EP0754095A1 - Düse zum dosierten auftragen von klebstofftropfen - Google Patents

Düse zum dosierten auftragen von klebstofftropfen

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EP0754095A1
EP0754095A1 EP95913854A EP95913854A EP0754095A1 EP 0754095 A1 EP0754095 A1 EP 0754095A1 EP 95913854 A EP95913854 A EP 95913854A EP 95913854 A EP95913854 A EP 95913854A EP 0754095 A1 EP0754095 A1 EP 0754095A1
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adhesive
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drops
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter

Definitions

  • adhesive doses are first applied by means of a metering device arranged in a positioning unit, onto which the SD modules are then placed.
  • the adhesive then hardens through exposure to temperature or UV radiation.
  • the SMD-blocks are then fixed in the correct position as determined on the circuit board, 'that the electrical connection in the wave soldering, vapor phase can be produced by reflow soldering or soldering in.
  • the metering devices used for applying the adhesive essentially consist of an adhesive cartridge which is arranged in a resilient holder and can be pressurized with compressed air, a metering nozzle inserted into the adhesive cartridge and a spacer assigned to the metering nozzle.
  • this metering device which is arranged in the positioning unit of the SMD placement machine, is lowered until the spacer is seated on the printed circuit board, the impact caused thereby being absorbed by the adhesive cartridge being deflected.
  • an adhesive drop is then pressed onto the circuit board by pressurized air with the adhesive cartridge, the amount of adhesive metered in depending on the metering time and the pressure applied to the adhesive cartridge by depends on the nozzle geometry and the viscosity of the adhesive. The dynamic viscosity in turn depends on the temperature of the adhesive.
  • a cooling and / or heating device for temperature stabilization of the adhesive passed through can therefore also be assigned to the dosing nozzle (cf. EP-A-0 282 748).
  • the influence of the nozzle geometry on the metered amount of adhesive is deliberately exploited by using nozzles of different sizes. However, if there are changes in the nozzle geometry due to the deposition of adhesive residues, this leads to an undesirable reduction in the amount of adhesive added.
  • the dosing nozzles must therefore be cleaned or replaced at regular intervals. In order to avoid the difficult and time-consuming cleaning of the metering nozzles, plastic nozzles are also used, which after being contaminated by adhesive residues simply being thrown away and replaced by new nozzles.
  • the problem specified in the invention is based on the problem of creating a nozzle for the metered application of drops of adhesive to a substrate, which can be more easily freed of adhesive residues and also enables the cleaning intervals to be extended.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that the anti-adhesive coating of the nozzle is not or only slightly wetted by the adhesive and that, in addition to improved dosing accuracy, a considerable extension of the cleaning intervals can also be achieved. It is to be regarded as surprising that with the small outlet-side inner diameters of the nozzles, which for example are 0.3 mm, 0.44 mm and 0.6 mm in an adhesive application station of an SMD production line, an anti-adhesive coating achieving the desired effect is applied at all can be.
  • the extension of the anti-adhesive coating over the end face in the outlet area of the nozzle according to claim 2 facilitates the detachment of the adhesive drops from the nozzle. Because the entire drop of glue comes off and no glue gets stuck, this leads to a further increase in dosing accuracy.
  • the embodiment according to claim 3 facilitates the temperature stabilization of the adhesive passed through the nozzle with the aid of a cooling and / or heating device due to the good heat conduction of the metal.
  • the use of aluminum or aluminum alloys according to claim 4 has proven to be a particularly economical solution with a very good thermal conductivity of the metal.
  • the development according to claim 5 is characterized by the particularly good antiadhesive properties of the coating consisting of polytetrafluoroethylene.
  • the embodiment according to claim 6 enables the Ar-matching of an anti-adhesive surface layer to a material of the nozzle body that is otherwise not or only difficult to coat.
  • nickel or nickel alloys have proven particularly useful.
  • the embodiment according to claim 9 enables a permanent anti-adhesive coating which is still fully effective even after several cleaning processes.
  • a layer thickness of the entire coating of approximately 10 ⁇ m has been found to be optimal.
  • Figure 1 is a side view of a nozzle for the metered application of adhesive drops on a substrate and
  • FIG. 2 shows a partial longitudinal section through the outlet area of the nozzle shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a dosing nozzle labeled DD, which is used as a replaceable nozzle in the adhesive application station of an SMD production line.
  • the dosing nozzle DD consisting of AlMgSilF28, for example, has an inner diameter in the inlet area of 4.2 mm.
  • the inside diameter at the outlet end of the dosing nozzle DD is 0.44 mm. It is a medium-sized metering nozzle.
  • the other two dosing nozzles used in the same adhesive application station have inside diameters of 0.3 mm and 0.6 mm at the outlet end.
  • a coating B This is an antiadhesive, adhesive-repellent coating B, which is shown in FIG. 2 only in those areas in which they are required to improve the function and to simplify maintenance of the dosing nozzles DD. In fact, the coating B is applied over the entire surface inside and outside to the dosing nozzle DD.
  • a coating B having a total layer thickness of approximately 10 ⁇ m consists of a base layer, which cannot be identified in more detail, and an anti-adhesive, adhesive-repellent surface layer.
  • the base layer consists of a chemically applied nickel-phosphorus alloy, while polytetrafluoroethylene, which is usually referred to as PTFE for short, is applied as the surface layer.
  • PTFE polytetrafluoroethylene

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Abstract

Bei einer Düse (DD) zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen auf ein Substrat ist die Innenwandung zumindest im Austrittsbereich mit einer antiadhäsiven, klebstoffabweisenden Beschichtung (B) versehen. Als antiadhäsive Beschichtung (B) wird vorzugsweise eine Schichtenfolge mit einer Grundschicht aus einer chemisch aufgebrachten Nickel-Phosphor-Legierung und einer Oberflächenschicht aus Polytetrafluorethylen verwendet. Die erfindungsgemässen Düsen (DD) werden vorzugsweise in der Klebstoffauftragsstation einer SMD-Fertigungslinie eingesetzt. Durch die antiadhäsive Beschichtung (B) wird das Reinigen der Düsen (DD) erleichtert und die Reinigungsintervalle werden verlängert.

Description

Beschreibung
Düse zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen
Bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten mit SMD- Bausteinen für die Oberflächenmontage (SMD=Surface Mounted Devices) werden durch eine in einer Positioniereinheit ange¬ ordnete Dosiervorrichtung zunächst Klebstofftropfen aufge¬ bracht, auf welche die S D-Bausteine dann aufgesetzt werden. Der Klebstoff härtet dann durch die Einwirkung von Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind danach in der richtigen Lage so fest auf der Leiterplatte fixiert, 'daß die elektrische Verbindung im Schwallbad, durch Reflow-Löten oder durch Löten in der Dampf-Phase hergestellt werden kann. Die für das Auftragen des Klebstoffes eingesetzten Dosiervorrich- tungen bestehen im wesentlichen aus einer in einer federnden Halterung angeordneten und mit Druckluft beaufschlagbaren Klebstoff-Kartusche, einer in die Klebstoff-Kartusche einge¬ setzten Dosierdüse und einem der Dosierdüse zugeordneten Abstandshalter. Zum Aufbringen eines Klebstofftropfens wird diese in der Positioniereinheit des SMD-Bestückautomaten angeordnete Dosiervorrichtung abgesenkt, bis der Abstandshal¬ ter auf der Leiterplatte aufsitzt, wobei der dadurch verur¬ sachte Stoß durch ein Einfedern der Klebstoff-Kartusche aufgefangen wird. Aus der sich in dieser abgesenkten Stellung knapp oberhalb der Leiterplatte befindlichen Dosierdüse wird dann durch Druckluftbeaufschlagung der Klebstoff-Kartusche ein Klebstoff-Tropfen auf die Leiterplatte gepreßt, wobei die aufdosierte Klebstoffmenge von der Dosierzeit, vom Druck mit dem die Klebstoff-Kartusche beaufschlagt wird, von der Düsen¬ geometrie und der Viskosität des Klebstoffes abhängt. Die dynamische Viskosität hängt ihrerseits von der Temperatur des Klebstoffes ab. Zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit kann deshalb auch der Dosierdüse eine Kühl- und/oder Heizeinrich- tung zur Temperaturstabilisierung des hindurchgeführten Klebstoffes zugeordnet werden (vgl. EP-A-0 282 748). Der Einfluß der Düsengeometrie auf die aufdosierte Klebstoff- menge wird durch den Einsatz von Düsen verschiedener Größe bewußt ausgenutzt. Kommt es jedoch zu Änderungen der Düsen¬ geometrie durch die Ablagerung von Klebstoffresten, so führt dies zu einer unerwünschten Reduzierung der aufdosierten Klebstoffmenge. Die Dosierdüsen müssen deshalb in regelmäßi¬ gen Intervallen gereinigt oder ausgetauscht werden. Um das schwierige und aufwendige Reinigen der Dosierdüsen zu vermei¬ den, werden auch Düsen aus Kunststoff eingesetzt, die nach einer Verschmutzung durch Anhaften der Klebstoffreste einfach weggeworfen und durch neue Düsen ersetzt werden.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Düse zum dosierten Auftragen von Klebstoff- tropfen auf ein Substrat zu schaffen, die leichter von Kleb¬ stoffresten befreit werden kann und außerdem eine Verlänge¬ rung der Reinigungsintervalle ermöglicht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, daß die antiadhäsive Beschichtung der Düse vom Klebstoff nicht oder allenfalls nur geringfügig benetzt wird und daß damit neben einer verbesserten Dosiergenauigkeit auch eine beträchtliche Verlängerung der Reinigungsintervalle erzielt werden kann. Dabei ist es als überraschend anzusehen, daß bei den geringen austrittsseitigen Inndendurchmessern der Düsen, die bei einer Klebstoffauftragsstation einer SMD- Fertigungslinie beispielsweise 0,3 mm, 0,44 mm und 0,6 mm betragen, eine die gewünschte Wirkung erzielende antiadhäsive Beschichtung überhaupt aufgebracht werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter¬ ansprüchen angegeben.
Die Erstreckung der antiadhäsiven Beschichtung über die Stirnfläche im Austrittsbereich der Düse gemäß Anspruch 2 erleichtert das Lösen der Klebstofftropfen von der Düse. Da sich der gesamte Klebstofftropfen löst und kein Klebstoff hängenbleibt, führt dies zu einer weiteren Steigerung der Dosiergenauigkeit.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 erleichtert durch die gute Wärmeleitung des Metalls die Temperaturstabilisierung des durch die Düse hindurchgeführten Klebstoffes mit Hilfe einer Kühl- und/oder Heizeinrichtung. Die Verwendung von Aluminium oder Aluminium-Legierungen gemäß Anspruch 4 hat sich als besonders wirtschaftliche Lösung mit einer sehr guten Wärme- leitfähigkeit des Metalls bewährt.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 zeichnet sich durch die besonders guten antiadhäsiven Eigenschaften der aus Polyte- trafluorethylen bestehenden Beschichtung aus.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ermöglicht die Ar-passung einer antiadhäsiven Oberflächenschicht an ein sonst nicht oder nur schwer beschichtbares Material des Düsenkörpers. Hierbei haben sich Nickel oder Nickel-Legierungen gemäß Anspruch 7 besonders bewährt.
Die Verwendung von chemisch aufgebrachten Nickel-Phospor- Legierungen gemäß Anspruch 8 ermöglicht das wirtschaftliche Aufbringen einer Grundschicht, die funktioneil an die Anfor- derungen des Basiswerkstoffes und der antiadhäsiven Oberflä¬ chenschicht angepaßt werden kann.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 ermöglicht eine dauerhafte antiadhäsive Beschichtung, die auch nach mehreren Reinigungs- Vorgängen noch voll wirksam ist. Eine Schichtstärke der gesamten Beschichtung von ca. 10 μm gemäß Anspruch 10 hat sich dabei als optimal herausgestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht einer Düse zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen auf ein Substrat und
Figur 2 einen teilweisen Längsschnitt durch den Austrittsbe- reich der in Figur 1 dargestellten Düse.
Figur 1 zeigt eine mit DD bezeichnete Dosierdüse, die als auswechselbare Düse in der Klebstoffauftragsstation einer SMD-Fertigungslinie eingesetzt wird. Die beispielsweise aus AlMgSilF28 bestehende Dosierdüse DD besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser im Eintrittsbe¬ reich von 4,2 mm. Am austrittsseitigen Ende der Dosierdüse DD beträgt der Innendurchmesser 0,44 mm. Es handelt sich dabei um eine Dosierdüse mittlerer Größe. Die beiden anderen in der gleichen Klebstoffauftragsstation eingesetzten Dosierdüsen besitzen am austrittsseitigen Ende Innendurchmesser von 0,3 mm und 0, 6 mm.
Der in Figur 2 dargestellte Längsschnitt durch den Austritts- bereich der Dosierdüse DD zeigt, daß die Innenwandung und die
Stirnfläche im Austrittsbereich mit einer Beschichtung B versehen sind. Es handelt sich dabei um eine antiadhäsive, klebstoffabweisende Beschichtung B, die in Figur 2 nur in denjenigen Bereichen dargestellt ist, in denen sie zur Ver- besserung der Funktion und zur Vereinfachung der Wartung der Dosierdüsen DD erforderlich sind. Tatsächlich wird die Be¬ schichtung B ganzflächig innen und außen auf die Dosierdüse DD aufgebracht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht eine insgesamt eine Schichtstärke von ca. 10 μm aufweisende Beschichtung B aus einer nicht näher erkennbaren Grundschicht und einer antiadhäsiven, klebstoffabweisenden Oberflächenschicht. Die Grundschicht besteht aus einer chemisch aufgebrachten Nickel- Phosphor-Legierung, während als Oberflächenschicht Polytetra- fluorethylen aufgebracht wird, welches meist kurz als PTFE bezeichnet wird. Die vorstehend beschriebene Beschichtung wurde in einem als PTFE-DURNI bezeichneten Verfahren von der Fa. AHC-Oberflä- chentechnik, D-64331 Weiterstadt auf die Dosierdüse DD aufge- bracht.
Durch das Beschichten der aus einer Aluminiumlegierung beste¬ henden Dosierdüsen DD mit PTFE-DURNI wurde das Reinigen der Düsen erleichtert und gleichzeitig die erforderlichen Reini- gungsintervalle verlängert. Die antiadhäsiven, klebstoffab¬ weisenden Eigenschaften der Beschichtung B blieben dabei auch nach einer Vielzahl von Reinigungs orgängen erhalten.

Claims

Patentansprüche
1. Düse zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen auf ein Substrat, insbesondere für die Klebstoffauftragsstation einer SMD-Fertigungslinie, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß die Innenwandung zumindest im Aus- trittsbereich mit einer antiadhäsiven, klebstoffabweisenden Beschichtung (B) versehen ist.
2. Düse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß sich die Beschichtung (B) auch über die Stirnfläche im Austrittbereich erstreckt.
3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Düsenkörper aus Metall.
4. Düse nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Düsenkörper aus Aluminium oder einer Alumi¬ nium-Legierung.
5. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschich¬ tung (B) zumindest im Oberflächenbereich aus Polytetrafluo- rethylen besteht.
6. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung (B) eine Grundschicht und eine Oberflächenschicht umfaßt.
7. Düse nach Anspruch 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Grundschicht aus Nickel oder eine Nickel-Le¬ gierung.
8. Düse nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Grundschicht aus einer chemisch aufgebrach- ten Nickel-Phosphor-Legierung.
9. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschich¬ tung (B) mit einer Schichtstärke von 5 bis 15 μm aufgebracht ist.
10. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschich¬ tung (B) mit einer Schichtstärke von ca. 10 μm aufgebracht ist.
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