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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befördern und
Halten von Platten, insbesondere Leiterplatten mit gedruckter Schaltung und
ihre Verwendung bei einer Anlage zum Belichten der Platten mittels
einer Strahlenquelle, siehe beispielsweise US-A-4555630.
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Einer
der Schritte bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen besteht
darin, eine Kupferschicht auf einer oder beiden Seiten der isolierenden Platte
mittels unterschiedlicher Verfahren zu ätzen, um die Leiterbahnen der
gedruckten Schaltung zu definieren.
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Einerseits
können
derartige Platten großflächig sein,
zum Beispiel bis zu 610 mm × 762
mm groß,
während
sie gleichzeitig immer dünner
werden und oft nur noch 50 μm,
in Ausnahmefällen
sogar nur noch 5 μm
messen. Beim Umgang mit derartigen Platten muß man folglich sehr vorsichtig
sein.
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Andererseits
müssen
bei doppelseitigen Leiterplatten natürlich beide Seiten geätzt werden.
Wird die Platte während
des Ätzvorgangs
durch eine das gewünschte
Leiterbahnen-Layout
aufweisende Maske einer Lichtquelle ausgesetzt, kann der Vorgang auf
beiden Seiten der Leiterplatte gleichzeitig erfolgen.
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Derzeit
neu entwickelte Ätzverfahren
bestehen darin, den Vorgang der Belichtung durch eine Maske hindurch
durch eine Behandlung der fotoempfindlichen Werkstoffschicht bzw.
der durch die Bewegung eines Laserstrahls auf die leitende Werkstofffolie
aufgebrachten Resistschicht, wobei der Laserstrahl beim Auftreffen
die Resistschicht lokal verändert,
zu ersetzen, so daß nach
dem Abtragen des nicht veränderten
Teils der Resistschicht die Schicht mit dem leitenden Werkstoff
geätzt
werden kann. In diesem Fall kann der Vorgang mit Hilfe des Laserstrahls
jedoch nicht auf beiden Seiten der gedruckten Schaltung erfolgen.
Folglich müssen
die beiden Seiten der Platte jeweils nacheinander in die so genannte
Belichtungsmaschine eingeführt
werden.
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Alternative
Verfahren bestehen darin, die Resistschicht direkt mit dem Laserstrahl
abzutragen oder keine Resistschicht zu verwenden und die leitende
Schicht direkt mit dem Laserstrahl abzutragen.
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Ferner
bereitet das Wenden der Platte zur Behandlung beider Seiten nacheinander
aufgrund ihrer Abmessungen und ihrer geringen Dicke große Schwierigkeiten.
Außerdem
wären bei
einer Platten-Wendestation das Volumen und dadurch der Platzbedarf
der ganzen Belichtungsmaschine, wenn man die zugehörigen Transfermittel
mit einschließt, damit
der Vorgang vollautomatisch abläuft,
sowie der Zeitaufwand für
den Vorgang wesentlich größer.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum
Befördern
und Halten von doppelseitigen Platten, insbesondere Leiterplatten mit
gedruckter Schaltung, anzugeben, mit der die Seiten der Platte jeweils
nacheinander in die Belichtungsmaschine eingeführt und positioniert werden können, und
welche die Nachteile einer nach dem Wendeprinzip arbeitenden Maschine
nicht aufweist.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist die Vorrichtung zum Befördern und Halten einer doppelseitigen
Platte, insbesondere einer Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet,
daß sie
folgendes umfaßt:
- – einen
unteren Tisch, der eine ebene und horizontale obere Bezugsfläche aufweist,
um die Unterseite der Platte aufzunehmen;
- – einen
oberen Tisch, der eine ebene und horizontale untere Bezugsfläche aufweist,
um die Oberseite der Platte aufzunehmen und
- – Mittel
zum Verschieben der Tische jeweils in zwei horizontalen Ebenen;
wobei
jeder der Tische mit steuerbaren nichtmechanischen Mitteln versehen
ist, um eine Seite der Platte auf der Bezugsfläche des Tisches zu halten,
wenn die Mittel zum Halten aktiviert sind;
- – wobei
die Vorrichtung des weiteren steuerbare Mittel zum Anheben der Platte
umfaßt,
wobei die Mittel zum Anheben nicht von der Bezugsfläche eines
Tisches hervorstehen, wenn sie sich in einem nicht aktivierten Zustand
befinden, und geeignet sind, die Platte an die Bezugsfläche des oberen
Tisches anzulegen, wenn sie aktiviert sind.
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Durch
das Vorhandensein des oberen und unteren Tisches kann jede Seite
der Platte in die Belichtungsmaschine eingeführt und die Positionierung der
Platte in vertikaler Richtung dabei sehr genau eingehalten werden.
Die Bezugsflächen
der jeweiligen Platte können
so mit sehr großer
Genauigkeit bearbeitet werden, während
die Positionierung der Platte in senkrechter Richtung genau eingehalten
wird, da die Platten nur in waagerechter Richtung verschoben werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mittel zum Halten als Mikro-Saugdüsen ausgebildet, die in die
Bezugsfläche
des Tisches münden
und gleichmäßig auf
der Fläche
verteilt sind.
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Vorzugsweise
sind die Mittel zum Anheben als Mikro-Hubzylinder ausgebildet, die
gleichmäßig auf
der Bezugsfläche
des unteren Tisches verteilt sind, wobei jeder Mikro-Hubzylinder
einen in rechtwinkliger Richtung zu der Bezugsfläche beweglichen Schaft umfaßt, wobei
die Schäfte
in nicht aktivierter Position in Bezug auf die Bezugsfläche vollständig eingezogen
sind.
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Durch
den Einsatz von Mikro-Saugdüsen und
Mikro-Hubzylindern ist einerseits die Planheit der Platte auch bei
sehr geringer Dicke gewährleistet
und andererseits der Transfer der Platte von einem Tisch zum anderen
möglich,
ohne daß die
Platte lokal verformt wird, was die nachfolgende Behandlung unmöglich machen
würde.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zum Belichten
von doppelseitigen Leiterplatten für gedruckte Schaltungen anzugeben,
bei der die oben beschriebene Vorrichtung zum Befördern und
Halten zum Einsatz kommt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer nicht einschränkender Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren. Es zeigen:
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1A bis 1C das
Prinzip der Erfindung, wenn sie bei einer Belichtungsmaschine, insbesondere
einer Laserbelichtungsmaschine, zur Anwendung kommt;
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2 eine
Draufsicht auf die Bezugsflächen eines
Tisches;
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3 einen
Längsschnitt
durch einen Tisch gemäß III-III
in 2;
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4 einen
senkrechten Schnitt durch einen Mikro-Hubzylinder; und
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5 einen
senkrechten Schnitt durch eine Mikro-Düse.
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Unter
Bezugnahme auf 1A bis 1C wird
die bei einer Belichtungsmaschine mit Laserstrahl für Leiterplatten
verwendete Vorrichtung zum Befördern
und Halten beschrieben. Die Anlage umfaßt eine untere Optikeinheit 10 zur
Behandlung der Unterseite der Platte und eine obere Optikeinheit 12 zur
Behandlung der Oberseite derselben Platte. Die untere und die obere
Einheit sind in einer waagerechten Ebene versetzt, um mit den Buchstaben
A und B gekennzeichnete Bereiche einzunehmen, wobei ein Transferbereich
C zwischen den Bereichen A und B vorbehalten ist.
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Unter
einer Laserbelichtungsanlage für
Leiterplatten versteht man eine Technik, die heute an sich bekannt
ist und die darin besteht, die auf die Metallschicht der gedruckten
Schaltung aufgetragene Resistschicht zu behandeln und dort, wo der
Laserstrahl auftrifft, die Beschaffenheit der Resistschicht so zu
verändern,
daß diese
später
an den vom Laserstrahl unbehandelten Stellen abgetragen werden kann.
Im Anschluß an
den Ätzvorgang
bleibt die leitende Schicht nur an den belichteten Bereichen erhalten.
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Unter
Belichtungsanlage versteht man ferner Maschinen, bei denen der Laserstrahl
die gewünschten
Bereiche der Resistschicht direkt abträgt bzw. Maschinen, bei denen
keine Resistschicht verwendet wird und der Laserstrahl die gewünschten
Bereiche der leitenden Schicht direkt abträgt.
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Werden
die Unterseite und die Oberseite der Platte von zwei verschiedenen
Einheiten belichtet, kann auch eine herkömmliche Belichtungsmaschine zum
Einsatz kommen.
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Die
eigentliche Vorrichtung zum Befördern und
Halten besteht aus zwei Tischen, d. h. aus einem oberen Tisch 14 und
einem unteren Tisch 16, die in parallel verlaufenden waagerechten
Ebenen auf oberen waagerechten Schienen 18 und unteren
waagerechten Schienen 20 verschoben werden. Dabei wird auf
den oberen Schienen 18 der Tisch 14 zwischen dem Transferbereich
C und dem der unteren Optikeinheit 10 entsprechenden Bereich
und auf den unter Schienen 20 der untere Tisch 16 zwischen
dem Transferbereich C und dem von der oberen Optikeinheit 12 eingenommenen
Bereich B verschoben.
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Die
Tische weisen jeweils eine Bezugsfläche 14a und 16a auf,
die streng waagerecht und sehr plan sind. Diese Planheit und Horizontalität bleiben unabhängig von
der Position des Tisches 14 bzw. des Tisches 16 erhalten.
An den Bezugsflächen 14a und 16a werden
die zu behandelnden Seiten der Leiterplatte angelegt. Die Bezugsflächen sind
folglich größer als
die größte zu behandelnde
Platte.
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Die
Funktionsweise einer solchen Anlage ist folgende. Zunächst wird
die Platte, beispielsweise die Leiterplatte 22, mit ihrer
Unterseite 22a auf der Bezugsfläche 16a des unteren
Tisches 16 angeordnet. Anschließend wird der Tisch vor die
obere Optikeinheit 12 gefahren. Der Tisch dient auch als
Träger für die Leiterplatte 22,
während
deren Oberseite 22b belichtet wird.
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Bei
dem folgenden Schritt wird der untere Tisch 16 in den Transferbereich
gegenüber
dem oberen Tisch 14 gefahren. In dieser Position wird die Platte 22 vom
unteren Tisch 16 angehoben, um an der Bezugsfläche 14a des
oberen Tisches 14 angelegt und dieser Position gehalten
zu werden wie in 1B dargestellt. Schließlich wird
der obere Tisch 14 in den Bereich A der unteren Optikeinheit 10 verschoben.
In dieser Position dient der obere Tisch 14 als Halter
für die
Platte 22 zur Laserstrahlbelichtung ihrer Unterseite 22a.
Bei diesem Vorgang wurden folglich nacheinander die Oberseite und
dann die Unterseite der Platte 22 behandelt, womit der
Belichtungsvorgang ganz abgeschlossen ist.
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Zum
Halten der Platte an den Bezugsflachen 16a und 14a der
Tische 16 und 14 sind diese vorzugsweise mit Saugmitteln, in
der Zeichnung als Düsen 24 und 26 schematisch
dargestellt, ausgerüstet, die
jeweils in die Bezugsflächen
des oberen und unteren Tisches münden.
Diese Saugmittel werden weiter unten näher beschrieben. Es könnten auch
andere Mittel zum Halten der Platte auf der Bezugsfläche des
Tisches eingesetzt werden, wie zum Beispiel mechanische oder magnetische
Mittel. Die Lösung
mit den Saugmitteln scheint jedoch die bessere zu sein.
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Zum
Anheben der Platte 22 vom unteren Tisch 16 zum
oberen Tisch 14 ist der untere Tisch 16 mit Mitteln
zum Anheben, die vorzugsweise aus senkrecht verschiebbaren Mikro-Hubzylindern 28 bestehen,
ausgerüstet.
Bei Betätigung
der Mikro-Hubzylinder
kann die Platte an ihrer Unterseite ganz angehoben werden, um ihre
Oberseite an der Bezugsfläche 14a des
oberen Tisches 14 zum Anliegen zu bringen. Im nicht aktivierten
Zustand sind die Mikro-Hubzylinder im Verhältnis zur Bezugsfläche eingezogen.
Es könnten
auch mit dem oberen Tisch fest verbundene magnetische Mittel oder
vom unteren Tisch erzeugte Druckluftstrahlen zum Anheben der Platte
vom unteren Tisch aus bis zum oberen Tisch eingesetzt werden. Weiterhin
könnten
mechanische Mittel außen
am unteren Tisch vorgesehen sein. Die Lösung mit den Mikro-Hubzylindern
scheint jedoch die bessere zu sein.
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In 2 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
des unteren Tisches 16 dargestellt, wobei insbesondere
die Bezugsfläche 16a des
Tisches zu sehen ist. 2 zeigt das Ende der in parallelen
Reihen angeordneten Saugdüsen 24.
Die Saugdüsen
sind vorzugsweise so ausgeführt,
daß die
Saugwirkung unterbrochen wird, wenn der Düsenausgang nicht von einem
Teil des anzuhebenden Gegenstandes verschlossen ist. In 2 sind
ferner die Enden der Mikro-Hubzylinder 28 dargestellt,
die ebenfalls in parallel zu den Saugdüsen verlaufenden Reihen angeordnet sind.
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Wichtig
dabei ist, daß die
Saugdüsen
gleichmäßig auf
der Bezugsfläche
verteilt sind, einen kleinen Öffnungsdurchmesser
haben und in großer
Zahl vorhanden sind. Somit wird die Platte einerseits durch die
Steuerung der Düsen
gleichmäßig auf
der Bezugsfläche
gehalten. Andererseits wird die Planheit der Bezugsfläche durch
den kleinen Durchmesser der Düsen
kaum beeinträchtigt.
Auch die Enden der Mikro-Hubzylinder sind von kleinem Querschnittsdurchmesser,
und die Mikro-Hubzylinder sind in großer Zahl vorhanden und gleichmäßig verteilt. Somit
wird die Platte, auch wenn sie dünn
ist, beim Anheben streng plan gehalten, bis sie an der unteren Bezugsseite
des oberen Tisches 14 zum Anliegen kommt. In dieser Position
wird die Platte von den Saugdüsen
des oberen Tisches 14 an der unteren Bezugsseite des oberen
Tisches unter Beibehaltung der Planheit der Platte gehalten.
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3 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
des unteren Tisches 16 mit den Mikro-Hubzylindern 28 und
den Saugdüsen 24.
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Wie
aus 4 deutlich hervorgeht, umfaßt der Tisch 16 einen
oberen Teil 50, der die Bezugsfläche 16a bildet und
den Saugdüsen 24 zugeordnete Löcher 52 aufweist.
Er umfaßt
weiterhin einen unteren Teil 54 mit Positionieraussparungen 56 und Saugleitungsnetz.
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Die
Aussparung kommuniziert mit einer im unteren Teil 54 vorgesehenen Öffnung 58,
die mit einer Vakuumpumpe 60 verbunden ist.
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5 zeigt
einen Mikro-Hubzylinder 28, dessen Schaft 64 verschiebbar
in einer Aussparung 66 des oberen Teils des Tisches gelagert
ist. Der Schaft 64 endet in einem Kopf 68, der
vorzugsweise aus PVC hergestellt ist, um Beschädigungen der Leiterplatte zu
vermeiden. In 5 ist der Kopf 68 in
ausgeschobener Position dargestellt.