DE60011857T2

DE60011857T2 - Vakuumlaminierungsvorrichtung mit Fördereinrichtung und Verfahren zum Aufbringen eines Trockenfilmresists auf eine Leiterplatte

Info

Publication number: DE60011857T2
Application number: DE60011857T
Authority: DE
Inventors: Charles R. Keil; Osvaldo Novello
Original assignee: Shipley Co Inc; Shipley Co LLC
Current assignee: Shipley Co Inc; Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2020-08-15
Also published as: JP2001113598A; SG83814A1; ITMI991834A1; DE60011857D1; KR20010021426A; ITMI991834A0; CN1293534A; EP1078734A3; US20030051790A1; ATE270190T1; TW466177B; US6679307B2; IT1313118B1; EP1078734B1; US6585837B1; EP1078734A2; CN1223248C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Vakuumlaminierungsvorrichtung mit Fördereinrichtung und auf ein Verfahren zum Betätigen bzw. Betreiben derselben, die eine Nützlichkeit bzw. Verwendbarkeit in der Aufbringung von Trockenfilm-Fotoresist-Ausbildungsschichten, wie Fotoresists und Lötmasken, auf Oberflächen von gedruckten Leiterplatten oder anderen Substraten aufweisen, um eine vollständige Gleichmäßigkeit der Trockenfilme um erhöhte Leiterbahnen- bzw. Schaltungsspuren und unregelmäßige Oberflächenkonturen sicherzustellen. Die Aufbringvorrichtung und das Verfahren haben eine spezielle Verwendbarkeit zum Fördern und zum Aufbringen von Vakuum, Wärme bzw. Hitze und mechanischem Druck auf Leiterplatten oder andere Substrate, welche vor einer derartigen Anwendung einen trockenen Film locker auf wenigstens einer der Oberflächen davon als diskrete geschnittene Blätter innerhalb der Grenzen des Substrats aufweisen.
Primäre abbildende Fotoresists und sekundäre abbildende Lötmasken sind unter den meist verbreitet verwendeten fotoabbildbaren Materialien in der Herstellung von Leiterplatten. Ein primärer abbildender Fotoresist wird bei der Ausbildung der gedruckten Leiterbahn bzw. Schaltung selbst verwendet, während eine Lötmaske verwendet wird, um die gedruckte Schaltung während eines Lötens von Komponenten auf die Platte zu schützen.
Ein primärer Fotoresist ist eine harte, temporäre Schicht aus nicht leitfähigem Material, welches die Metalloberfläche eines kupferplattierten Substrats abdeckt, welches später die Leiterplatte wird. Der Fotoresist ist bzw. wird derartig gemustert, um eine Resistschablone auszubilden, um welche die gedruckten Leiterspuren ausgebildet sind bzw. werden.
Spezifischer werden primäre Fotoresists typischer Weise aus einer Schicht einer fotoabbildbaren Zusammensetzung gebildet, welche auf die Oberfläche einer kupferplattierten Platte aufgebracht ist. Die fotoabbildbare Zusammensetzung wird einer aktinischen Bestrahlung ausgesetzt, welche mittels einer Schablone oder einer Druckvorlage gemustert ist bzw. wird. Nach einem Belichten wird die fotoabbildbare Schicht in einem organischen Lösungsmittel in wäßriger oder halbwäßriger Lösung entwickelt, welche entweder belichtete oder nicht belichtete Abschnitte bzw. Bereiche der Schicht wegwäscht (in Abhängigkeit davon, ob das fotoabbildbare Material positiv wirkend oder negativ wirkend ist). Danach werden die Schaltungsspuren entweder durch ein Elektroplattieren oder Ätzen ausgebildet. In einem typischen Plattierverfahren werden die Bereiche bzw. Flächen, die frei von Fotoresist sind, welche die Schaltung werden, von der Plattenoberfläche durch ein Elektroplattieren von Kupfer darauf aufgebaut. Nach einem Schützen der elektroplattierten Kupferschicht wird der verbleibende Fotoresist in einem organischen Lösungsmittel in einer wäßrigen und halbwäßrigen Lösung abgezogen und die neu belichteten Bereiche von Metall werden dann selektiv in einer Ätzlösung entfernt, wobei das Muster Schaltungslinien mit plattiertem Kupfer zurückbleibt. In einem typischen Ätzverfahren wird das Metall in den Bereichen, die frei von einem Fotoresist sind, se lektiv in einer Ätzlösung entfernt, was die verbleibenden Abschnitte der geätzten Metallschicht als die Schaltungsspuren zurückläßt, nachdem der primäre Resist entfernt wurde.
Eine Lötmaske ist andererseits eine harte, permanente Schicht aus nicht leitfähigem Material, welche die Oberfläche einer Leiterplatte oder eines anderen Substrats abdeckt, wobei es die Spuren bzw. Leiterbahnen der gedruckten Schaltung selbst verkapselt. Die Lötmaske ist bzw. wird so gemustert, um vollständig die Schaltung bzw. Verdrahtung abzudecken, mit Ausnahme jener Abschnitte, die freigelegt bzw. belichtet werden sollen, z.B. zum Löten anderer Komponenten.
Spezifischer sind Lötmasken typischerweise aus einer Schicht einer fotoabbildbaren Zusammensetzung gebildet, welche auf eine Oberfläche der Leiterplatte aufgebracht wird. Analog zu den primären abbildenden Resists wird die fotoabbildbare Schicht an eine aktinische Bestrahlung ausgesetzt, welche mittels einer Schablone oder einer Druckvorlage mit Mustern ausgebildet bzw. gemustert wird. Nach einem Freilegen bzw. Belichten wird die fotoabbildbare Schicht in einem organischen Lösungsmittel, einer wäßrigen oder halbwäßrigen Lösung entwickelt, welche entweder belichtete oder nicht belichtete Abschnitte der Schicht wegwäscht (wiederum abhängend davon, ob das fotoabbildbare Material positiv wirkend oder negativ wirkend ist). Der Abschnitt der Schicht, welcher auf der Oberfläche verbleibt, wird dann z.B. mit Wärme und/oder UV-Licht gehärtet, um eine harte permanente Lötmaske auszubilden, die die gedruckte Schaltung für die Lebensdauer der Platte schützen soll.
Ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik zum Aufbringen einer Schicht eines primären Resist oder einer Lötmaske auf eine Leiterplattenoberfläche ist es, das Material in flüssiger Form aufzubringen und dann entweder es trocknen zu lassen oder teilweise das Material zu härten, um eine halbstabile Schicht auszubilden. Es gibt hier eine Anzahl von Vorteilen für ein Aufbringen einer fotoabbildbaren Schicht auf eine Leiterplatte als ein Trockenfilm statt einer Flüssigkeit. Insbesondere sind Trockenfilme frei von organischen Lösungsmitteln und eliminieren somit diese Gefahr von dem Werkstück und eliminieren das Erfordernis für eine Vorrichtung, um die unmittelbare Arbeitsumgebung und die allgemeinere Umgebung von organischen Lösungsmittelemissionen zu schützen.
Typischerweise umfaßt ein derartiger Trockenfilm ein Abdeckblatt und ein Supportmaterial, welches etwas flexibel ist, welches jedoch eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um eine Struktur einer Schicht einer fotoabbildbaren Zusammensetzung zu verleihen, welche eine Oberfläche des Abdeckblatts überlagert. Das Abdeckblatt kann aus einem Polyestermaterial, wie einem Polyethylenterephthalat (PET) gebildet sein. Um die fotoabbildbare Schicht zu schützen und zu ermöglichen, daß der Trockenfilm gerollt wird, ist es üblich, daß die belichtete bzw. freigelegte Oberfläche der fotoabbildbaren Schicht, das sie mit einem entfernbaren Schutzblatt, beispielsweise einem Blatt aus Polyethylen, abgedeckt ist.
Das Verfahren einer Verwendung eines derartigen Trockenfilms ist allgemein wie folgt. Das schützende Polyethylenblatt wird von der Schicht der fotoabbildbaren Zusammenset zung unmittelbar vor einem Aufbringen eines Trockenfilms auf die Oberfläche der Leiterplatte entfernt. Dies kann beispielsweise unter Verwendung einer automatisierten Vorrichtung erzielt werden, welche das Schutzblatt abzieht und aufrollt, wenn der Trockenfilm von einer Haspel abgerollt wird. Der Trockenfilm wird auf die Oberfläche der Leiterplatte mit der fotoabbildbaren Schicht in direktem Kontakt mit der Plattenoberfläche aufgebracht. Dann wird unter Verwendung von entweder Wärme und mechanischem Druck (in dem Fall von Roll-Laminatoren) oder einer Kombination von Vakuum, Wärme bzw. Hitze und mechanischem Druck (im Fall von Vakuumlaminatoren) die fotoabbildbare Schicht unmittelbar auf die Oberfläche der Platte laminiert. Das Abdeckblatt bleibt über der fotoabbildbaren Schicht überlagert, wobei es die fotoabbildbare Schicht vor einem Aussetzen an Sauerstoff und vor Handhabungsbeschädigungen schützt. Das Abdeckblatt erlaubt auch, daß ein Muster (oder eine Schablone) direkt auf die Oberseite des Trockenfilms für ein Kontaktdrucken gelagert wird, wenn ein Kontaktdrucken zu verwenden ist (wie dies üblicherweise von dem Standpunkt eines Erhaltens einer optimalen Bildauflösung bevorzugt ist). Der Trockenfilm wird an eine gemusterte aktinische Bestrahlung durch das PET-Abdeckblatt ausgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das PET-Abdeckschicht entfernt, was einen Zutritt zu der belichteten fotoabbildbaren Schicht für einen Entwickler ermöglicht. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der fotoabbildbaren Schicht wird die fotoabbildbare Schicht mit einem organischen Lösungsmittel, einem wäßrigen Entwickler oder halbwäßrigen Entwickler entwickelt. Die fotoabbildbare Schicht kann entweder positiv wirkend sein, in welchem Fall die belichteten Abschnitte durch den Entwickler entfernt werden, oder negativ wirkend, in welchem Fall die nicht belichteten Abschnitte durch den Entwickler entfernt werden.
Die meisten fotoabbildbaren Schichten für ein Ausbilden bzw. Vorbereiten von primären abbildenden bzw. Abbildungsfotoresists und Lötmasken sind negativ wirkend. Nachfolgend auf eine Entwicklung werden Primärresists insbesondere entweder einem Elektroplattieren oder Ätzen, wie zuvor beschrieben, unterworfen, um die Schaltungsbahnen bzw. Schaltungsspuren auszubilden, wonach der verbleibende Fotoresist mit organischem Lösungsmittel, wäßriger Abziehlösung oder halbwäßriger Abziehlösung abgezogen wird. Während in dem Fall von Lötmasken, welche auf der Platte permanent verbleiben, die meisten Schichten einer fotoabbildbaren Zusammensetzung es erfordern, nachfolgend auf eine Entwicklung gehärtet zu werden, um die Schicht hart zu machen und permanent, um als eine Lötmaske zu dienen. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der fotoabbildbaren Schicht kann ein Härten mit Hitze und/oder UV-Licht durchgeführt bzw. bewirkt werden.
Leiterplatten haben nahezu immer bzw. ausnahmslos unebene Oberflächen, welche Schwierigkeiten für eine Trockenfilmaufbringung darstellen. Während einer Lötmaskenaufbringung wird eine derartige Unebenheit insbesondere den Leiterbahnen zugeschrieben, welche über die Oberfläche der Platte aus elektrisch nicht leitendem bzw. leitfähigem Material erhöht oder abgehoben sind. Es ist daher wünschenswert, daß jede Trockenfilm-Lötmaske, die auf die Platte aufgebracht wird, fähig ist, den aufragenden Leiterbahnen zu entsprechen, um das Risiko von Defekten, wie Kurzschlüssen, zu minimieren. Andererseits tritt während einer Aufbringung eines Resist eine derartige Unebenheit üblicherweise auf, wenn eine Schaltung auf dünnen, äußeren Oberflächen von mehrschichtigen Leiterplatten erzeugt werden, welche eingebettete Komponenten aufweisen, welche vorragen und Ein drücke auf der äußeren Oberfläche zurücklassen. Es ist wünschenswert, daß jeglicher Fotoresist, der auf eine derartige Platte aufgebracht wird, fähig ist, mit derartigen unregelmäßigen Oberflächenkonturen übereinzustimmen, um die Ausbildung der Defekte, wie Löchern, Fehlverbindungen oder Kurzschlüssen zu vermeiden. Es bestand auch ein Erfordernis bei Leiterplattenherstellern aufgrund des gegenwärtigen Trends, elektronische Einrichtungen zu miniaturisieren, die Größe der Leiterplatten zu reduzieren, während ihre funktionellen Fähigkeiten erhöht werden, was andere Schwierigkeiten für eine Trockenfilm-Fotoresistaufbringung mit sich bringt. Je mehr Schaltung auf kleinere Oberflächen passen muß, desto mehr schrumpfen Leiterbahnen und die Abstände dazwischen auf der Leiterplatte. Die Ausbildung dieser feinen Linie und eng benachbarten Bahn bzw. Schaltung kann nur mit Schwierigkeit erreicht werden und nur, wenn der primäre Resist vollständig anhaftet und vollständig mit den Konturen der Leiterplatte übereinstimmt. Andernfalls wird eine Hohlraumausbildung der kleinen Leiterbahnen und eine Ausbildung bzw. Erzeugung von Fehlverbindungen oder Kurzschlüssen auftreten.
Eine Anzahl von verbesserten fotoabbildbaren Trockenfilmen und Vakuumlaminierungsverfahren wurde entwickelt, um zu versuchen, die Anpaßbarkeit von Trockenfilm an die unregelmäßigen Oberflächenkonturen einer Leiterplatte zu verbessern, wie dies beispielsweise in U.S. Patent Nr. 4.889.790 (Roos et al.), 4.992.354 (Axon et al.) und 5.164.284 (Briguglio et al.) geoffenbart ist. Die in diesen Patenten geoffenbarten Verfahren bedingen ein Aufbringen einer einen Fotoresist ausbildenden Schicht auf eine Leiterplatte unter Verwendung eines Trockenfilms, in welchem eine "Zwischenschicht", welche in bezug auf ihre Transparenz, Festigkeit und Flexibilität ausgewählt ist, zwischen dem Supportfilm oder dem Abdeckblatt und der fotoabbildbaren Schicht zwischengelagert ist. Die Zwischenschicht aus dem Trockenfilmen ist selektiv besser anhaftend an die Schicht einer fotoabbildbaren Zusammensetzungsschicht als die Abdeckschicht, was es der Abdeckschicht ermöglicht, daß sie entfernt wird, nachdem die fotoabbildbare Schicht auf eine Leiterplatte laminiert ist, um eine Zusammenpaßbarkeit zu unterstützen, wobei die Zwischenschicht auf der Schicht der fotoabbildbaren Zusammensetzung als eine "Oberbeschichtung" verbleibt. Die Oberbeschichtung besteht aus einem nicht klebrigen Material und kann in Kontakt mit anderen Oberflächen, wie eine Druckvorlage für Kontaktdrucken angeordnet werden. Die Oberschicht dient auch als eine Sauerstoffbarriere, was es der Schicht der fotoabbildbaren Zusammensetzung ermöglicht, nicht belichtet bzw. nicht freigesetzt auf der Leiterplatte für eine gewisse Zeitdauer zu verbleiben, nachdem die Oberschicht entfernt ist. Die Verwendung eines Trockenfilms, der die "Zwischenschicht" oder "Oberschicht" aufweist, macht die in diesen Patenten beschriebenen Verfahren bzw. Prozesse möglich.
In jedem Fall wird, um einen besser anpaß- bzw. zusammenpaßbaren Trockenfilm auszubilden, das schützende Polyethylenblatt zuerst abgezogen und die freigelegte Oberfläche der Schicht der fotoabbildbaren Zusammensetzung wird auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgebracht. Unter Verwendung von Vakuum, Wärme und mechanischem Druck wird der Trockenfilm auf die Oberfläche der Leiterplatte laminiert, wobei teilweise die fotoabbildbare Schicht darauf abgestimmt ist. Innerhalb von etwa 60 Sekunden und bevor die Leiterplatte wesentlich abgekühlt ist bzw. wird, ist bzw. wird die Abdeckschicht des Trockenfilms entfernt, worauf die Schicht der fotoabbildbaren Zusammensetzung und die darüber lagernde Oberschicht vollständig mit den Konturen der Leiterplatte übereinstimmen und im wesentlichen die Spuren bzw. Bahnen und Oberflächenkonturen vor einer konventionellen Be- bzw. Verarbeitung verkapseln. Da die Abdeckschicht vor dem endgültigen Übereinstimmungsschritt bzw. Anpassungsschritt entfernt wird, wird eine bessere Übereinstimmung, insbesondere, wenn dünne Schichten einer fotoabbildbaren Zusammensetzung auf Platten mit eng beabstandeten Spuren aufgebracht werden, erreicht. Eine bessere Auflösung ist auch erreichbar, da die Oberschicht direkt mit einer Druckvorlage für ein Kontaktdrucken kontaktiert werden kann und da die Oberschicht viel dünner als für eine Abdeckschicht oder ein Supportfilm ist und damit weniger für eine gute Auflösung störend als ein Supportfilm ist.
Im US-Patent Nr. 4.946.524 (Stumpf et al.) ist ein Applikator und ein Verfahren zum Aufbringen eines zusammenpassenden Trockenfilmmaterials auf die Oberfläche einer Leiterplatte geoffenbart, welche zur selben Zeit die Entfernung des Schutzblatts, ein nachfolgendes Handhaben der Platte mit dem aufgebrachten Film und ein Abziehen der zwischen dem Film und der Platte eingeschlossenen Luft ermöglichen. Das Austragen bzw. Abziehen von Luft, die zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Leiterplatte eingeschlossen ist, ist bzw. wird erleichtert, wenn vor einer Vakuumlaminierung die Oberfläche der Platte mit einem losen Blatt des Films abgedeckt wird. Zu diesem Zweck ist der Applikator bzw. die Aufbringungseinrichtung gemäß US-Patent Nr. 4.946.524 betätigbar, um den Trockenfilm auf eine Platte an der vorlaufenden nachlaufenden Kante anzuheften, wobei der Zwischenabschnitt der Folie bzw. des Films lose darauf aufgebracht ist. Diese Folie wird auf die Platte als ein diskret zugeschnittenes Blatt innerhalb der Grenzen des Umfangs der Oberfläche der Platte angeheftet. Der Einfachheit halber wird eine Leiterplatte, die eine derartige lose Anbringung eines Trockenfilmblatts an der Oberfläche oder Oberflächen davon aufweist, nachfolgend als "vorlaminiert" bezeichnet.
Um die in den vorher genannten Patenten beschriebenen Verfahren für eine kontinuierliche automatische Arbeitsweise in einem Inline-System anzupassen, ist in US-Patent Nr. 5.292.388 (Candore) eine automatisch geführte Vakuumlaminiervorrichtung beschrieben. Die Vorrichtung bzw. das Gerät von US-Patent Nr. 5.292.388 stellt ein verbessertes und effizientes Mittel zum automatischen Führen bzw. Fördern und Anlegen von Vakuum, Wärme und mechanischem Druck auf die vorlaminierten Leiterplatten oder Substrate zur Verfügung und beseitigt bzw. überwindet die Schwierigkeiten, die bei der Verwendung eines konventionellen chargenweisen Vakuumlaminators in einem automatischen Inline-System angetroffen werden. Der automatische geführte bzw. geförderte Vakuumlaminator besteht aus zwei Hauptteilen, einem Vakuumlaminator und einem Einlaßrollenförderer zum Zuführen von vorlaminierten Leiterplatten in den Vakuumlaminator von der vorhergehenden Vorlaminiereinrichtung. Der Vakuumlaminator umfaßt insbesondere eine Vakuumkammer, die durch erhitzte obere und untere Platten definiert ist, und einen Endlosförderer, der zwischen den Platten angeordnet ist, um die gedruckten Leiterplatten in den und aus dem Vakuumkammerbereich zu bewegen. Der Endlosbandförderer umfaßt insbesondere ein Endlosband, das einen Abschnitt bzw. Querschnitt aufweist, auf welchem die Platte angeordnet werden kann, und eine Öffnung darin derart, daß, wenn die Platte auf dem Endlosbandförderer in den Bereich bzw. die Region der er sten Vakuumkammer zwischen den oberen und unteren Platten bewegt wird, die Öffnung in vertikaler Ausrichtung mit der unteren Platte bewegt wird. Im Betrieb wird die vorlaminierte Leiterplatte (d.h. die das fotoabbildbare Material aus Trockenfilm lose auf ihre Oberfläche aufgebracht aufweist) zum Vakuumlaminieren von dem Eingangs- bzw. Eingaberollenförderer zu dem Endlosbandförderer transferiert, welcher die Platte in eine geeignete Vakuumlaminierposition zwischen den erhitzten oberen und unteren Platten bewegt. Danach wird die untere Platte durch die Öffnung in dem Endlosband in dichtenden Eingriff mit der oberen Platte angehoben, um in der Vakuumkammer sowohl das Band als auch die vorlaminierte Platte zu fangen bzw. zu ergreifen, die dann auf der Oberfläche des Bands aufruht. Als nächstes wird ein Vakuum in der Vakuumkammer zwischen den Platten gezogen, um sämtliche Luft zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der vorlaminierten Platte zu evakuieren, gefolgt durch ein Aufbringen von Wärme und mechanischem Druck, um den Trockenfilm an die Platte anzupassen. Wenn der Zyklus vollständig ist, wird die untere Platte abgesenkt und die laminierte Platte wird durch den Bandförderer zu einer nachfolgenden Verarbeitungseinrichtung weg gefördert und das Endlosband wird zu seiner Anfangsposition zurückgeführt, während die nächste Platte, die im Vakuum zu laminieren ist, für den nächsten Vakuumlaminierzyklus anlangt.
Eine Schwierigkeit wurde jedoch mit der Arbeitsweise der geförderten Vakuumlaminiervorrichtung angetroffen, wie sie in US-Patent 5.292.388 beschrieben war. Insbesondere war das vorangehende Anheften des Trockenfilms auf die Plattenoberfläche vor einer Evakuierung der Kammer ein Problem. Das Problem ist insbesondere bei dünnen Platten (d.h. < 0,25 mm) vorherrschend, da sie für ein schnelles Erhitzen anfällig sind. Um eine vollständige Übereinstimmung des Trockenfilms um die Leiterspuren und Substratoberflächenkonturen sicherzustellen, ist es notwendig, daß das lose Blatt eines Trockenfilms, das auf die Platte vorlaminiert ist, es ermöglicht, daß die gesamte Luft, die zwischen ihm und der Oberfläche der Leiterplatte eingeschlossen ist, evakuiert wird, bevor Wärme und mechanischer Druck aufgebracht werden, um den Film an die Platte anzupassen. Mit der obigen Vorrichtung hat jedoch die Restsitze, die durch das Endlosband von dem Endlosbandförderer abgegeben wird, unmittelbar nachdem ein Vorvakuumlaminierzyklus vervollständigt wurde, eine Tendenz, ein frühzeitiges Festkleben des Films auf der nächsten Platte zu bewirken, die in die Vakuumkammer vor einem Beginn des Vakuumlaminierzyklus eintritt. Ein frühzeitiges Anhaften hindert jedoch die Luft daran, daß sie aus bestimmten Bereichen entlang der Folie bzw. des Films während der Vakuumlaminierung austritt, was wiederum eine Filmanpassung verhindert. In Fall von Lötmasken resultiert ein Fehlen einer Filmübereinstimmung in Laminierdefekten, wie ein unerwünschtes Hinterfüllen, das durch ein vorzeitiges Anhaften bewirkt wird. In dem Fall von primären Resists tendiert ein Fehlen einer Filmübereinstimmung bzw. -anpassung dazu, in einer Löcherbildung von gesamten Abschnitten der Leiterspuren, die durch ein unvollständiges Anhaften bewirkt ist, ebenso wie in einem Hinterfüllen zu resultieren, wie dies zuvor beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um dieses Problem adressieren.
Obwohl es hier einige Versuche gab, dieses Problem eines vorzeitigen Anhaftens zu adressieren, ist eine zufriedenstellende Antwort erst zu erfinden. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, die Trockenfilme in konventionellen chargen orientierten Vakuumlaminiereinrichtungen zu verarbeiten, die mit entfernbaren Kupferwärmeschildern zwischen oberen und unteren Platten ausgestattet waren. Die entfernbaren Hitzeschilder werden händisch zwischen die oberen und unteren Platten unmittelbar vor einer Anordnung der Platte in der Vakuumkammer eingesetzt. Ein Evakuieren wird dann begonnen, wobei die Hitzeschilder dazu dienen, den Resist lang genug vor erhöhten Temperaturen zu schützen, um fähig zu sein, sämtliche Luft zwischen dem Resist und der Platte vor einem Aufbringen von Hitze und mechanischem Druck zu entfernen. Jedoch ist eine chargenweise Bearbeitung besonders unerwünscht, da sie insgesamt zu langsam für eine Massenproduktion von Leiterplatten und extrem arbeitsintensiv ist.
Ein Ziel bzw. Gegenstand der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen unter Vakuum, Hitze und mechanischem Druck eines Trockenfilm-Fotoresists oder einer Lötmaske auf vorlaminierte Leiterplatten oder andere Substrate zur Verfügung zu stellen, um dadurch sämtliche Luft zu entfernen, die zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Leiterplatte oder dem Substrat eingeschlossen ist, um eine vollständige Übereinstimmung des Trockenfilms um die erhobenen Leiterspuren und die Substratoberflächenkonturen sicherzustellen.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Vakuumlaminieren von vorlaminierten Leiterplatten und Substraten zur Verfügung zu stellen, wobei das Verfahren und die Vorrichtung ein vorzeitiges Anhaften des lose aufgebrachten vorlaminierten Trockenfilms auf der Oberfläche der Leiterplatte und des Substrats vor einer Evakuierung von sämtlicher Luft zwi schen dem Trockenfilm und der Platte oder der Substratoberfläche verhindern.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Vakuumlaminieren von vorlaminierten Leiterplatten und Substraten zur Verfügung zu stellen, welche beide in einem Inline-System und in einer vollständig automatisierten, kontinuierlichen Weise betätigbar sind.
Gemäß der Erfindung werden diese Ziele durch eine automatische geförderte Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 erreicht.
In Erfüllung der vorhergehenden und anderer Ziele der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zum Laminieren einer vorlaminierten Leiterplatte oder eines anderen Substrats zur Verfügung gestellt, welches ein vorzeitiges Anhaften des Trockenfilms, der eine einen Fotoresist bildende Schicht ist, auf der Platte, umfassend die folgenden Haupt- bzw. Schlüsselmerkmale: (a) Anordnen der vorlaminierten Platte oder des Substrats auf einem Abschnitt eines unteren sich bewegenden Bandförderers zur Bewegung in einen Vakuumkammerbereich einer Doppelband-Vakuumlaminiereinrichtung zur Aufbringung von Vakuum, Wärme und mechanischem Druck darauf, wobei der untere Bandförderer gekennzeichnet ist durch die Verwendung eines Endlosbands, das zwei unterschiedliche Abschnitte aufweist, auf welchen die Platte angeordnet werden kann, wobei die zwei Abschnitte so positioniert sind, daß, wenn ein Abschnitt des unteren Bandförderers mit der Platte in den Vakuumkammerbereich gefördert wird, der andere Abschnitt aus dem Bereich zum Kühlen und umgekehrt herausbewegt wird; (b) schrittweises Bewegen eines Abschnitts eines oberen Bandförderers, der über dem unteren Bandförderer in Abstand angeordnet wird, in den Vakuumkammernbereich, wobei der obere Bandförderer gekennzeichnet ist durch die Verwendung eines Endlosbands, das wenigstens zwei unterschiedliche Abschnitte aufweist, wobei die wenigstens zwei Abschnitte so positioniert werden, daß, wenn ein Abschnitt des oberen Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt wird, wenigstens ein anderer Abschnitt aus diesem Bereich zum Kühlen herausbewegt wird und umgekehrt; (c) Stoppen der Bewegung des unteren Bandförderers, wenn bzw. sobald das Band in eine geeignete Position in der Vakuumkammer der Vakuumlaminiereinrichtung bewegt wird, (d) Ziehen eines Vakuums in der Vakuumkammer für eine Zeit, die ausreichend ist, um im wesentlichen die gesamte Luft zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Platte oder des Substrats zu evakuieren und um den Trockenfilm in innigen Kontakt mit der Oberfläche der Platte oder des Substrats anzuordnen, gefolgt durch eine Aufbringung von ausreichend Wärme, um den Trockenfilm zu veranlassen zu fließen, und ausreichendem mechanischem Druck auf die Platte oder das Substrat, um dadurch das erhitzte Laminat zu zwingen, sich dicht bzw. eng an die Oberflächenkonturen der Platte oder des Substrats anzupassen, und (e) nachdem das Vakuumlaminierverfahren vollständig bzw. abgeschlossen ist, Fördern der bearbeiteten Platte oder des Substrats aus dem Heißbandabschnitt des unteren Bandförderers, während eine neue vorlaminierte Platte auf den anderen Abschnitt des unteren Bandförderers geladen wird, welcher außerhalb der Vakuumlaminiereinrichtung während des vorangehenden Laminierzyklus abkühlen gelassen wurde; (f) und Wiederholen der Schritte (a) bis (e) mit einer neuen vorlaminierten Platte.
Die vorher erwähnten Schritte ermöglichen es der Platte, die vakuumlaminiert ist, daß sie zuerst in der Vakuumkammer nur zwischen Kühlabschnitten und dem oberen und unteren Band angeordnet wird. Da die oberen und unteren Bandabschnitte in der Kammer kalt sind, wirken sie als Wärmeschilder, um zu verhindern, daß sich der Trockenfilm zu schnell erhitzt und vorzeitig an der Platte anhaftet, wenn er an Resthitze ausgesetzt wird, die durch die Vakuumlaminiereinrichtung abgegeben wird, welche immer noch von einem vorhergehenden Vakuumlaminierzyklus heiß ist, bevor der Film vollständig von eingeschlossener Luft evakuiert werden kann.
Die vorher erwähnten Schritte sind bzw. werden vorzugsweise in-line ausgeführt und in einer kontinuierlichen automatisierten Weise, so daß das Verfahren für eine Verwendung in einem vollständig automatisierten In-Line-System zur Herstellung von Leiterplatten adaptiert bzw, angepaßt werden kann.
Beim Durchführen dieser und anderer Gegenstände der Erfindung wird auch ein verbesserter Trockenfilm-Fotoresist- oder Lötmasken-Vakuumlaminiervorrichtung zur Verfügung gestellt, umfassend die folgenden Schlüsselmerkmale: das Bereitstellen einer Vakuumlaminiereinrichtung, die zwei unabhängige (d.h. doppelte) Bandförderersysteme aufweist, die damit verbunden bzw. assoziiert sind, speziell einen unteren Bandförderer und einen oberen Bandförderer; wobei der untere Bandförderer betätigbar zur Bewegung der vorlaminierten Platte oder des Substrats in die und aus der Vakuumlaminiereinrichtung zum Aufbringen von Vakuum, Wärme und mechanischem Druck auf die Platte positioniert ist und gekennzeichnet ist durch ihre Verwendung eines Endlosbands, das zwei unterschiedliche bzw. getrennte Abschnitte aufweist, auf welche die Platte angeordnet werden kann, wobei die zwei Abschnitte so positioniert sind, daß, wenn ein Abschnitt des unteren Bands in den Vakuumkammerbereich der Vakuumlaminiereinrichtung bewegt wird, der andere Abschnitt aus diesem Bereich herausbewegt wird und umgekehrt, und wobei der obere Bandförderer über dem unteren Bandförderer in Abstand in dem Vakuumbereich der Vakuumlaminiereinrichtung angeordnet ist und der obere Bandförderer durch seine Verwendung eines Endlosbands gekennzeichnet ist, das wenigstens zwei unterschiedliche Abschnitte aufweist, die abwechselnd in den und aus dem Vakuumkammerbereich der Vakuumlaminiereinrichtung so bewegt werden, daß, wenn ein Abschnitt des oberen Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt wird, wenigstens ein anderer Abschnitt aus diesem Bereich herausbewegt wird und vice versa; so daß im Betrieb, wenn bzw. da ein Abschnitt des unteren Bands, auf welchem die Platte oder Substrats angeordnet ist, das im Vakuum zu laminieren ist, in den Vakuumkammerbereich der Vakuumlaminiereinrichtung bewegt wird, ein Abschnitt des oberen Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt wird und die anderen Abschnitte des oberen und unteren Bands aus der Vakuumkammer zum Kühlen herausbewegt werden und umgekehrt.
Die zuvor erwähnte Vorrichtung ist vorzugsweise weiters durch die Kapazität derselben für eine automatisierte kontinuierliche Arbeitsweise gekennzeichnet. Es ist auch bevorzugt, eine derartige kontinuierlich betätigbare bzw. arbeitende geförderte Vakuumaufbringeinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche im Zusammenhang mit einem automatisierten Eingaberollenförderer zum Zuführen von vorlaminierten Leiterplatten und Substraten auf die automatisierten Förderbänder in einer derartigen Weise betätigbar ist, um es wenigstens einer Platte oder einem Substrat zu ermöglichen, daß es sich in der Vakuumlaminiereinrichtung befindet, während die nächste Platte oder das nächste Substrat, das im Vakuum zu laminieren ist, in einer Position auf einem Eingaberollenförderer angehalten bzw. gestapelt ist, welcher für einen Beginn des nächsten Vakuumlaminierzyklus fertig bzw. bereit ist. Nach Vervollständigung des Vakuumlaminierzyklus wird die Leiterplatte automatisch aus der Vakuumlaminiereinrichtung gefördert und die gestapelte neue Leiterplatte, die Vakuum zu laminieren ist, wird in die erste Vakuumkammer gefördert.
Die automatisierte geförderte bzw. mit einem Förderer versehene Vakuumaufbringeinrichtung hat eine besondere Verwendbarkeit beim Fördern von Leiterplatten und Aufbringen von Vakuum, Wärme und mechanischem Druck auf Leiterplatten, welche mit einem Fotoresist oder Lötmasken-Trockenfilm in Übereinstimmung mit dem Verfahren vorlaminiert wurden, das in US-Patent Nr. 4.946.524 beschrieben ist, und in Übereinstimmung mit den Verfahren hergestellt wurden, die in US-Patenten Nr. 4.889.790, 4.992.354 und 5.164.284 beschrieben sind.
Die mit einem Förderer versehene Trockenfilm-Fotoresist- oder Lötmasken-Aufbringeinrichtung der Erfindung ist eine wichtige Komponente in der Gesamtanordnung eines automatischen kontinuierlichen Flusses von Material in einer Inline-Verarbeitung von Trockenfotoresist- oder Lötmaskenfilmen, die eine Vakuumlaminierung während einer Verarbeitung erfordern.
Die Erfindung stellt die Mittel zum Automatisieren des vakuumaufbringverfahrens wie in einem Inline-System zur Ver fügung, während zur selben Zeit 1) übliche Laminierdefekte, wie ein vorzeitiges Resistanhaften reduziert werden, und 2) im wesentlichen das Erfordernis eliminiert wird, die endbearbeiteten Leiterplatten zu reparieren oder neu zu bearbeiten.
Mit dieser Beschreibung der Erfindung folgt eine detaillierte Beschreibung, wobei auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung bezug genommen wird, welche einen Teil der Beschreibung bilden, in welcher gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und von welchen:
1 eine Seitenansicht einer Kammerstruktur ist, in welcher die geförderte bzw. mit einem Förderer versehene Doppelband-Vakuumaufbringeinrichtung der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist;
2 eine schematische perspektivische Ansicht in einem größeren Maßstab als 1 ist, die das Doppelbandfördersystem der geförderten Vakuumaufbringeinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung illustriert;
3 eine teilweise Detailansicht des unteren Bandförderers der Aufbringeinrichtung von 1 und 2 ist;
4–7 Querschnittsansichten einer Vakuumlaminiereinrichtung sind, welche vorteilhafterweise mit der geförderten Vakuumaufbringeinrichtung verwendet werden kann, und welche eine Plattenbetätigungssequenz desselben zeigt; und
8–13 schematische perspektivische Ansichten sind, welche den Funktionszyklus der geförderten Vakuumaufbringeinrichtung von 1 und 2 illustrieren, wenn sie verwendet wird, um Leiterplatten oder Substrate, eines) pro Zeiteinheit bzw. einzeln durch den Vakuumlaminator zu führen.
Die geförderte bzw. mit einem Förderer versehene Vakuumaufbringeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat ihre besondere Verwendbarkeit in der Vakuumlaminierung von Leiterplatten oder Substraten unterschiedlicher Dicken und Größen, insbesondere in einem Bereich von zwischen 0,1 und 3,2 mm und in einem Bereich von zwischen 25 × 38 und 60 × 71 cm, welche Platten oder Substrate mit einem losen Blatt eines Trockenfilm-Primärfotoresists oder einer Lötmaske mit oder ohne einer "Oberschicht" "vorlaminiert" wurden, wie dies zuvor beschrieben wurde. Die spezifische Funktion der geförderten Vakuumaufbringeinrichtung ist es automatisch, eine Kombination von Vakuum, Wärme und mechanischen Druck in der Reihenfolge aufzubringen, um vollständig die gesamte Luft zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Platte oder des Substrats zu entfernen und ein positives Übereinstimmen des Trockenfilms um geätzte oder elektroplattierte Leiterspuren und unregelmäßige Substratoberflächenkonturen sicherzustellen.
Indem nun auf 1 – 2 Bezug genommen wird, ist eine Supportstruktur oder ein Rahmen 10 gezeigt, auf welcher(m) die geförderte Vakuumaufbringeinrichtung, die mit 12 bezeichnet ist, gemäß der Erfindung festgelegt ist. Die geförderte bzw. mit einem Förderer versehene Vakuumaufbringeinrichtung 12 besteht aus einem Eingabe- oder Zufuhrförderer 14 und einem Vakuumabschnitt 16, welcher eine Vakuumlaminiereinrichtung 18 und zwei unabhängige Bandförderer, spezifisch einen unteren Bandförderer 20 und einen oberen Bandförderer 22 umfaßt bzw. beinhaltet.
Wie dies in 2 gezeigt ist, erstrecken sich der Eingabeförderer 14 und der untere Bandförderer 20 in einer Endezu-Ende-Beziehung in der Reihenfolge, um einen kontinuierlichen Pfad bzw. Weg für eine Bewegung einer zu laminierenden Platte in den und aus dem Vakuumabschnitt 16 der Va kuumaufbringeinrichtung 12 mit Fördereinrichtung zu definieren.
Der Eingabeförderer 14 umfaßt insbesondere eine Mehrzahl von durch Ketten gekoppelten Rollen 24, welche sich für einen wesentlichen Abstand über die Breite der Aufbringvorrichtung 12 erstrecken. Positioniert für eine vertikale Bewegung zwischen dem Austrittsende des Eingabeförderers 14 und einem Eintrittsende des unteren Bandförderers ist eine einstellbare Barriere 26.
Die Barriere 26 erstreckt sich über die Breite der Aufbringeinrichtung 12 und ist nach oben durch einen individuell zugeordneten Luftzylinder 28 bewegbar, wie dies in 2 gezeigt ist. Eine derartige Bewegung erfolgt von einer "unteren" oder nicht blockierenden Position zu einer "oberen" Position, um den Transport zu dem nächsten nachfolgenden Förderer einer Leiterplatte zu blockieren, die auf dem Eingabeförderer 14 von einer vorhergehenden Einrichtung, die mit 30 bezeichnet ist, transportiert wurde.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist eine Fotozelle 32 zum Abtasten bzw. Erfassen des Ankommens einer Leiterplatte auf dem Austrittsende des Eingabeförderers 14 und zum Beginnen der Betätigung des individuell zugeordneten Luftzylinders 28 für ein Ausführen der Bewegung der Barriere 26 zwischen der nicht blockierenden und Blockierposition einer Leiterplatte vorgesehen.
Der untere Bandförderer 20 beinhaltet ein Paar von Rollen, spezifisch eine Eingaberolle 34 und eine Ausgaberolle 36, wobei sich beide Rollen über die Breite der Aufbring- bzw. Auftragsvorrichtung 12 erstrecken. Um die Rollen 34 und 36 gewickelt ist ein Paar von beabstandeten Endlosketten 38 und 40, wobei der Abstand zwischen diesen derart ist, daß sich eine Kette 38 auf einer Seite der Aufbringeinrichtung 12 befindet und sich die andere Kette 40 auf der anderen Seite davon befindet. Die Kette 38 kämmt mit einem Zahnrad bzw. Ritzel 42, das an dem Ende der Eingaberolle 34 angeordnet ist, und einem Ritzel 44, das an dem Ende der Ausgaberolle 36 angeordnet ist, wie dies in 2 gezeigt ist. In gleicher Weise kämmt die Kette 40 mit Ritzeln die an den anderen Enden der Eingaberolle bzw. -walze 34 und der Ausgaberolle 36 vorgesehen sind. Wie dies in 3 gezeigt ist, kämmt die Kette 40 mit einem Ritzel 46 an dem Ende der Ausgaberolle 36.
Zwischen den Ketten 38 und 40 ist ein unterteiltes Band 48 unter Spannung zur Bewegung einer Leiterplatte in die und aus der Vakuumlaminiereinrichtung positioniert. Das unterteilte Band 48 ist, wie dies in 2 gezeigt ist, in zwei Abschnitte unterteilt, spezifisch einen ersten Bandabschnitt 50 und einen zweiten Bandabschnitt 52. Jeder Bandabschnitt ist sicher an den Ketten an jedem Ende durch einen geeigneten Greifer 54 festgelegt, wie dies in 3 illustriert ist, und erstreckt sich über ein Viertel des Abstands um die Schlaufe, die durch die Ketten 38 und 40 ausgebildet wird. Der Greifer 54 an jedem Ende von jedem Bandabschnitt 50 und 52 beinhaltet eine Stange 56, welche sicher an einen Ende an der Kette 38 und an dem anderen Ende an der Kette 40 festgelegt ist. Durch die Stange 56 getragen und sicher daran durch geeignete Bolzen bzw. Schrauben oder Nieten festgelegt sind Stangenglieder 58 und 60 von kürzerer Länge, zwischen welchen das Ende von jedem Bandabschnitt ergriffen und zurückgehalten sind. Wie das am besten in 2 gesehen wird, sind das Band 48 in seine zwei entsprechenden Bandabschnitte 50 und 52 unterteilend zwei beabstandete Aperturen oder Öffnungen 62 und 64 darin ausgebildet, welche sich über die volle Breite davon erstrecken. Die Länge von jeder Öffnung beträgt etwa ein Viertel des Abstands um die Schlaufe, die durch die Ketten 38 und 40 ausgebildet wird.
Jeder Bandabschnitt 50 und 52 kann aus einem sehr dünnen glasfaserverstärkten Gummi oder PTFE beschichteten Gummi gefertigt sein. Eine Gesamtdicke des Bands in dem Bereich von 0,013 bis 0,025 cm ist wünschenswert, um sicherzustellen, daß eine komplette Abdichtung existiert, wenn ein Vakuum in der Vakuumlaminiereinrichtung 18 gezogen wird. Dies aus dem Grund, daß der obere Lauf bzw. Abschnitt von jedem Bandabschnitt, wenn er sich in dem Vakuumkammerbereich befindet, zwischen oberen und unteren Platten der Vakuumlaminiereinrichtung 18 während des Vakuumlaminierverfahrens gefangen bzw. ergriffen ist.
Eine Antriebs- bzw. Bewegungsleistung zum Antreiben der kettengekoppelten Rollen bzw. Walzen des Eingabeförderers 14 und des unteren Bandförderers 20 wird durch einen Elektromotor 66 bereitgestellt. Der Motor 66 kann einen Gleichstrom-Elektromotor umfassen und ist mit gesonderten Antriebsritzeln 68 und 70 zum Antreiben des Eingabeförderers 14 bzw. des Bandförderers 20 versehen.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist der Motor 66 durch das Ritzel 68 und ein Kettenantriebsgetriebe 72 mit dem Eingabeförderer 14 gekoppelt bzw. verbunden. Der Motor 66 ist auch durch das Ritzel 70 und ein Kettenantriebsgetriebe bzw. eine Kettenantriebsverzahnung 74 und 76 mit der Antriebswelle der Ausgaberolle 36 des unteren Bandförderers 20 gekoppelt. Eine elektromagnetische Kupplung 78, die zwischen den Kettenantriebgetrieben 74 und 76 positioniert ist, stellt den selektiven und gemeinsamen Antrieb des Eingabeförderers 14 und des unteren Bandförderers 20 zur Verfügung.
Der Motor 66 ist ein Motor mit variabler Geschwindigkeit bzw. Drehzahl, der selektiv von einer Quelle eines Gleichstroms (nicht gezeigt) durch Motorgeschwindigkeits-Steuer- bzw. -Regelpotentiometer 80 und 82 und einen Auswahlschalter 84 betätigbar bzw. versorgbar ist, wie dies in 1 gezeigt ist, um den Eingabeförderer 14 mit einer Geschwindigkeit von etwa drei (3) Meter/Minute (m/min) anzutreiben und um den Eingabeförderer 14 und den unteren Bandförderer 20 mit einer Geschwindigkeit von etwa neun (9) m/min anzutreiben, wie dies nachfolgend beschrieben werden wird. Die Anordnung ist derartig, daß der Eingabeförderer 14 unabhängig von oder gemeinsam mit dem unteren Bandförderer 20 angetrieben werden kann. In gleicher Weise kann der untere Bandförderer 20 unabhängig von dem Eingabeförderer 14 angetrieben werden. Zu keiner Zeit können jedoch, wenn sie zur selben Zeit angetrieben sind, die Geschwindigkeiten der Förderer 14 und 20 unterschiedlich sein.
Für den Zweck eines Ermöglichens, daß die Spannung des unterteilten Bands 48 des unteren Bandförderers 20 an einem gewünschten Punkt in dem Vakuumverfahren gelöst wird, wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein Lager 86, in welchem die Welle der Eingaberolle 34 des Bandförderers 20 zur Rotation montiert bzw. angeordnet ist, angeordnet, um um einen kurzen Abstand zu und weg von der Vakuumlaminiereinrichtung 18 durch einen Zwei-Positions-Luftzylinder 88 bewegt zu werden.
Zum Abtasten bzw. Erfassen, wann eine vorlaminierte Leiterplatte durch den unteren Bandförderer 20 zu einer geeigneten Position relativ zur Vakuumlaminiereinrichtung 18 für das Durchführen des Vakuumlaminierverfahrens bewegt wurde, ist durch jeden Bandabschnitt 50 und 52, wie dies am besten in 2 gesehen werden kann, ein Nocken 90 und ein damit zusammenwirkender Sensor 92 vorgesehen. Der Nocken 90 ist festgelegt an und bewegt sich mit der Endloskette 38 um die Schlaufe des Bandförderers 20. Der Sensor 92 ist in jeder geeigneten Weise auf dem Rahmen 10 der Aufbringeinrichtung 12 festgelegt bzw. montiert.
Wenn die Leiterplatte, welche auf einem der unteren Bandabschnitte 50 oder 52 läuft, in die geeignete Position relativ zu der Vakuumlaminiereinrichtung 18 für den Fortschritt des Vakuumlaminierverfahrens bewegt wird, ist bzw. wird eine der Öffnungen 62 oder 64 in dem unteren Bandförderer 20 unmittelbar, d.h. vertikal unter dem Vakuumlaminator positioniert, wie dies am besten in 2 gesehen werden wird. Dies erlaubt es der unteren Platte 94 der Vakuumlaminiereinrichtung, daß sie durch die Öffnung in kooperativer bzw. zusammenwirkende Beziehung mit der oberen Platte 96 der Vakuumlaminiereinrichtung 18 angehoben wird, um die Vakuumlaminierung einer Leiterplatte auszuführen bzw. zu bewirken, die dann auf einem der unteren Bandabschnitte 50 oder 52 innerhalb der Grenzen des Vakuumlaminators 18 aufruht bzw. liegt, während der andere der unteren Bandabschnitte außerhalb der Vakuumlaminiereinrichtung zum Kühlen zwischen Vakuumlaminierzyklen verbleibt.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist auch ein Infrarotsensor 98 zum Abtasten der Temperatur der bearbeiteten Leiterplat te oder des Substrats vorgesehen, während sie (es) aus dem Laminator 18 hinausgefördert wird. Die Temperatur der bearbeiteten Leiterplatte oder des Substrats, wie sie durch den Sensor 98 erfaßt und durch geeignete Mittel angezeigt oder dargestellt wird, erleichtert eine Steuerung bzw. Regelung der Erwärmungs- bzw. Heizmittel in der Vakuumlaminiereinrichtung 18, um dadurch eins Überhitzen derselben und eine mögliche Beschädigung der Leiterplatte oder des Substrats auszuschließen, die vakuumlaminiert werden.
Da die Blätter des Trockenfilms, der auf die vorlaminierten Leiterplatten aufgebracht ist, die vakuumlaminiert werden, eine hohe Flußcharakteristik in dem Temperaturbereich von 30°C bis 150°C aufweisen, kann das Vakuumlaminierverfahren innerhalb dieses Bereichs ausgeführt werden.
Weiters ist, wie dies in 2 illustriert bzw. dargestellt ist, der obere Bandförderer 22 über dem unteren Bandförderer 20 beabstandet angeordnet und erstreckt sich durch den Vakuumkammerbereich der Vakuumlaminiereinrichtung 18 zwischen den oberen und unteren Platten. Der obere Bandförderer 22 beinhaltet ein Paar von Aufnahmerollen, spezifisch eine Eingabeaufnahmerolle 100 und eine Ausgabeaufnahmerolle 102, wobei sich beide Rollen über die Breite des Applikators bzw. der Aufbringeinrichtung 12 erstrecken. Benachbart zu jeder Aufnahmerolle 100 und 102 ist eine damit zusammenwirkende Führungsrolle 104 und 106 ebenfalls angeordnet. Um die Aufnahmerollen gewickelt und gesichert durch geeignete Mittel (nicht gezeigt) ist ein Endlosband 108, welches sich über die Breite der Aufnahmerollen erstreckt.
Das obere Band 108 kann aus einem sehr dünnen fiberglasverstärkten Gummi oder Teflon beschichteten Fiberglas gefer tigt sein. Eine gesamte Dicke des Bands in dem Bereich von 0,013 bis 0,025 cm ist wünschenswert, um sicherzustellen, daß eine vollständige Abdichtung besteht, wenn ein Vakuum in der Vakuumlaminiereinrichtung 18 gezogen wird.
Dies aus dem Grund, daß der obere Lauf des Bands 108 zwischen den oberen und unteren Platten der Vakuumlaminiereinrichtung 18 während des Vakuumlaminierverfahrens bzw. -prozesses aufgenommen bzw. ergriffen ist.
Das Band 120 ist auch mit einer ausreichenden Länge zur Verfügung gestellt, um zu ermöglichen, daß sich ein Abschnitt des Bands in dem Vakuumkammerbereich der Vakuumlaminiereinrichtung 18 zwischen den oberen und unteren Platten befindet, während wenigstens ein anderer Abschnitt des Bands 108 außerhalb des Vakuumkammernbereichs zum Kühlen zwischen Vakuumlaminierzyklen verbleibt.
Eine Antriebs- bzw. Bewegungsleistung für ein Antreiben der Aufnahmerollen 100 und 102 ist durch einen vorwärts und einen rückwärts bewegbaren Elektromotor 110 und 112 zur Verfügung gestellt, welche es ermöglichen, daß sich das Band 108 sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtungen zum schrittweisen Vortrieb von gewählten Abschnitten des Bands in den und aus dem Vakuumkammerbereich der Vakuumlaminiereinrichtung 18 bewegt. Jeder Motor kann einen Gleichstrom-Elektromotor konstanter Geschwindigkeit umfassen, welcher selektiv von einer Quelle eines Gleichstroms (nicht gezeigt) mit Energie versorgbar ist, um die Aufnahmerollen 100 und 102 mit einer Geschwindigkeit von etwa neun (9) m/min in der gewünschten Richtung und für das gewünschte Inkrement bzw. die gewünschte Teilbewegung zu bewegen.
Eine Vakuumlaminiereinrichtung 18, welche in vorteilhafter Weise mit der mit einem Förderer versehenen Vakuumaufbringeinrichtung 12 der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist in 4–7 dargestellt. Bezugnehmend auf 4, beinhaltet der Laminator bzw. die Laminiereinrichtung 18 eine untere bewegbare Platte 94 und eine obere stationäre Platte 96. Mit der oberen Platte 96 ist eine rückstellfähige Siliziumkautschukdecke 114 assoziiert, welche eine Decke für den Vakuumkammerbereich, der bei 116 angedeutet ist, ausbildet. Die untere Platte 94 hat eine Vertiefung 118, in welche eine vorlaminierte Leiterplatte oder ein Substrat, das durch Vakuum zu laminieren ist, auf einem Siliziumgummieinsatz 120 für eine Vakuumlaminierung positioniert. Dichtmittel 122 in der Form eines O-Rings, der den Umfang der unteren Platte 94 umgibt, sind für ein hermetisches Abdichten der Vertiefung 118 für die Evakuieren von Luft daraus mittels einer Vakuumpumpe 124 vorgesehen, wenn die untere Platte 94 nach oben in Kontakt mit der oberen Platte 96 bewegt wird. Ein oder mehrere Abstandhalter bzw. Beilageneinsätze 126 können, vorgesehen sein, wie dies in 4 gezeigt ist, um Leiterplatten unterschiedlicher Dicken aufzunehmen, d.h. um die Leiterplatten an eine optimale Position in der Vertiefung 118 für eine beste Vakuumlaminiertätigkeit anzupassen. Beide Platten 94 und 96 beinhalten Heizeinrichtungen, spezifisch eine Heizeinrichtung 128 in der oberen Platte 96 und eine Heizeinrichtung 130 in der unteren Platte 94.
Leiterplatten, welche vorlaminiert wurden, d.h. die einen Trockenfilm-Fotoresist oder eine Lötmaske zuvor lose auf ein oder beide Seiten davon aufgebracht bekommen haben, wie dies zuvor beschrieben wurde, werden in der Vakuumlaminier einrichtung 18 in der folgenden Aufeinanderfolge bzw. Sequenz vakuumlaminiert:

(1) Die vakuumzulaminierende Platte wird in der Vertiefung 118 der unteren Platte 94 auf der Oberseite des Siliziumkautschukeinsatzes 120 angeordnet. Dies wird durch Lösen bzw. Nachgeben der Spannung des unterteilten Bands 48 des unteren Bandförderers 20 erleichtert, auf dessen Oberfläche die Platte zu dem Bereich der Vakuumkammer 116 gefördert wurde. Das Band 108 des oberen Bandförderers 22 wird auch direkt über der Platte in der Vakuumkammer positioniert, wie dies in 5 gezeigt ist.
(2) Die untere Platte 94 wird nach oben, wie dies in 6 gezeigt ist, mittels des O-Rings 122 bewegt, wobei die Vertiefung 118 gemeinsam mit der Decke 114 die Vakuumkammer 1116 ausbildet. Es ist festzuhalten, daß der eine der Bandabschnitte 50 oder 52 des unteren Bandförderers 20, auf welchem die Platte, die vakuumlaminiert wird, gemeinsam mit einem Abschnitt des Bands 108 des oberen Bandförderers 22 aufruht, auch zwischen der oberen Platte 96 und der unteren Platte 94 aufgenommen bzw. ergriffen ist.
(3) Der Vakuumverarbeitungszyklus wird durch das Erregen der Vakuumpumpe 124 gestartet, um dadurch Luft aus der Vakuumkammer 116 und aus dem Bereich zwischen der oberen Platte 96 und der Decke 114 zu evakuieren.
(4) Für eine festgelegte Zeitdauer am Ende einer ersten Stufe des Vakuumverfahrens gibt es eine zweite Stufe oder "Hinunterwerfen" der Decke 114 in der oberen Platte 96, wie dies in 7 gezeigt ist. Dies wird durch Öffnen von Kanälen 132 in der oberen Platte 96 durchgeführt, um es Atmosphärenluft oder Druckluft (z.B. 1 bis 5 bar) zu ermöglichen, in den Raum zwischen der Decke 114 und der oberen Platte 96 einzutreten. Ein derartiges Hinunterdrücken bzw. Hinunterwerfen übt einen mechanischen Druck auf die Leiter platte aus, um den erhitzten bzw. erwärmten Fotoresist oder den Lötmaskenfilm zum Übereinstimmen rund um die erhabenen bzw. erhöhten elektrischen Leiterspuren und Oberflächenkonturen zu beaufschlagen.
(5) Wenn der Zyklus vollständig bzw. abgeschlossen ist, wird das Vakuum in der Vakuumkammer 116 gelöst, indem Atmosphärenluft darin durch die Kanäle 134 in der unteren Platte 94 eintreten gelassen wird, worauf die untere Platte 94 nach unten aus dem Kontakt mit der oberen Platte 96 bewegt werden kann.

Es ist festzuhalten, daß in Übereinstimmung mit der Erfindung die vorlaminierten Platten, die durch die mit einer Fördereinrichtung versehenen Vakuumaufbringeinrichtung 12 Vakuum zu laminieren sind, durch die vorhergehende Einrichtung in dem Inline-System zentriert wurden, obwohl, falls dies gewünscht ist, einstellbare Führungen (nicht gezeigt) für diesen Zweck im Zusammenhang mit dem Einlaßförderer 14 zur Verfügung gestellt sein können.
Der Funktionszyklus der Vakuumaufbringeinrichtung 12 mit einer Fördereinrichtung, wobei eine Platte pro Zeiteinheit vakuumlaminiert wird, ist in 8–13 illustriert.
In Schritt 1 der Aufeinanderfolge bzw. Sequenz ist, wie dies in 8 gezeigt ist, eine vorlaminierte Leiterplatte 136 auf dem Einlaßförderer 14 ankommend von einer vorhergehenden Einrichtung 30 gezeigt, welche mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min läuft. Die einstellbare Barriere 26 befindet sich "auf" bzw. oberen Plattenblockierposition.
In Schritt 2 der Sequenz ist bzw. wird, wie dies in 9 gezeigt ist, die Platte 136 durch die Barriere 26 gestoppt und wird in Ausrichtung damit bewegt, d.h. quer in bezug auf diese. Wie dies zuvor festgehalten wurde, wurde die Platte 136 bereits auf dem Einlaßförderer 14 zentriert, welcher durch die vorhergehende Einrichtung oder durch einstellbare Führungen (nicht gezeigt) zentriert wurde, die mit dem Förderer 14 assoziiert sind. Der Förderer 14 wird gestoppt, wie durch Betätigung einer elektromagnetischen Kupplung 78, sobald die Platte 136 am Austrittsende davon durch die Fotozelle 32 erfaßt wird.
Wie dies durch eine programmierbare Logik-Steuer- bzw. Regeleinrichtung (PLC) gesteuert bzw. geregelt ist, die schematisch durch das Bezugszeichen 138 in 2 angedeutet ist, wird die Barriere 26 nach unten betätigt durch eine Betätigung eines Luftzylinders 28 in Schritt 3 der Aufeinanderfolge, wie dies in 10 gezeigt ist, um die Platte 136 freizugeben. Unmittelbar danach werden der Einlaßförderer 14 und der untere Bandförderer 20 beide durch ein geeignetes Versorgen des Gleichstrommotors 66 mit Energie für einen Betrieb mit einer Geschwindigkeit von 9 m/min gestartet, um die Platte 136 auf einen des unteren Bandabschnitts 50 des Bandförderers 20 und dadurch in die Vakuumkammer 116 der Vakuumlaminiereinrichtung 18 zwischen den oberen und unteren Platten zu laden.
In Schritt 4 der Aufeinanderfolge stellen, wie dies in 11 gezeigt ist, der Nocken 90 und der damit zusammenwirkende Sensor 92 ein Signal zur Verfügung, um den Bandförderer 20 und den Einlaßförderer 14 zu stoppen, wenn sich die Platte 136 in der Vakuumkammer 116 an einer Position direkt über der Vertiefung 118 in der unteren Platte 94 befindet. Die Barriere 26 wird nach oben durch eine Betätigung des Luftzylinders 28 bewegt und die Eingaberolle 34 des Band förderers 20 wird durch die Betätigung des Zweipositions-Luftzylinders 88 in der Richtung der Vakuumkammer 116 verschoben, um die Spannung des unterteilten Bands 48 des unteren Bandförderers 20 zu lösen. In der Zwischenzeit startet der Einlaßförderer 14, bei einer Geschwindigkeit von 3 m/min zu laufen, während der untere Bandförderer 20 stationär verbleibt, um eine neue vorlaminierte Leiterplatte 136a, die mit Vakuum zu laminieren ist, zu empfangen. Die neue Platte 136a kommt von der vorhergehenden Einrichtung 30 und stoppt an der Barriere 26, welche sich in der oberen bzw. Aufwärtsposition befindet und wird in Ausrichtung damit gebracht. Der Einlaßförderer 14 wird dann gestoppt, sobald die neue Platte durch die Fotozelle 32 erfaßt wird bzw. ist. Mittlerweile wird die untere Platte 94 des Vakuumlaminators 18 vertikal nach oben durch eine pneumatische Ramme (nicht gezeigt) bewegt. Die untere Platte tritt durch eine der Öffnungen 62 in dem unteren Bandförderer nach oben, welche Öffnung sich dann in vertikaler Ausrichtung mit der unteren Platte 94 befindet. Die Vakuumpumpe 124 wird für eine vorbestimmte Zeit in einer ersten Vakuumstufe des Vakuumverfahrens betätigt, wonach für einen festgelegten Zeitraum eine Hinunterwerfaktion, wie dies im Zusammenhang mit 7 beschrieben ist, angewandt wird. Während der Vakuumphase wird die Platte 136 jeweils durch die Heizeinrichtungen 128 und 130 der oberen und unteren Platten erhitzt.
Schritt 5 der Sequenz ist in 12 gezeigt. Dies ist, nachdem das Vakuumlaminierverfahren vervollständigt bzw. abgeschlossen wurde. Das Vakuum in der Vakuumkammer 116 wird durch ein Betätigen eines Ventils gelöst, um den Eintritt von Atmosphäre und Luft in die Vakuumkammer zu erlauben. Die untere Platte 94 wird dann durch die pneumatische Ramme nach unten durch die ausgerichtete Öffnung 62 in dem unteren Bandförderer 20 abgesenkt. Die Eingabewalze 34 des unteren Bandförderers 20 wird dann zurück zu dem Austrittsende des Eingabe- bzw. Einlaßförderers 14 durch den Zweipositions-Luftzylinder 88 bewegt, um die Spannung in dem Band des unteren Bandförderers 20 zur Bewegung der bearbeiteten Platte 136 aus der Vakuumlaminiereinrichtung 18 wiederherzustellen. Die Barriere 26 wird auch nach unten bewegt, um die neue Platte 136a zu laden, die in ausgerichteter Position an der Barriere 26 auf dem unteren Bandförderer 20 wartet. Durch ein Energieversorgen des Motors 66, wie dies durch die PLC gesteuert bzw. geregelt ist, werden sowohl der Einlaßförderer 14 als auch der untere Bandförderer 20 mit einer Geschwindigkeit von 9 m/min gestartet, um ein schnelles Entladen der bearbeiteten Platte 136 durch den heißen Abschnitt 50 des unteren Bandförderers 20 zu ermöglichen, und die neue Platte 136a wird durch den kalten Abschnitt 52 des unteren Bandförderers 20 in die Vakuumkammer 116 der Vakuumlaminiereinrichtung bewegt, bis der Nocken 90 und der zusammenwirkende Sensor 92 ein Signal zur Verfügung stellen, um den Bandförderer 20 zu stoppen. Währenddessen bewirkt ein Erregen bzw. Energieversorgen von einem der Motoren 110 oder 112 des oberen Bands, wie dies durch die PLC gesteuert bzw. geregelt ist, daß sich das obere Band 108 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung um einen Schritt bzw. eine Einheit bewegt, um einen kalten Abschnitt für eine neue Platte 136a verfügbar zu machen, die in der Vakuumkammer auf dem kalten Bandabschnitt 52 ankommt. Wenn das Obengesagte eintritt, kommt eine neue vorlaminierte Platte 136b von der vorhergehenden Einrichtung an.
In Schritt 6 der Aufeinanderfolge wird, wie dies in 13 gezeigt ist, die Platte 136a in die Vakuumkammer einge bracht. Die Vakuumlaminiersequenz wird dann gestartet, worauf die obere und untere Platte 96 und 94 sich miteinander schließen und ein Vakuum in der Vakuumkammer 116 gezogen bzw. angelegt wird. Die oberen und unteren Bandfördererabschnitte, die nun in der Kammer sind, sind relativ kalt am Beginn des Laminierverfahrens bzw. -prozesses, und dementsprechend wirken sie als Isolationsschilder, um ein vorzeitiges Anhaften des Trockenfilms an der Platte vor dem Vervollständigen einer Filmevakuierung zu verhindern. Währenddessen stoppt die neue Platte 136b an der Barriere und stellt eine Ausrichtung damit her. Der Zyklus beginnt von Schritt 5 neu, wie dies in 12 illustriert ist.
Die Erfassungsschalter, die einen Nocken 90 und Sensor 92 umfassen, können von der in der Technik als Annäherungsschalter bekannten Art eines Nicht-Kontaktschalters sein. Spezifischer kann der Nocken einen metallischen Gegenstand umfassen, wobei der Sensor in jedem Fall eine elektronische Vorrichtung umfaßt, welche in Position festgelegt ist und auf die Bewegung nahe dem metallischen Nocken anspricht und betätigbar ist, um ein elektrisches Signal in Antwort auf eine Bewegung und somit auf ein Abtasten bzw. Erfassen des metallischen Gegenstands bzw. Objekts zu generieren bzw. zu erzeugen.
Die programmierbare logische Steuer- bzw. Regeleinrichtung 138, die verwendet wird, um die sequentielle Betätigung der mit einem Förderer versehenen Vakuumaufbringeinrichtung 12 zum Vakuumlaminieren von einer vorlaminierten Platte pro Zeiteinheit oder zwei vorlaminierten Platten zu einer Zeit zu regeln bzw. zu steuern, kann ein Mikroprozessor-Controller einer Art sein, wie sie kommerziell von Saia, Mitsubishi oder anderen verfügbar sind. Die Steuer- bzw. Regelein richtung bzw. der Controller 138 antwortet auf die verschiedenen Signale, die durch die Fotozelle 32 und durch den Näherungsschaltersensor 92 produziert werden, um im Zusammenhang mit vorprogrammierten Steuer- bzw. Regeldaten die zahlreichen, daraus folgenden Steuer- bzw. Regel- bzw. Kontrollfunktionen zu initiieren bzw. einzuleiten, umfassend ein Zeitsteuern der Vakuumverfahrens-Laminierstufen. Diese Steuer- bzw. Kontrollfunktionen beinhalten die Betätigung in der geeigneten bzw. ordnungsgemäßen Sequenz der Luftzylinder 28 und 88, der pneumatischen Ramme für die untere Platte, der elektromagnetischen Kupplung 78, des Sensorschalters 84 für die Motorgeschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung und der Motoren 66, 110 und 112. Für die Einfachheit der Darstellung wurden in 2 die Steuer- bzw. Regelpfade zwischen der PLC 138 und den zahlreichen Steuer- bzw. Regelvorrichtungen, die gerade erwähnt wurden, in gepunkteten Linien dargestellt. Es wird verstanden werden, daß, obwohl sie nicht gezeigt sind, die gepunkteten bzw. strichlierten Linien, wo es notwendig und geeignet ist, ebenso wie dies den Fachleuten bekannt ist, Umwandlungsvorrichtungen, wie elektrisch betätigte Pneumatikventile beinhalten, um die verschiedenen Luftzylinder und die pneumatische Ramme zu steuern bzw. zu regeln, und elektrische Relaismittel, um den Motorgeschwindigkeits-Steuer- bzw. -Regelauswahlschalter zu steuern bzw. zu regeln. Weiters wurden die elektrischen Schaltungsverbindungen zu den mehreren Eingangs- bzw. Eingabeanschlüssen (nicht gezeigt) der PLC 138 von der Fotozelle 32 und von dem Sensor 92 nicht gezeigt, um eine Komplikation der Zeichnung zu vermeiden, da eine derartige Schaltung dem Fachmann auch gut bekannt ist und von diesem verstanden werden wird.

Claims

Automatische geförderte Vorrichtung (12) zum Vakuumlaminieren einer Trockenfilm-Fotoresist-Ausbildungsschicht auf eine vorlaminierte Leiterplatte (136) oder ein anderes Substrat, welche ein vorzeitiges Haften bzw. Kleben des trockenen bzw. Trockenfilms auf der Platte oder dem Substrat verhindert, umfassend: einen Vakuumlaminator bzw. eine Vakuumlaminiereinrichtung (18), der bzw. die einen Vakuumkammerbereich (16) zum Aufbringen von Wärme, Vakuum und mechanischem Druck auf eine darin angeordnete vorlaminierte Platte oder ein Substrat aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zusätzlich umfaßt: einen unteren Bandförderer (20), der operativ zur Bewegung der vorlaminierten Platte bzw. Tafel oder des Substrats in den und aus dem Bereich der Vakuumkammer positioniert ist, wobei der untere Bandförderung ein Endlosband (48) aufweist, das zwei getrennte Abschnitte bzw. Sektionen (50, 52) aufweist, auf welchen die Platte angeordnet werden kann, wobei die zwei Abschnitte so positioniert sind, daß, wenn ein Abschnitt des unteren Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt ist, der andere Abschnitt aus diesem Bereich herausbewegt ist und umgekehrt; einen oberen Bandförderer (22), der über dem unteren Bandförderer in Abstand angeordnet ist, wobei der obere Bandförderer ein Band (108) aufweist, das wenigstens zwei unterschiedliche bzw. getrennte Abschnitte aufweist, die sich in und aus dem Vakuumkammerbereich des Vakuumlaminators derart abwechseln, daß, wenn ein Abschnitt des oberen Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt ist, wenigstens ein anderer Abschnitt aus diesem Bereich bewegt ist und umgekehrt; und eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung (138) zum Steuern bzw. Regeln der Bewegung des oberen und unteren Bands derart, daß, wenn ein Abschnitt des unteren Bands, auf welchem die Platte oder das Substrat, die bzw. das vakuumzulaminieren ist, angeordnet sind, in den Vakuumkammerbereich des Vakuumlaminators bewegt ist, ein Abschnitt des oberen Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt ist und die anderen Abschnitte des oberen und unteren Bands aus der Vakuumkammer zum Kühlen herausbewegt sind und umgekehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Vakuumlaminator (18) eine relativ stationäre obere Auflageplatte (96) und eine untere Auflageplatte (94) aufweist, die adaptiert ist, um in einen dichtenden bzw. Dichteingriff mit der oberen Auflageplatte bewegt zu werden, um eine Vakuumkammer (16) auszubilden; wobei der untere Bandförderer sein Endlosband (48) unter Spannung mit zwei Öffnungen (62, 64) darin aufweist, welche sich über die Breite des Bands erstrecken und das Band in zwei getrennte Abschnitte (50, 52) unterteilt, wobei die zwei Öffnungen so positioniert sind, daß, wenn die Platte in den Vakuumkammerbereich bewegt ist, eine Öffnung in den Bereich in Ausrichtung mit der unteren Auflagepatte bewegt ist und die andere Öffnung aus dem Bereich bewegt ist und umgekehrt, und die Vorrichtung weiters umfaßt: einen ersten Motor (66), der betätigbar ist, um zu bewirken, daß sich ein Abschnitt des Bands des unteren Bandförderers (20) mit einer darauf positionierten Platte in Position in dem Vakuumkammerbereich des Vakuumlaminators bewegt und sich der andere Abschnitt aus dem Vakuumkammerbereich bewegt; einen zweiten Motor (110, 112), der betätigbar ist, um zu bewirken, daß sich ein Abschnitt des Bands (108) des oberen Bandförderers (22) schrittweise in den Vakuumkammerbereich (16) bewegt und wenigstens ein anderer Abschnitt desselben schrittweise aus dem Vakuumkammerbereich bewegt; einen Sensor (92), der betätigbar ist, um die Positionierung der Platte in dem Vakuumkammerbereich abzutasten bzw. zu erfassen und ein Signal zum Stoppen des ersten Motors (66) und der Bewegung des Bands (48) des unteren Bandförderers zur Verfügung zu stellen, sobald die Platte in die geeignete Position bewegt ist; eine Spannungseinstelleinrichtung (86, 88), die betätigbar ist, um die Spannung des Bands des unteren Bandförderers zu lösen, nachdem die Platte in die geeignete Position in dem Vakuumkammerbereich bewegt ist; eine Anhebevorrichtung, die betätigbar ist, um die untere Auflageplatte durch die Öffnung in dem Band des unteren Bandförderers in Dichteingriff mit der oberen Auflageplatte, wodurch die Platte aufgenommen bzw. ergriffen wird, und wenigstens einen Bereich des Bands des unteren Bandförderers, auf welchem die Platte positioniert ist, und wenigstens einen Bereich des Bands des oberen Bandförderers innerhalb der Vakuumkammer anzuheben; und eine Vakuumpumpe (124), um die Vakuumkammer zu evakuieren, wobei die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (138) auf Signale anspricht, die durch den Sensor zur Verfügung gestellt werden, und betätigbar ist bzw. arbeitet, um den ersten und zweiten Motor (66, 110, 112), den oberen und unteren Bandförderer (22, 20), die Spannungseinstelleinrichtung (86, 88), die Anhebeeinrichtung und die Vakuumpumpe (124) zu steuern bzw. zu regeln.
Vorrichtung nach Anspruch 2, weiters beinhaltend: eine Heizeinrichtung (128, 130), die durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (138) gesteuert bzw. geregelt ist, um die obere Auflageplatte (96) und die untere Auflageplatte (94) des Vakuumlaminators (18) auf eine Temperatur zu erwärmen bzw. zu erhitzen, bei welcher das Laminat auf der Platte (136) oder dem Substrat eine hohe Flußcharakteristik aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, weiters beinhaltend einen Infrarotsensor (98) am Ausgang der Vakuumkammer (16), um die Temperatur der laminierten Platte zu messen, die von der Vakuumkammer austritt, und um ein Signal zur Verfügung zu stellen, um die Auflageplatten-Heizeinrichtung (128, 130) zu veranlassen, die Laminiertemperatur anzuheben oder abzusenken.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, weiters beinhaltend: eine mechanische Presse, die durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (138) gesteuert bzw. geregelt ist, um die obere Auflageplatte (96) der Vakuumkammer (16) zu veranlassen, einen mechanischen Druck auf die Platte (136) oder das Substrat auszuüben, um den trockenen Film zu veranlassen, vollständig mit der Oberfläche der Platte oder des Substrats übereinzustimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die obere Auflageplatte (96) der Vakuumkammer (16) ein Diaphragma (114) beinhaltet, welches im wesentlichen gegenüber Luft undurchlässig ist und die Decke der Vakuumkammer ausbildet, und weiters beinhaltend: einen ersten Durchgang, der zwischen der Vakuumpumpe (124) und der Vakuumkammer angeschlossen ist, die durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (138) gesteuert bzw. geregelt ist, um die Vakuumkammer zu evakuieren; einen zweiten Durchgang (132), der zwischen der Vakuumpumpe und dem Raum zwischen dem Diaphragma und der oberen Auflageplatte (96) geschlossen ist, die durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt ist, um diesen Raum zu evakuieren; einen dritten Durchgang (134), der zwischen dem Raum zwischen dem Diaphragma und der oberen Auflageplatte angeschlossen ist und durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Ende einer ersten Stufe des Vakuumlaminierprozesses luftgesteuert bzw. -geregelt ist, um Luft bei Atmosphärendruck oder komprimierte Luft in den Raum eintreten zu lassen, bevor erlaubt wird, daß Atmosphärenluft in die Vakuumkammer eintritt, um das Diaphragma zu veranlassen, nach unten durchzuhängen und mechanischen Druck auf die Platte oder das Substrat auszuüben, um das Laminat zu zwingen, sich eng bzw. genau an die Oberflächenkonturen der Platte oder des Substrats anzupassen; einen vierten Durchgang, der zwischen der Vakuumkammer und Atmosphärenluft angeschlossen ist, die durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt ist, wenn das Vakuumlaminierverfahren abgeschlossen ist, wodurch Luft mit Atmosphärendruck erlaubt wird, in die Vakuumkammer einzutreten; wobei die Steuer- bzw. Regeleinrichtung dann betätigbar ist bzw. arbeitet, um die Anhebeeinrichtung zu betätigen, um die untere Auflageplatte (94) nach unten durch die Öffnung in dem unteren Band abzusenken, um die Spannungseinstelleinrichtung (86, 88) zu betätigen, um die Spannung des Bands (48) wiederherzustellen, um den ersten Motor zu betätigen, um die bearbeitete Platte aus dem Bereich der Vakuumkammer zu bewegen und den Kühlabschnitt des unteren Bands in die Position zu bewegen, um eine andere vorlaminierte Platte oder ein Substrat zu empfangen, und um den zweiten Motor zu betätigen, um einen Abschnitt des oberen Bands aus dem Vakuumkammerbereich und einen Kühlabschnitt des oberen Bands in den Bereich zu bewegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiters beinhaltend: einen Einbringförderer (14), der angeordnet ist, um sequentiell vorlaminierte Leiterplatten (136) oder Substrate, eines) pro Zeiteinheit, auf den unteren Bandförderer (20) zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Einbringförderer (14) in einer End-zu-Endebeziehung mit dem Vakuumlaminator (18) positioniert ist und angeordnet ist, um unter der Steuerung bzw. Regelung der Steuer- bzw. Regeleinrichtung (138) angetrieben zu sein, wobei die Vorrichtung weiters beinhaltet: eine bewegbare Barriere (26) am Austrittsende des Einbringförderers, wobei die Barriere eine Platten-Blockierposition und eine Platten-Nicht-Blockierposition aufweist, wobei sich die Barriere ursprünglich in der Platten-Blockierposition befindet; und eine Fotozelle (32) zum Erfassen einer vorlaminierten Platte (136) am Austrittsende des Einbringförderers, wobei die Fotozelle ein Signal in Antwort auf die Anwesenheit einer Platte erzeugt, um die Steuer- bzw. Regeleinrichtung zu veranlassen, die Bewegung des Einbringförderers zu stoppen und die Barriere auf eine Nicht-Blockierposition einzustellen, worauf die Steuer- bzw. Regeleinrichtung den ersten Motor veranlaßt, sowohl den Einbringförderer (14) als auch den unteren Bandförderer (20) zu starten, um die Platte auf das Eintrittsende des unteren Bandförderers zu laden.
Verfahren zum Vakuumlaminieren einer Trockenfilm-Fotoresist-Ausbildungsschicht auf eine vorlaminierte Leiterplatte (136) oder ein anderes Substrat, welches ein vorzeitiges Kleben des trockenen Films auf der Platte oder dem Substrat verhindert, umfassend: (a) Anordnen der vorlaminierten Platte oder des Substrats auf einem Abschnitt eines sich bewegenden unteren Bandförderers (20) zur Bewegung in einen Vakuumkammerbereich (16) einer Vakuumlaminiereinrichtung (18) für die Aufbringung von Wärme, Vakuum und mechanischem Druck, wobei der untere Bandförderer zwei unterschiedliche bzw. getrennte Abschnitte (50, 52) aufweist, auf welchen die Platte angeordnet werden kann, wobei die zwei Abschnitte so positioniert sind, daß, wenn ein Abschnitt des unteren Bandförderers mit der Platte in dem Vakuumkammerbereich bewegt wird, der andere Abschnitt aus dem Bereich zum Kühlen herausbewegt wird und umgekehrt; (b) schrittweises Bewegen eines Abschnitts eines oberen Bandförderers (22), der über dem unteren Bandförderer in Abstand angeordnet wird, in den Vakuumkammerbereich, wobei der obere Bandförderer wenigstens zwei getrennte Abschnitte aufweist, wobei die wenigstens zwei Abschnitte so positioniert werden, daß, wenn ein Abschnitt des oberen Bands in den Vakuumkammerbereich bewegt wird, wenigstens ein anderer Abschnitt aus dem Bereich zum Kühlen herausbewegt wird und umgekehrt; (c) Abtasten bzw. Erfassen der Positionierung der Platte in der Vakuumkammer und Stoppen der Bewegung des unteren Bandförderers; (d) Dichten der Vakuumkammer, um die Platte darin aufzunehmen; (e) Vakuumlaminieren der vorlaminierten Platte in der Vakuumkammer; und (f) wenn das Vakuumlaminierverfahren abgeschlossen ist, Öffnen der Vakuumkammer und Bewegen des unteren Bands, bis der eine Abschnitt, der die laminierte Platte trägt, aus dem Vakuumkammerbereich herausbewegt wird und die Platte abgeladen wird und der andere Abschnitt, welcher kühlen gelassen wurde, in Position bewegt wird, um eine andere vorlaminierte Platte oder ein Substrat aufzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 9, weiters beinhaltend die Schritte: (g) Anordnen auf dem Kühlabschnitt des unteren Bandförderers (20) einer weiteren vorlaminierten Leiterplatte (136) oder eines anderen Substrats; und (h) Wiederholen von (a) bis (f).
Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, weiters beinhaltend vor Schritt (a) die Schritte: (i) Fördern auf einem Einbringförderer (14) einer vorlaminierten Platte (136) oder eines Substrats von einer vorhergehenden Einrichtung zu dem unteren Bandförderer (20); (j) Bereitstellen einer Barriere (26) am Austrittsende des Einbringförderers, um die Bewegung der Platte oder des Substrats zu stoppen und um die Platte oder das Substrat auszurichten, bevor sie bzw. es auf den unteren Bandförderer vorgebracht wird; (k) Erfassen der Anwesenheit der Platte oder des Substrats am Austrittsende des Einbringförderers und Stoppen der Bewegung des Einbringförderers; (l) Einstellen der Barriere auf eine Nicht-Blockierposition; und (m) Starten des Einbringförderers und des unteren Bandförderers, um die Platte oder das Substrat in den Vakuumkammerbereich (16) des Vakuumlaminators (18) zu laden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Vakuumlaminator (18) eine relativ stationäre obere Auflageplatte (96) und eine untere Auflageplatte (94) aufweist, die adaptiert wird, um in einen Dichteingriff mit der oberen Auflageplatte bewegt zu werden, um die Vakuumkammer (16) dazwischen auszubilden, wobei der Bandförderer ein Endlosband (48) unter Spannung aufweist, das zwei Öffnungen (62, 64) darin aufweist, die sich über die Breite des Bands erstrecken und das Band in zwei getrennte Abschnitte (50, 52) unterteilt, wobei die zwei Öffnungen so positioniert sind, daß, wenn die Platte in den Vakuumkammerbereich zwischen der oberen und unteren Auflageplatte bewegt wird, eine Öffnung in den Bereich in Ausrichtung mit der unteren Auflageplatte bewegt wird und die andere Öffnung aus dem Bereich bewegt wird und umgekehrt; wobei der obere Bandförderer (22) ein Endlosband (108) beinhaltet, das diese getrennten Abschnitte aufweist, die sich in den und aus dem Vakuumkammerbereich des Vakuumlaminators schrittweise bewegen, und wobei, wenn die Schaltung (136) die Vakuumkammer erreicht hat, das Laminierverfahren die Schritte beinhaltet: (n) Lösen der Spannung an dem Endlosband (48) des unteren Bandförderers; (o) Anheben der unteren Auflageplatte (94) durch die ausgerichtete Öffnung (62, 64) in dem Band des unteren Bandförderers in dichtenden Eingriff mit der oberen Auflageplatte (96) und dadurch Ergreifen innerhalb der Vakuumkammer der Platte und wenigstens eines Bereichs des Bands des unteren Bandförderers, auf welchem die Platte positioniert wird, und wenigstens eines Abschnitts des Bands des oberen Bandförderers; (p) Evakuieren der Vakuumkammer (16) des Vakuumlaminators (18) für eine Zeit, die ausreichend ist, um die gesamte Luft zwischen dem lose aufgebrachten vorlaminierten Trockenfilm und der Oberfläche der Platte oder des Substrats abzuziehen, um dadurch den Trockenfilm in innigen Kontakt mit der Platten- oder Substratoberfläche anzuordnen; (q) Erhitzen bzw. Erwärmen der oberen Auflageplatte (96) und der unteren Auflageplatte (94) des Vakuumlaminators auf eine Temperatur, bei welcher das Trockenfilmlaminat auf der Platte eine hohe Flußcharakteristik aufweist; (r) Veranlassen der oberen Auflageplatte (96), einen mechanischen Druck auf die Platte oder das Substrat aufzubringen, um das erhitzte Laminat zu zwingen, eng bzw. genau mit den Oberflächenkonturen der Platte oder des Substrats übereinzustimmen; (s) wenn das Vakuumlaminierverfahren abgeschlossen ist, Erlauben, daß Atmosphärenluft in die Vakuumkammer eintiritt; (t) Absenken der unteren Auflageplatte (94) nach unten durch die Öffnung in dem Band des unteren Bandförderers; (u) Wiederherstellen der Spannung in dem unteren Band (48); (v) Fördern der Platte oder des Substrats aus dem Vakuumlaminator; und (w) Fortsetzen der Bewegung des unteren Bands derart, daß der Kühlabschnitt desselben in Position für eine Aufnahme einer neuen vorlaminierten Platte oder eines Substrats bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die obere Auflageplatte (96) der Vakuumlaminiereinrichtung (18) ein Diaphragma (114) beinhaltet, welches im wesentlichen für Luft undurchlässig ist und die Decke der Vakuumkammer ausbildet, und wobei in (r) mechanische Kraft aufgebracht bzw. angewandt wird durch: (x) Evakuieren des Raums zwischen dem Diaphragma und der oberen Auflageplatte; und (y) Erlauben, daß Atmosphärenluft oder komprimierte Luft in den Raum zwischen dem Diaphragma und der oberen Auflageplatte eintritt, wodurch bewirkt wird, daß das Diaphragma nach unten durchsackt und einen mechanischen Druck auf die Platte oder das Substrat aufbringt, um das Trockenfilmlaminat zu zwingen, eng bzw. genau mit den Oberflächenkonturen der Platte oder des Substrats übereinzustimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Trockenfilm eine Lötmaske oder ein erster bzw. primärer Abbildungsresist ist.