DE8802968U1

DE8802968U1 - Maschine zum Ätzen von Gegenständen

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Publication number: DE8802968U1
Application number: DE8802968U
Authority: DE
Original assignee: HANS HOELLMUELLER MASCHINENBAU GmbH and CO 7033 HERRENBERG DE
Current assignee: HANS HOELLMUELLER MASCHINENBAU GmbH and CO 7033 HERRENBERG DE
Priority date: 1988-03-05
Filing date: 1988-03-05
Publication date: 1988-05-05

Description

2307.4 ! &iacgr;^&iacgr;#\.: &iacgr;-&EEgr;^!··'.!·\ 25.02.1988

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere zur Herstellung von Platinen für elek tronische Schaltungen, mit

a) einem Gehäuse;

b) mindestens einem Düsenstock, an dem eine Vielzahl von Düsen angeordnet ist, aus denen die Gegenstände in einem bestimmten Sprühmuster mit flüssigem Ätzmittel besprüht werden;

c) einer Fördereinrichtung, welche die Gegenstände kontinuierlich durch das von dem flüssigen Ätzmittel gebildete Sprühmuster hindurchfuhrt;

d) einer Oszillationseinrichtung, welche den Düsenstock

in eine oszillatorische Bewegung quer zur Förderrichtung versetzt und einen Antriebsmotor aufweist, dessen Drehbewegung in die oszillatorische Bewegung des Düsen-Stockes umgesetzt wird.

Die Leitungsmuster, die auf Platinen für elektronische Schaltungen verwirklicht werden sollen, weisen aufgrund der Tendenz zur Miniaturisierung zunehmend kleine Abmessungen auf. Dies stellt immer höhere Anfofderungen an die Gleichmäßigkeit des Ä'tzvorganges, da andernfalls lokal unvollständige Ätzungen oder auch Unterätzungen der Leiterstruktur auftreten können. Aus diesem Grunde wurden bereits bisher bei Maschinen der eingangs genannten Art Oszillationseinrichtungen verwendet, welche den Düsenstock in eine hin- und hergehende (oszillatorische) Bewegung versetzten. Damit sollte vermieden werden, däS in dem von des; Dösen-

stock erzeugten Sprühmuster dee flüssigen Ätzmittels enthaltene Unregelmäßigkeiten immer auf dieselben Bereiche der zu ätzenden Gegenstände auftreffen. Dies nMmlich würde zu entsprechenden Ungleichmäßigkeiten des Ätzvorganges führen. Durch die- Oszillationsbewegung des Düsenstockes werden die UnregelmäQigkeiten im Sprühmuster "verwischt" und der Ätzvorgang vergleichmäßigt.

Bei bekannten Maschinen der eingangs genannten Art wurde iü die üsziliationsbewegung des Düaenätüükös durch einen Kurbeltrieb erzeugt, welcher die Drehbewegung eines Antriebsmotors in die gewünschte hin- und hergehende Bewegung des Düsenstockes umsetzte. Bei dieser Konstruktionsweise ist das Weg-Zeit-Diagramm der Oszillationsbewegung sinusförmig. Im Bereich der Umkehrpunkte hat der Düsenstock eine erheblich längere Verweildauer als an den Durchgangsstellen in der Mitte zwischen den beiden Umkehrpunkten. In diesem Bereich können sich somit nach wie vor Unregelmäßigkeiten des Sprühmusters in Ungleichmäßigkeiten des Ätzvorganges auswirken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine der eingangs genannten Art derart fortzubilden, daß eine noch gleichmäßigere Ätzung erzielt werden kann. 25

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

e) zur Umsetzung der Drehbewegung des Antriebsmotor in die oszillatorische Bewertung des DUsenstockes eine Kurvenscheibe vorgesehen ist &igr; die von dem Antriebsmotor in Drehung versetzt wird und deren wirksame Außenkönturen eine Herzform aufweist;

f) zwei Mitnahmeglieder mit dem Düsenstock verbunden sind, die an diametral gegenüberliegenden Punkten an der Außenkontur der Kurvenscheibe anliegen.

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Dabei ist es an und für sich aus dsm Maschinenbau in anderem Zusammenhang bekannt, daß mit Herzkurven dieser Art die Bewegungscfterakteristik von Oszillationsbewegungen linearieiert werden kann. Erfindungsgemäß wird jedoch zum erstenmal erkannt, daß diese grundsätzlich mögliche Linearisierung der Oszillationsbewegung bei gattungsgemäßen Ätzmaschinen zu einer Verbesserung des Ätzergebnisses beiträgt. Der Bewegungsbereich, in welchem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ätzstockes konstant und somit die "Verwischung"

lu VUM uüf öyöimSuIycn IiTi jprUniTiüä tSI bäSOTiderS WiTrCSSm lot, ist nämlich beim Einsatz der Herzkurve innerhalb der Oszillationseinrichtung sehr viel größer als bei den bekannten Kurbeltrieben. Nur im unmittelbaren Bereich der Umkehrpunkte muß zur Vermeidung unzulässig hoher Beschleunigungen und damit verbundener großer Kräfte die Bewegungscharakteristik etwas "abgerundet" werden.

Vorteilhafterweise sind die mit dem Düsenstock verbundenen Mitnshmeglieder Rollen. Hierdurch wird die Leichtgängigkeit der Gesamtanordnung verbessert.

Die Mitnahmeglieder können dabei an einem Tragrahmen angeordnet sein, an dem der Düsenstock befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1: einen Teilschnitt gemäß Linie I-I von Figur 2

durch eine Ätzmaschine, gesehen in Förderrichtung, bei eingeschobenem Düsenstock;

Figur 2: eine Draufsicht auf die Atzmaschine von Figur

1 bei abgenommenem Deckel und entfernter Oszillationseinrichtung;
35

Figur 3: einen Teilschnitt entsprechend Figur 1, jedoch bei ausgezogenem .Düsenstock;

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Figur ·&ngr;, ei...» Draufsicht auf die Ätzmaschine von figur 3, entsprechend der Figur 2, bei abgenommenem Deckel und entfernter Oezillationaeinriehtungj 05

Figur 5: die Unteransicht der Kulissenscheibe, die bei der Oszillationäainrichtung der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ätzmaschine Verwendung findet;
10

Figur 6: das Weg-Zeitdiagramm der Oszillationsbewegung des Düsenstockes in der Maschine nach den Figuren 1 bis 5.

In Figur 1 ist ein senkrechter Teilschnitt durch den oberen Bereich einer Ätzmaschine, gesehen in deren Förderrichtung, dargestellt. An der in Förderrichtung hinten liegenden Seitenwand 2 des Gehäuses 1 bzw. einem entsprechenden Rahmenteil sind zwei Lagerböcke 3, 4 angeschraubt. An jedem Lagerbock 3, 4 sind in vertikalem Abstand zwei Rollen 5, 6 bzw. 7, drehbar gehalten. Die Rollenpaare 5, 6 bzw. 7, 8 führen einen in horizontaler Richtung verschiebbaren Tragrahmen 9, der nach Art eines liegenden U von einem oberen horizontalen Schenkel 9a, einem rechts in der Zeichnung dargestellten, senkrechten Verbindungsschenkel 9b und einem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten unteren horizontalen Schenkel gebildet wird. Die Verhältnisse im Bereich des unteren horizontalen ScheiiKöis des Tragrahmens 9 entsprechen vollständig denjenigen im dargestellten oberen Bereich, so da3 auf eine diesbezügliche Erläuterung verzichtet werden kann. Die Anordnung ist offensichtlich derart, daß der gesamte Tragrahmen 9 mit seinen beiden horizontalen Schenkeln 9«s und dem Verbindungsschenkel 9b in der Sicht der Figuren 1 bis 4 nach links und recht bewegt werden kann, 0__-*eff Freiheitsgrad wird, wie weiter unten noch erläutert wird, zur Ausführung einer Oszillationsbewegung der Düsenstöcke benötigt.

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Ein entsprechender Tragrahmen 9 ist an der in Förderrichtung vorne liegenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Seitenwand bzw. dem entsprechenden Rahmenteil der A'tzmaschine ausgebildet. Auch diesbezüglich ist eine gesonderte Beschreibung entbehrlich.

Die beiden Tragrahmen 9 sind durch eine parallel zur Förderrichtung der Ätzmaschine verlaufende Strebe 10 miteinander verbunden, so daß auch in Draufsicht die beiden Tragrahmen und die Strebe 10 die Gestalt eines liegenden, nach rechts offenen U aufweisen.

Die horizontalen Schenkel 9a des Tragrahmens 9 sind jeweils

eis Profile mit einem sich zur Innenseite der Ktzmaschine öffnenden Lärgsschlitz 11 gestaltet (vergl. Figuren 1 und 3). Im Innenraum des horizontalen Schenkels 9a sind sechs Rollen 12 bis 17 gelagert, die drei Rollenpaare bilden. Dies ist besonders deutlich der Figur 3 zu entnehmen.

Zwischen den Rollen 12 bis 17 ist eine Schiene 18 in horizontaler Richtung verschiebbar geführt, welche die Gestalt eines hochkant stehenden Flachprofiles hat. Auch die Schiene 18 verläuft innerhalb des Hohlraumes des horizontalen Schenkel«» 9a des Tragrahmens 9.

Die Schiene 18 ihrerseits ist mit einem Längsschlitz 19 (vergl· insbesondere Figur 3) versehen, welcher der verschiebbaren Halterung eines DUsenetockes dient, der insgesamt mit dem Bezugezeichen 20 gekennzeichnet ist.

Der Düsenstock 20 weist als tragendes Element einen starren Halterahmen euf. Dieser umfaßt an der in Förderrichtung vorne und hinten gelegenen Seite jeweils zwei parallele, horizontale Tragstangen 21, 22 aue Titan sowie an den parallel zur Förderrichtung verlaufenden Seiten Jeweils eine Verblndungeetrebe 23 bzw. 24 aue demselben Material. Der von den Tragetangen 21, 22 und den Verbindungaetreben 23,

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24 aufgespannte Halterahmen des Düsenstockes 20 ist so temperaturbeständig und verwindungssteif, daß sich auch nach langem Betrieb bei höheren Temperaturen keine Verbiegungen einstellen.

Eine Vielzahl von Düsen 25 ist innerhalb des Düsenstockes 20 in einem regelmäßigen Huster angeordnet. Die Düsenöffnung zeigt dabei in dem in der Zeichnung dargestellten, oberen Düsenstock 20 jeweils nach unten auf das dort atnkrecht zur Ebene der Figuren 1 und 3 sich bewegende Ätzgut, welches in bekannter Weise von einer nicht dargestellten Fördereinrichtung kontinuierlich durch die Ätzmaschine hindurchgeführt wird. Entsprechend zeigen die Ätzdüsen an dem unteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Düsenstock nach oben.

Die jeweils in einer Reihe parallel zur Förderrichtung der Ätzmaschine liegenden Düsen 25 sind über ein Rohr 26 miteinander verbunden, derart, daß ihnen gemeinsam das Ätzmittel zugeführt wird. Jedes Rohr 26 ist über ein senkrecht zur Förderrichtung der Ätzmaschine verlaufendes Verbindungsrohr 27 mit einem Steckkupplungsteil 28 verbunden, welches an der Verbindungestrebe 24 befestigt ist und über welches in noch zu beschreibender Weise das Ätzmittel für jede an einem Rohr 26 befindliche Reihe von Düsen 25 gesondert zugeführt wird. Die Steckkupplungeteile 28 sind besondere gut in den Figuren 3 und 4 erkennbar.

Die gegenüberliegenden Enden der aus Kunststoff bestehenden, Ätzmittel führenden Rohre 26 sind in Muffen 29 gehalten, welche über die Tragstangen 21, 22 des Düsenstockes 20 geschoben sind. Die Muffen 29 werden durch rohrförmige Distanzstücke 30 im richtigen Abstand gehalten.

An zwei Stellen en den beiden gegenüberliegenden Seiten

dee DUsenetockee 20 ist jeweils ein Oiatanzetück durch eine Tragmuffe 31 bzw. 32 ersetzt. An den Tragmuffen 31, 32 sind

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nach außen ragende Gleitstücke 33, 34 aus reibungsarmem Material angeschraubt, welche in den Längsschlitz 19 der Schiene 18 eingreifen. Die Anordnung ist also so, daß zum einen der Düsenstock 20 gegenüber der Schiene 18 verschoben werden kann, wobei sich die Gleitstücke 33, 34 innerhalb des Längsschlitzes 19 bewegen, und daß darüber hinaus die Schiene 18 aufgrund ihrer Lagerung zwischen den Rollen 13 bis 17 innerhalb des Tragrahmens 9 horizontal verschiebbar ist. Auf diese Weise läßt sich der Düsenstock 20 doppelt teleskopartig seitlich aus dem Tragrahmen 9 herausfahren, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist.

In dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten, eingeschobenen Zustand des Düsenstockes 20 greifen die Steckkupplungsteile 28, welche am Düsenstock 20 befestigt sind, in komplementäre Steckkupplungsteile 35 ein, die an der Strebe 10 des Tragrahmens 9 angebracht sind. Die Steckkupplungsteile 35 werden über nicht dargestellte Druckschläuche mit Ätzmittel versorgt, welche auf mit den Steckkupplungsteilen 35 verbundenen Rohrwinkeln 36 befestigt werden.

Auf der nach oben zeigenden Wand 36 ("Deckel") de-? fttzmaschiene ist ein Getriebemotor 37 montiert. Die Ausgangswelle 38 des Getriebemotoos 37 durchsetzt abgedichtet die Wand 36 und trägt an ihrem freien Ende eine Kurvenscheibe 39. Zwei an der Oberseite des horizontalen Schenkels 9a des Tragrahmens 9 angeschraubte Rollen 40, 41 liegen an diametral gegenüberliegenden Punkten am Außenumfang der Kurvenscheibe 39 an. Getriebemotor 37, Kurvenscheibe 39 und Rollen 40, 41 bilden eine Oszillationseinrichtung, mit welcher der Düsenstock 20 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt werden kann.

Die Unteranaicht der Kurvenscheibe 39 ist in Figur 5 in vergrößertem Maßstab dargestellt und zwar in zwei unter' schledlichen Drehetellungen. Die Kontur der Kurvenscheibe 39 ist in Maschinenbau als sogenannte "Herzkurve" bekannt.

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Bei der Drehung der Kurvenscheibe 39, welche durch den Getriebfcmotor 37 bewirkt wird, erfahren die an den gegenüberliegenden Punkten der Kurvenscheibe anliegenden Rollen 40, 41 eine hin- und hergehende Bewegung (Oszillationsbewegung), die sich auf den Rahmen 9 und damit auf den gesamten Düsenstock 2G überträgt.

Die Funktionsweise der beschriebenen Ätzmaschine ist wie S folgt:

10

1; Im Normalbetrieb befindet sich der Düsenstock 20 in der

&sfgr; eingeschobenen Position, die in den Figuren 1 und 2 darge-

stellt ist. Das heiQt, die an der Verbindungsstrebe 24 des

Düsenstocks 20 angebrachten Steckkupplungsteile 28 greifen

' 15 in die an der Strebe 10 des Tragrahmens 9 angebrachten Steckkupplungsteile 35 ein; Ätzmittel kann somit über die Steckkupplungsteile 35, 28, die Verbindungsrohre 27 und die Rohre 26 zu den Düsen 25 fließen und aus diesen in

" einem gewünschten Ätzmuster austreten. Die zu ätzenden Ge-

genstände werden unterhalb des in Figur 1 dargestellten Düsenstockes 20, gleichzeitig oberhalb des darunter liegenden, zweiten und nicht dargestellten Düsenstockes senkrecht zur Zeichenebene von Figur 1 durchbefördert. Die seitli-

\\ ehe Gehäuseöffnung 43, durch welche der Düsenstock 20 in

j 25 seine Wartungsposition ausgefahren werden kann, int durch ' eine herabklappbare Seitenwand 42 verschlossen.

Der Getriebemotor 37 versetzt die Kurvenscheibe 39 in Drehung. Durch die Anlage der Rollen 40 und 41 an der Kurvenscheibe 39 erfährt der ganz« .ragrahmen 9 eine oezilleliorische Bewegung, deren Richtung senkrecht auf der Fördarrichtung des Ätzgute steht. Durch diese Oezillationsbewegung , werden Unregelmäßigkeiten im Sprühmurter der Düsen ausgeglichen, so daß es also in der Richtung quer zur Förderrichtung keine Zonen gibt, in denen eine stärkere Ätzung alt in anderen Zonen erfolgt. Durch die Auebildung der Kurvenscheibe 39 als Herzkurve (vgl. Figur 5 ) ist das WegZeit-Diagramm

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der Osziliationebeweo'jng im wesentlichen sägezahnförmig, wie in Figur 6 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Das heißt, die Bewegung zwischen den Umkehrpunkten erfolgt mit annähernd konstanter Geschwindigkeit, wobei in den Umkehrpunkten selbst zur Vermeidung übergroßer Beschleunigungskräfte eine gewisse Abrund des Weg-Zeit-Diagrammes in Kauf genommen wird. In Figur 6 ist außerdem gestrichelt das Weg-Zeit-Diagramm herkömmlicher Kurbelantriebe für die Oszillationsbewegung eingezeichnet, welches eine Sinuskurve ist. Bei dieser Ausgestaltung des Weg-Zeit-Diagrammes tritt eine erhöhte Verweildauer im Bereich der Maxima bzw. Minima der Sinuskurve auf, so daß dort trotz der oszillatorischen Bewegung des Düsenstockes die Ätzung verstärkt ist. Angesichts der immer weiter wachsenden Anforderungen an eine gleichmäßige Ätzung wird durch did mit der Herzkurve als Exzenter arbeitende Oszillationseinrichtung ein erheblicher Fortschritt erzielt.

Treten im Betrieb Störungen dadurch auf, daß bestimmte Düsen 25 verschmutzt und verstopft sind oder soll auf ein neues Ätzgut umgestellt werden, wird die Seitenwand 42 um eine Achse, die parallel zur Förderrichtung an der unteren Längskante des Gehäuses 1 verläuft, in annähernd waagerechte Position herabgeklappt. Sie gibt auf diese Weise nicht nur die seitliche öffnung 43 frei; darüber hinaus dient sie gleichzeitig als Abtropfwanne, in welcher sich von dem Düsenstock 20 tropfendes Ätzmittel sammeln und in den Ätzmittelsumpf zurückfließen kann.

Der Düsenstock 20 kann nunmehr durch die öffnung 43 seitlich herausgezogen werden. Dabei bewegen sich zunächst die Gleitstücke 33, 34 innerhalb des Längsschlitzes 19 in der Schiene 18, bis sie am Ende des Längsschlitzes 19 anstoßen. Beim weiteren Herausziehen des Düsenstockes 20 bewegt sich nun die gesamte Schiene 18 innerhalb des horizontalen Schenkels 9a des Tragrahmens 9, wobei die Rollen 12 bis 17 ein leichtes Gleiten und eine präzise Führung gewährleisten.

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Der Düsenstock 20 gelangt schließlich in die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Position oberhalb der nach unten
geklappten Seitenwand 42. Hier sind die einzelnen Düsen 25 leicht zugänglich und können ohne weiteres herausgenommen, gereinigt, neu ausgerichtet oder ersetzt werden.

Nach Abschluß der Wartungsarbeiten wird der Düsenstock 20
wieder in die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Position zurückgeführt; die Steckkupplungsteile 28 greifen in die
Steckkupplungsteile 35 ein, womit die Verbindung zur Ätzmittel-Pumpe hergestellt ist. Abschließend wird der Düsenstock 20 wieder innerhalb des Tragrahmens 9 durch eine geeignete Einrichtung verriegelt und die Seitenwand 42 in
ihre vertikale Stellung hochgeklappt.

Claims

2307.4 flnspruche

1. Maschine zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere zur

Herstellung von Platinen füc elektronische Schaltungen, mit

a) einem Gehäuse;

c) einer Fördereinrichtung, welche die Gegenstände kontinuierlich durch das von dem flüssigen Ätzmittel gebildete Sprühr-uster hindurchführt;

d) einer Oszillationseinrichtung, welche den Düsenstock in eine oszillatorische Bewegung quer zur Förocrrichtung versetzt und einen Antriebsmotor aufweiot, dessen Drehbewegung in die oszillatorische Bewegung des Düsen-

Stockes umgesetzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daG

e) zur Umsetzung der Drehbewegung des Antriebsmotors (379 in die oszillatorische Bewegung des Düsenstocks (20) eine Kurvenscheibe (39) vorgesehen ist, die von dem Antriebsmotor (37) in Drehung versetzt wird und deren wirksame AuQenkontur eine Herzform aufweist;

f) zwei Mitnahmeglieder (40, 41) mit dem Düsenstock (20) verbunden sind, die an diametral gegenüberliegenden Punkten an der AuQenkontur der Kurvenscheibe (39) an-

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liegen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Dösenstock (20) verbundenen Mitnahmeglieder (40, 41) Rollen sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeglieder (40, 41) an einem Tragrahmen (9) angeordnet sind, an dem der Düsenstock (20) befestigt ist.

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