den
beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, von welchen:
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1 eine
Teildraufsicht eines Lötpastendrucker-Fördersystems
mit Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Teilseitenansicht des geschlitzten Platinenstützstreifens ist, welcher an
das in 1 gezeigte Fördersystem
montiert ist;
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3 eine
Teilquerschnittsansicht des Haltemechanismus für eine gedruckte Schaltungsplatine ist;
und
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4 eine
Teilquerschnittsansicht des Haltemechanismus für eine gedruckte Schaltungsplatine von 1 ist,
dargestellt in einer Eingriffsbeziehung mit einer gedruckten Schaltungsplatine.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten Haltemechanismus
für eine
gedruckte Schaltungsplatine bereit zur Verwendung in Verbindung
mit einer Lötpastendruckvorrichtung.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche in 1 und 2 gezeigt
ist, umfasst eine Lötpastendruckvorrichtung 5 im
Allgemeinen ein Fördersystem 10 zum
Transportieren einer gedruckten Schaltungsplatine 15 durch
eine Anzahl von Verarbeitungsstationen. Das Fördersystem 10 umfasst
typischerweise ein Paar von länglichen Längsförderschienen 20,
welche in Bezug aufeinander parallel orientiert sind. Die Förderschienen 20 weisen
jeweils eine Anzahl von daran montierten Scheiben 25 auf,
wobei wenigstens eine der Scheiben 25 beispielsweise durch
einen oder mehrere Elektromotoren 26 motorisiert ist. Der
Antriebsriemen 30 ist an die jeder Schiene 20 zugeordneten
Scheiben 25 derart montiert, dass dann, wenn eine Drehbewegung
durch den Motor auf die Scheiben 25 übertragen wird, sich die Antriebsriemen 30 linear
bewegen.
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Die
Lötpastendruckvorrichtung 5 umfasst ferner
einen beweglichen Stiftabstütztisch 35 für eine gedruckte
Schaltungsplatine mit einem oder mehreren Werkzeugstiften 40 und 41,
welche daran angebracht sind. Der Stiftabstütztisch 35 kann beispielsweise
durch einen hydraulischen oder einen pneumatischen Zylinder (nicht
dargestellt) derart betätigt werden,
dass er sich in vertikaler Richtung auf die gedruckte Schaltungsplatine 15 zu
und/oder von dieser weg bewegt. Der Stiftabstütztisch 35 kann aus
einem starren und soliden Material, wie etwa Stahl oder einer Metalllegierung,
aufgebaut sein. Die Werkzeugstifte 40 und 41,
welche an den Stiftabstütztisch 35 montiert
sind, können
die Form eines Zylinders aufweisen, dessen eines Ende 40a bzw. 41a an
den Stiftabstütztisch 35 montiert
ist, und dessen anderes Ende 40b bzw. 41b dazu
ausgebildet ist, intermittierend eine untere Fläche 15a einer gedruckten
Schaltungsplatine 15 zu kontaktieren.
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Eine
Anzahl geschlitzter Platinenabstützstreifen 55 sind
verschieblich an jede der Förderschienen 20 angebracht.
Jeder geschlitzte Platinenabstützstreifen 55 kann
in vertikaler Richtung bezüglich
einer dem geschlitzten Platinenabstützstreifen 55 zugeordneten
Anbringungsschraube 56 nach oben und/oder nach unten gleiten.
Jeder Platinenabstützstreifen 55 umfasst
ein erstes Ende 55a, welches dazu ausgebildet ist, den
Stiftabstütztisch 35 intermittierend
zu kontaktieren, und ein zweites Ende 55b, welches dazu
ausgebildet ist, intermittierend eine untere Fläche 15a einer gedruckten
Schaltungsplatine 15 zu kontaktieren. Während in 1 der
geschlitzte Platinenabstützstreifen 55 so
dargestellt ist, dass er in seiner zum Schlitz orthogonalen Abmessung schmal
ist, und vier derartige Streifen gezeigt sind, soll verstanden werden,
dass die schmale Abmessung beispielsweise bis zur Abmessung des
Tisches 35 verlängert
werden kann, um eine Abstützung
entlang der gesamten Unterseite der Platine 15 bereitzustellen.
Während
der geschlitzte Platinenabstützstreifen 55 und
eine Schraube 56 hier dargestellt sind, wird weiterhin
verstanden, dass andere Mechanismen verwendet werden können, um
sich mit dem Tisch 35 nach oben und/oder nach unten zu
bewegen und eine Abstützung
der unteren Fläche 15a einer gedruckten
Schaltungsplatine 15 bereitzustellen. Beispielsweise sind
die geschlitzten Platinenabstützstreifen 55 unter
Umständen über haupt
nicht auf Führungsschienen 20 montiert,
sondern stattdessen direkt auf den Stiftabstütztisch 35 montiert.
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Mit
Bezugnahme auf 1 und 3 umfasst
wenigstens ein Segment 50 einer jeden Förderschiene 20 eine
Klemmschienenlagerung 23 mit einer hohlen Innenkavität 60,
welche derart gemessen ist, dass sie einen Kolben 65 annimmt
mit einem ersten Ende 65a und einem zweiten Ende 65b.
Das erste Ende 65a des Kolbens 65 ist derart bemessen, dass
es ein erstes Ende 70a einer Schraubendruckfeder 70 übereinstimmend
kontaktiert, welche ebenso in der Kavität 60 angeordnet ist.
Das zweite Ende 70b der Druckfeder 70 kontaktiert übereinstimmend einen
Ring 73, welcher an einem Innenabschnitt der Kavität 60 ausgebildet
ist. Wenn das erste Ende 65a des Kolbens 65 nach
oben bewegt wird, wird die Feder 70 zusammengedrückt, was
ein zweites Ende 65b des Kolbens 65 zwingt, aus
der in einer Wand der Kavität 60 ausgebildeten Öffnung 75 heraus
nach außen
vorzustehen. Die Klemmschiene 80 ist mit einem zweiten
Ende 65b des Kolbens 65 gekoppelt. Die Klemmschiene 80 umfasst
eine Klemmfolie 85, welche integral an der Klemmschiene 80 ausgebildet sein
kann. Jede Klemmfolie 85 ist derart orientiert, dass sie
nach innen verläuft,
sodass alle Klemmfolien 85, welche an entgegengesetzten
Schienen 20 montiert sind, aufeinander zuweisen und derart
bemessen sind, dass sie entgegengesetzte obere Ränder 15b einer gedruckten
Schaltungsplatine 15 überlappen.
Es sollte verstanden werden, dass eine Klemmfolie 85 gesondert
von einer Klemmschiene 80 ausgebildet sein kann und mit
der Klemmschiene 80 durch Haftmittel, Schrauben oder andere
herkömmliche
Anbringungsvorrichtungen verbunden sein kann. Es sollte weiterhin
verstanden werden, dass die Klemmschiene 80 mit ihrer Klemmfolie 85 entlang
der gesamten Länge
der Klemmschiene 80 oder lediglich in einem Segment 50 oder
sogar weniger als der Länge
des Segments 50 sich erstrecken kann, wie es zum Niederhalten
einer gedruckten Schaltungsplatine 15 gewünscht ist.
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Während eines
Betriebs und wie in 4 gezeigt ist, bewegt sich der
Stiftabstütztisch 35 nach oben,
bis ein Ende 41b eines Werkzeugstiftes 41 eine
untere Fläche 15a der
gedruckten Schaltungsplatine 15 kontaktiert. Nachdem der Werkzeugstift 41 die
untere Fläche 15a der
gedruckten Schaltungsplatine 15 kontaktiert hat, bewegt
sich der Stiftabstütztisch 35 weiter
nach oben und hebt die gedruckte Schaltungsplatine 15 vom
Fördersystem 10 ab.
Die gedruckte Schaltungsplatine 15 bewegt sich weiter nach
oben, bis ein oberer Rand 15b der gedruckten Schaltungsplatine 15 jede
von an Klemmschienen 80 definierten Folien 85 kontaktiert.
Auf ein Kontaktieren der Folien 85 der Klemmschienen 80 mit
der gedruckten Schaltungsplatine 15 hin bewegen sich die Klemmschienen 80 und
Folien 85 nach oben, jedoch sind die Klemmschienen 80 und
die Folien 85 nach unten federvorgespannt. Eine Aufwärtsbewegung von
Klemmschienen 80 und Folien 85 ist durch den Abstand
begrenzt, den die Druckfeder 70 sich bewegen kann. Ein
Druck der Druckfeder 70 erzeugt eine abwärts gerichtete
Vorlastkraft auf die Klemmfolie 85, welche zum oberen Rand 15b einer
gedruckten Schaltungsplatine 15 übertragen wird, um die gedruckte
Schaltungsplatine 15 sicher in einer sandwichartigen Stellung
zwischen Folien 85, zweiten Enden 55b von Platinenabstützstreifen 55 und
einem Ende 41b eines Werkzeugstifts 41 zu halten.
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Während der
gleichen Bewegung, in welcher sich der Stiftabstütztisch 35 aufwärts bewegt,
kontaktiert auch der Stiftabstütztisch
erste Enden 55a von geschlitzten Platinenabstützstreifen 55.
Nach einem Anfangskontakt, und wenn der Stiftabstütztisch 35 seine
Aufwärtsbewegung
fortsetzt, gleiten die geschlitzten Platinenabstützstreifen 55 entlang
der Anbringungsschraube 56 nach oben, bis zweite Enden 55b der
geschlitzten Platinenabstützstreifen 55 eine untere
Fläche 15a einer
gedruckten Schaltungsplatine 15 kontaktieren und hebt die
gedruckte Schaltungsplatine 15 vom Antriebsriemen 30 ab.
An der oberen Grenze der Bewegung des Stiftabstütztisches 35 ist die
gedruckte Schaltungsplatine 35 sicher in einer aufgehängten Stellung
entfernt vom Fördersystem 10 gehalten
(4). Die gedruckte Schaltungsplatine 15 ist
an der unteren Fläche 15a durch die
geschlitzten Platinenabstützstreifen 55 und
die Werkzeugstifte 41 gestützt und die oberen Ränder 15b der
gedruckten Schaltungsplatine 15 sind durch Klemmschienen 80 und
zugeordnete Folien 85 gehalten. In dieser Orientierung
ist die gedruckte Schaltungsplatine 15 sicher gehalten,
sodass eine Bewegung der gedruckten Schaltungsplatine 15 während einer
Verarbeitung deutlich verringert oder beseitigt ist. Wie in 4 gezeigt
ist, sind die Höhe
des geschlitzten Platinenabstützstreifens 55 und
des Werkzeugstiftes 41 vorzugsweise gleich, sodass im Wesentlichen
die gleiche Abstützung
der unteren Fläche 15a der
gedruckten Schaltungsplatine 15 bereitgestellt ist. Während der
Werkzeugstift 41 weiterhin derart dargestellt ist, dass
er einen im Wesentlichen konischen Abschnitt 41b aufweist,
sollte verstanden werden, dass das Werkzeug 41 eine beliebige
gewünschte
Gestalt oder Abmessung aufweisen kann und an einer geeigneten Anzahl über eine
obere Fläche 35a des
Stiftabstütztisches 35 hinweg
verwendet sein kann, um eine Abstützung für einen inneren Bereich der
unteren Fläche 15a der
gedruckten Schaltungsplatine 15 bereitzustellen.