EP3701774A1 - Method for producing a printed circuit board provided with at least one coating, and coating head for carrying out the method - Google Patents

Method for producing a printed circuit board provided with at least one coating, and coating head for carrying out the method

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EP3701774A1
EP3701774A1 EP18782366.1A EP18782366A EP3701774A1 EP 3701774 A1 EP3701774 A1 EP 3701774A1 EP 18782366 A EP18782366 A EP 18782366A EP 3701774 A1 EP3701774 A1 EP 3701774A1
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EP
European Patent Office
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mixer
circuit board
rotor
printed circuit
dynamic
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Pending
Application number
EP18782366.1A
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German (de)
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Inventor
Johannes Ruchel
Stefanie Berchtold
Markus Ursprung
Daniel KOLLMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Filing date
Publication date
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    • H05K2203/1509—Horizontally held PCB

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a printed circuit board provided with at least one coating and to a painting head for this purpose.
  • Protective coatings for printed circuit boards are known per se, they protect the printed circuit boards against moisture, and mechanical stress, improve the heat dissipation and allow shorter distances between circuit elements in terms of explosion protection.
  • Solvent-based paint systems are established for this purpose. As a substitute for such systems are two-component systems, for example
  • the method according to the invention for producing a printed circuit board provided with at least one coating comprises at least the following steps:
  • a dynamic mixer the mixing effect is achieved by a movement of a mixer body, for example a rotation of a rotor.
  • a static mixer the mixture is already achieved by flowing around a non-moving mixer body, such as helical rods with sections of alternating helicity.
  • mixer bodies that are to some extent suitable for static mixers are additionally moved in order to improve the mixing effect. Both the static-dynamic mixer and the dynamic mixer require a motor to drive the mixer body.
  • the mixer has a motor and a rotor, wherein the motor drives the rotor that the rotor at a speed of not less than 500 U / min, further not less than 1000 U / min, for example not less than Rotates 2000 rpm and in particular not less than 3000 rev / min.
  • a mixer with the above properties allows a sufficiently homogeneous mixture of the components in a short time, so that a lacquer can be applied, which is homogeneous on the one hand after curing and on the other hand when applied to the circuit board toughness below 200 pPaS, in particular not more than 100 pPaS. These conditions are achieved, although the paint system is preferably solvent-free.
  • the dispensing unit dispenses the lacquer mixture with a cross-sectional area which is not more than 1%, for example not more than 0.3%, in particular not more than 0.1% of the area of the printed circuit board.
  • the dispensing unit gives the lacquer mixture with a cross-sectional area whose longest extent is not more than one third, for example not more than one sixth and in particular not more than one-eighth the square root of the surface of the printed circuit board. In this way, the spatial resolution of the paint job is sufficient
  • the mixer including the motor and the output unit and possibly other components such as valves and their valve drive, which are moved together relative to the circuit board, have a total mass of not more than 1, 5 kg, in particular not more than 1 kg on.
  • the stated mass limits ensure that the acceleration forces remain limited during painting, so that vibrations from the circuit boards can be kept away with little effort.
  • the rotor has a mixer spiral, in particular with sections of alternating helicity.
  • the rotor has mixing elements and rotates with respect to a stator.
  • the mixer has a substantially cylindrical mixing chamber, in which the rotor is arranged, wherein the mixer chamber has an inner diameter which is not less than 4% and not more than 20% of the length of the rotor, wherein the mixer is a static-dynamic mixer.
  • the first component and the second component are supplied to the mixer from storage containers via flexible lines. This has the advantage that the reservoir does not need to be accelerated with the mixer relative to the circuit board. According to one embodiment of the invention, the residence time in the
  • Mixer introduced components until the completion of the dynamic mixing process on average not more than 100 sec, for example not more than 40 sec, in particular not more than 20 sec.
  • the mixer has a mixing volume which extends from the place of entry of the components in the mixer to the place of completion of the dynamic mixing process and is filled with the components or the paint mixture; an output port of the dispensing unit at which the varnish mixture is dispensed is no more than five times, in particular not more than twice, the third root of the mixed volume from the location of completion of the dynamic mixing operation.
  • the mixer has a mixing volume which extends from the place of entry of the components in the mixer to the place of completion of the dynamic mixing process and is filled with the components or the paint mixture; wherein the filled with the paint mixture volume between the output opening of the output unit, where the paint mixture is output, and the place the completion of the dynamic mixing process is not more than four times, in particular not more than twice the mixing volume.
  • the described, compact construction of the device also contributes to the fact that the residence time of the paint mixture after the completion of the mixing process is so low that the paint mixture is still issued with sufficiently low viscosity.
  • the output unit has a jet valve, a dispenser, or a curtain nozzle.
  • the output unit and or the mixer are temperature-controlled, in particular heatable.
  • a painting head according to the invention for painting printed circuit boards, in particular according to the method of the invention, comprises a mixer dynamic or static-dynamic mixer with at least two components feeds; and an output unit connected to the mixer in such a manner that, during painting, the mixer is to be moved together with the dispensing unit over a printed circuit board to be painted so that the mixer experiences the same accelerations as the dispensing unit, wherein the mixer comprises a motor and a rotor, wherein the motor drives the rotor, that the rotor at a speed of not less than 500 U / min, further not less than 1000 U / min, for example not less than 2000 U / min and especially not less than 3000 U / min.
  • the painting head according to claim including further components which are connected to the mixer so that they must be moved during painting together with the mixer, a mass of not more than 1, 5 kg, in particular not more than 1 kg ,
  • Such further components may include, for example, valves, in particular needle valves, and their actuators, for example pneumatic actuators.
  • Printed circuit boards and 2: a schematic representation of an embodiment of a
  • printed circuit boards 11, 12, 13 are moved by means of a conveyor belt, not shown here in the conveying direction by a painting.
  • the first circuit board 1 1 is already finished in surface segments 21; while the second circuit board 12 is being processed.
  • a first surface segment 22 is completed while a second surface segment is being painted. During paint application, the circuit boards are not moved.
  • the painting is carried out by means of a painting head 100 according to the invention which is moved by means of a stepping motor driven positioning system 200 in an X-Y plane parallel to the circuit board.
  • the positioning system 200 is here indicated only with a degree of freedom in the Y direction, it is known to a person skilled in the production automation, and need not be explained in detail here.
  • the painting head 100 and the positioning system are controlled by a computer unit 220.
  • the paint system used is a solvent-free two-component system, in particular a polyurethane, wherein the first component comprises an isocyanate and the second component comprises a bifunctional alcohol.
  • a solvent-free two-component system in particular a polyurethane, wherein the first component comprises an isocyanate and the second component comprises a bifunctional alcohol.
  • epoxy resin systems with an epoxy resin and a hardener as components or two-component silicone systems, one component containing a catalyst.
  • the exemplary embodiment of a painting head 100 according to the invention shown schematically in FIG. 2 comprises a mixer 120, which here comprises a static-dynamic spiral mixer or screw mixer.
  • mixers comprise a cylindrical conical piston 122 conically tapering at an outlet end and having inside it a mixer chamber in which there is a mixer helix 124 or segments with segments of alternating helicity.
  • Such mixers are available, for example, from Nordson.
  • a piston head 123 is placed on the mixer piston.
  • the mixer piston 122 and the mixer spiral 124 can be designed as consumables which, after a few hours of operation, are designed exchange is.
  • the mixer coil 124 has at its upper end, which faces away from the outlet end of the mixer piston, a receiving opening 125 for a complementary engagement means at the lower end of a drive shaft 126 of an electric motor 127, with which the mixer coil at a speed of, for example, 4500 to 5000 U / min is driven.
  • the piston head 123 has a central axial bore into which one or both of the rotating components 124, 126 protrude.
  • the piston head 123 also has connections for supply lines 130, 131, through which the two components of the paint system are supplied.
  • the supply may be controlled with needle valve blocks 128, 129 disposed on the piston head 123.
  • the supply lines 130, 131 are connected to reservoirs, not shown here, from which the components are pumped with pumps, in particular toothed belt pumps or other metering pumps.
  • the supply lines 130, 131 are sufficiently long, so that the painting head 1000 when painting on the
  • Circuit boards can be moved without interference, without a movement of the reservoir is required.
  • an output device is arranged, here a curtain nozzle 140 with an output width of the paint curtain of about 8mm.
  • an additional valve (not shown here) may optionally be provided in order to realize the paint output with shorter control times.
  • the components of the painting head 100 are held in a frame 150, which in particular has a light metal.
  • the total weight of the Lackierkopfes 100 is not more than 1 kg.

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Abstract

The invention discloses a method for producing a printed circuit board provided with at least one coating, the method comprising at least the following steps: mixing at least one first component with a second component of an at least two-component coating system to form a coating mixture by means of a dynamic mixer and/or by means of a static-dynamic mixer (120); feeding the coating mixture to a dispensing unit (140); and coating the printed circuit board by dispensing the coating mixture by means of the dispensing unit onto the printed circuit board. During the coating, the dispensing unit (140) is automatically moved relative to the printed circuit board in at least one dimension, in particular in two or three dimensions, and the mixer (120) is connected to the dispensing unit in such a way that the mixer is moved relative to the printed circuit board together with the dispensing unit (140). The invention further discloses to a coating head (100) for carrying out the method.

Description

Verfahren zum Herstellen einer mit mindestens einer Lackierung versehenen Leiterplatte und Lackierkopf zur Durchführung des Verfahrens  Method for producing a printed circuit board provided with at least one coating and painting head for carrying out the method
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mit minde- stens einer Lackierung versehenen Leiterplatte und einen Lackierkopf dazu. Schutz- lackierungen für Leiterplatten sind an sich bekannt, sie schützen die Leiterplatten vor Feuchte, und mechanischer Belastung, verbessern die Wärmeabfuhr und ermöglichen im Sinne des Explosionsschutzes kürzere Abstände zwischen Schaltungselementen. The present invention relates to a method for producing a printed circuit board provided with at least one coating and to a painting head for this purpose. Protective coatings for printed circuit boards are known per se, they protect the printed circuit boards against moisture, and mechanical stress, improve the heat dissipation and allow shorter distances between circuit elements in terms of explosion protection.
Lösungsmittelhaltige Lacksysteme sind zu diesem Zweck etabliert. Als Substitut für solche Systeme kommen Zweikomponentensysteme in Betracht, beispielsweiseSolvent-based paint systems are established for this purpose. As a substitute for such systems are two-component systems, for example
Polyurethane, Epoxidharze und Silikone. Bei Zweikomponentensystemen ist jedoch eine ausreichende Durchmischung zwingend erforderlich um eine hinreichende Qualität der Lackschicht zu erzielen. Andererseits setzt mit der Durchmischung der Komponenten deren Reaktion miteinander die umso schneller verläuft, je größer der Durchmischungs- grad ist. Mit einsetzender Reaktion beginnt die Viskosität des Gemischs zu steigen was dessen Verarbeitbarkeit enge Grenzen setzt. Beispielsweise ist eine Lackierung mit einer Vorhangdüse nur mit Viskositäten bis zu 100 pPaS sinnvoll. Geeignete Verfahren zur Lackierung von Leiterplatten mit einem Zweikomponentensystem mit einer hinreichend homogenen Lackschicht sind bisher nicht verfügbar. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und einen entsprechenden einen Lackierkopf zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Polyurethanes, epoxy resins and silicones. In two-component systems, however, a sufficient mixing is absolutely necessary to achieve a sufficient quality of the paint layer. On the other hand, with the mixing of the components, their reaction with each other increases the faster the greater the degree of mixing. As the reaction begins, the viscosity of the mixture begins to increase, which limits its processability. For example, painting with a curtain nozzle only makes sense with viscosities of up to 100 pPaS. Suitable methods for painting circuit boards with a two-component system with a sufficiently homogeneous lacquer layer are not yet available. It is therefore the object of the present invention to specify a method and a corresponding painting head for carrying out the method.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen The object is achieved by the method according to the independent
Patentanspruch 1 und den Lackierkopf gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14. Claim 1 and the paint head according to the independent claim 14.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer mit mindestens einer Lackierung versehenen Leiterplatte umfasst mindestens die folgenden Schritte: The method according to the invention for producing a printed circuit board provided with at least one coating comprises at least the following steps:
Mischen mindestens einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente eines mindestens zweikomponentigen Lacksystems zu einem Lackgemisch mittels eines dynamischen Mischers und/oder mittels eines statisch-dynamischen Mischers. Zuführen des Lackgemischs zu einer Ausgabeeinheit; und Mixing at least one first component with a second component of an at least two-component paint system to a paint mixture by means of a dynamic mixer and / or by means of a static-dynamic mixer. Supplying the paint mixture to an output unit; and
Lackieren der Leiterplatte durch Ausgeben des Lackgemischs mittels der Ausgabeeinheit auf die Leiterplatte; wobei die Ausgabeeinheit während des Lackierens des Lackgemischs in minde- stens einer Dimension, insbesondere in zwei oder drei Dimensionen relativ zur Leiterplatte bewegt wird; wobei der dynamische Mischer mit der Ausgabeeinheit in der Weise verbunden ist, dass er zusammen mit der Ausgabeeinheit relativ zur Leiterplatte automatisch bewegt wird. In den meisten Fällen wird eine Bewegung in zwei Dimensionen, beispiels- weise parallel zur Leiterplatte, insbesondere in einem Raster, ausreichend sein um die Lackierung durchzuführen. Sofern besonders große Bauelemente auf der Leiterplatte montiert sind, kann eine Variation des Abstands zur Leiterplattenoberfläche erforderlich sein. Painting the printed circuit board by outputting the paint mixture by means of the output unit on the circuit board; wherein the dispensing unit is moved during the painting of the paint mixture in at least one dimension, in particular in two or three dimensions relative to the printed circuit board; wherein the dynamic mixer is connected to the output unit in such a way that it is automatically moved together with the output unit relative to the circuit board. In most cases, a movement in two dimensions, for example parallel to the printed circuit board, in particular in a grid, will be sufficient to carry out the painting. If particularly large components are mounted on the circuit board, a variation of the distance to the circuit board surface may be required.
Bei einem dynamischen Mischer wird die Mischwirkung durch eine Bewegung eines Mischerkörpers, beispielsweise eine Rotation eines Rotors erzielt. Bei einem statischen Mischer wird die Mischung dagegen bereits durch Umströmen eines sich nicht bewegenden Mischerkörpers erzielt, beispielsweise Wendelstangen mit Abschnitten alternierender Helizität. Bei statisch-dynamischen Mischern werden Mischerkörper die zu einem gewissen Grad für statische Mischer geeignet sind, zusätzlich bewegt, um da- mit die Mischwirkung zu verbessern. Sowohl der statisch-dynamische Mischer als auch der dynamische Mischer benötigen einem Motor zum Antrieb des Mischerkörpers. In a dynamic mixer, the mixing effect is achieved by a movement of a mixer body, for example a rotation of a rotor. In a static mixer, however, the mixture is already achieved by flowing around a non-moving mixer body, such as helical rods with sections of alternating helicity. With static-dynamic mixers, mixer bodies that are to some extent suitable for static mixers are additionally moved in order to improve the mixing effect. Both the static-dynamic mixer and the dynamic mixer require a motor to drive the mixer body.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Mischer einen Motor und einen Rotor auf, wobei der Motor den Rotor antreibt, dass der Rotor mit einer Drehzahl von nicht weniger als 500 U/min, weiter nicht weniger als 1000 U/min, beispielsweise nicht weniger als 2000 U/min und insbesondere nicht weniger als 3000 U/min rotiert. Der Einsatz eines Mischers mit obigen Eigenschaften ermöglicht eine hinreichend homogene Mischung der Komponenten in kurzer Zeit, so dass ein Lack aufgetragen werden kann, der einerseits nach dem Aushärten homogen ist und andererseits beim Ausgeben auf die Leiterplatte noch Zähigkeiten unter 200 pPaS, insbesondere nicht mehr als 100 pPaS aufweist. Diese Bedingungen werden erreicht, obwohl das Lacksystem vorzugweise lösungsmittelfrei ist. In a further development of the invention, the mixer has a motor and a rotor, wherein the motor drives the rotor that the rotor at a speed of not less than 500 U / min, further not less than 1000 U / min, for example not less than Rotates 2000 rpm and in particular not less than 3000 rev / min. The use of a mixer with the above properties allows a sufficiently homogeneous mixture of the components in a short time, so that a lacquer can be applied, which is homogeneous on the one hand after curing and on the other hand when applied to the circuit board toughness below 200 pPaS, in particular not more than 100 pPaS. These conditions are achieved, although the paint system is preferably solvent-free.
In einer Weiterbildung der Erfindung gibt die Ausgabeeinheit das Lackgemisch mit einer Querschnittsfläche aus, die nicht mehr als 1 %, beispielsweise nicht mehr als 0,3%, insbesondere nicht mehr als 0,1 % der Fläche der Leiterplatte beträgt. In a further development of the invention, the dispensing unit dispenses the lacquer mixture with a cross-sectional area which is not more than 1%, for example not more than 0.3%, in particular not more than 0.1% of the area of the printed circuit board.
In einer Weiterbildung der Erfindung gibt die Ausgabeeinheit das Lackgemisch mit einer Querschnittsfläche aus dessen längste Ausdehnung nicht mehr als ein Drittel, beispielsweise nicht mehr als ein Sechstel und insbesondere nicht mehr als ein Achtel der Quadratwurzel der Fläche der Leiterplatte beträgt. Auf diese Weise ist die räumliche Auflösung des Lackauftrags in hinreichendemIn a development of the invention, the dispensing unit gives the lacquer mixture with a cross-sectional area whose longest extent is not more than one third, for example not more than one sixth and in particular not more than one-eighth the square root of the surface of the printed circuit board. In this way, the spatial resolution of the paint job is sufficient
Maß gegeben, so dass Bereiche einer Leiterplatte, die nicht mit dem Lackgemisch zu beschichten sind, gezielt freigelassen werden können. Dies geht mit dem Nachteil einher, dass die Ausgabeeinheit mit mehrfachen Richtungsänderungen gegenüber der Leiterplatte zu bewegen ist, was im Hinblick auf kurze Bearbeitungszeiten mit erheb- liehen Beschleunigungen einhergeht. Measured, so that areas of a circuit board, which are not to be coated with the paint mixture, can be selectively released. This is accompanied by the disadvantage that the output unit is to be moved with multiple changes of direction relative to the printed circuit board, which is associated with considerable acceleration with regard to short processing times.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, weisen der Mischer einschließlich des Motors und die Ausgabeeinheit sowie ggf. weitere Komponenten wie Ventile und deren Ventilantrieb, die zusammen gegenüber der Leiterplatte bewegt werden, eine Gesamtmasse von nicht mehr als 1 ,5 kg, insbesondere nicht mehr als 1 kg auf. Die genannten Massengrenzen gewährleisten, dass die Beschleunigungskräfte während des Lackierens begrenzt bleiben, so dass Erschütterungen von den Leiterplatten mit geringem Aufwand fernzuhalten sind. According to one embodiment of the invention, the mixer including the motor and the output unit and possibly other components such as valves and their valve drive, which are moved together relative to the circuit board, have a total mass of not more than 1, 5 kg, in particular not more than 1 kg on. The stated mass limits ensure that the acceleration forces remain limited during painting, so that vibrations from the circuit boards can be kept away with little effort.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Rotor eine Mischerwendel, insbesondere mit Abschnitten alternierender Helizität auf. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Rotor Mischelemente aufweist und dreht bezüglich eines Stators. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Mischer eine im wesentlichen zylindrische Mischerkammer auf, in welcher der Rotor angeordnet ist, wobei die Mischerkammer einen Innendurchmesser aufweist, der nicht weniger als 4% und nicht mehr als 20% der Länge des Rotors beträgt, wobei der Mischer ein statisch-dynami- scher Mischer ist. According to one embodiment of the invention, the rotor has a mixer spiral, in particular with sections of alternating helicity. According to one embodiment of the invention, the rotor has mixing elements and rotates with respect to a stator. According to one embodiment of the invention, the mixer has a substantially cylindrical mixing chamber, in which the rotor is arranged, wherein the mixer chamber has an inner diameter which is not less than 4% and not more than 20% of the length of the rotor, wherein the mixer is a static-dynamic mixer.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die erste Komponente und die zweite Komponente dem Mischer aus Vorratsbehältern über flexible Leitungen zugeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Vorratsbehälter nicht mit dem Mischer relativ zur Leiterplatte beschleunigt werden müssen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die Verweilzeit der in denAccording to one embodiment of the invention, the first component and the second component are supplied to the mixer from storage containers via flexible lines. This has the advantage that the reservoir does not need to be accelerated with the mixer relative to the circuit board. According to one embodiment of the invention, the residence time in the
Mischer eingeleiteten Komponenten bis zum Abschluss des dynamischen Mischvorgangs im Schnitt nicht mehr als 100 sec, beispielsweise nicht mehr als 40 sec, insbesondere nicht mehr als 20 sec. Mixer introduced components until the completion of the dynamic mixing process on average not more than 100 sec, for example not more than 40 sec, in particular not more than 20 sec.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Mischer ein Mischvolumen auf, das sich vom Ort des Eintritts der Komponenten in den Mischer bis zum Ort des Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs erstreckt und mit den Komponenten bzw. dem Lackgemisch gefüllt ist; eine Ausgabeöffnung der Ausgabeeinheit, an welcher das Lackgemisch ausgegeben wird, nicht mehr als das Fünffache, insbesondere nicht mehr als das Doppelte der dritten Wurzel des Mischvolumens vom Ort des Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs beabstandet ist. According to one embodiment of the invention, the mixer has a mixing volume which extends from the place of entry of the components in the mixer to the place of completion of the dynamic mixing process and is filled with the components or the paint mixture; an output port of the dispensing unit at which the varnish mixture is dispensed is no more than five times, in particular not more than twice, the third root of the mixed volume from the location of completion of the dynamic mixing operation.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Mischer ein Mischvolumen auf, das sich vom Ort des Eintritts der Komponenten in den Mischer bis zum Ort des Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs erstreckt und mit den Komponenten bzw. dem Lackgemisch gefüllt ist; wobei das mit dem Lackgemisch gefüllte Volumen zwi- sehen der Ausgabeöffnung der Ausgabeeinheit, an welcher das Lackgemisch ausgegeben wird, und dem Ort das Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs nicht mehr als das Vierfache, insbesondere nicht mehr als das Doppelte des Mischvolumens beträgt. Der beschriebene, kompakte Aufbau der Vorrichtung trägt ebenfalls dazu bei dass die Verweilzeit des Lackgemischs nach der Vollendung des Mischprozesses so gering ist, dass das Lackgemisch noch mit hinreichend niedriger Viskosität ausgegeben wird. Gemäß einer Weiterbildung weist die Ausgabeeinheit ein Jet-Ventil, einen Dispenser, oder eine Vorhangdüse auf. According to one embodiment of the invention, the mixer has a mixing volume which extends from the place of entry of the components in the mixer to the place of completion of the dynamic mixing process and is filled with the components or the paint mixture; wherein the filled with the paint mixture volume between the output opening of the output unit, where the paint mixture is output, and the place the completion of the dynamic mixing process is not more than four times, in particular not more than twice the mixing volume. The described, compact construction of the device also contributes to the fact that the residence time of the paint mixture after the completion of the mixing process is so low that the paint mixture is still issued with sufficiently low viscosity. According to a development, the output unit has a jet valve, a dispenser, or a curtain nozzle.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ausgabeeinheit und oder der Mischer temperierbar, insbesondere beheizbar. According to one embodiment of the invention, the output unit and or the mixer are temperature-controlled, in particular heatable.
Ein erfindungsgemäßer Lackierkopf, zum Lackieren von Leiterplatten, insbeson- dere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst einen Mischer dynamischen oder statisch-dynamischen Mischer mit mindestens zwei Komponenten Zuläufen; und eine Ausgabeeinheit, die in der Weise mit dem Mischer verbunden ist, dass der Mischer beim Lackieren zusammen mit der Ausgabeeinheit über einer zu lackierenden Leiterplatte zu bewegen ist, so dass der Mischer die gleichen Beschleunigungen erfährt wie die Ausgabeeinheit, wobei der Mischer einen Motor und einen Rotor aufweist, wobei der Motor den Rotor antreibt, dass der Rotor mit einer Drehzahl von nicht weniger als 500 U/min, weiter nicht weniger als 1000 U/min, beispielsweise nicht weniger als 2000 U/min und insbesondere nicht weniger als 3000 U/min rotiert. A painting head according to the invention, for painting printed circuit boards, in particular according to the method of the invention, comprises a mixer dynamic or static-dynamic mixer with at least two components feeds; and an output unit connected to the mixer in such a manner that, during painting, the mixer is to be moved together with the dispensing unit over a printed circuit board to be painted so that the mixer experiences the same accelerations as the dispensing unit, wherein the mixer comprises a motor and a rotor, wherein the motor drives the rotor, that the rotor at a speed of not less than 500 U / min, further not less than 1000 U / min, for example not less than 2000 U / min and especially not less than 3000 U / min.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Lackierkopf nach Anspruch einschließlich weitererer Komponenten die mit dem Mischer verbunden sind so dass sie beim Lackieren zusammen mit dem Mischer bewegt werden müssen, eine Masse von nicht mehr als 1 ,5 kg, insbesondere nicht mehr als 1 kg auf. Solche weiteren Komponenten können beispielsweise Ventile, insbesondere Nadelventile, und deren Stellantriebe umfassen, beispielsweise pneumatische Stellantriebe. Die Erfindung wird nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: According to one embodiment of the invention, the painting head according to claim including further components which are connected to the mixer so that they must be moved during painting together with the mixer, a mass of not more than 1, 5 kg, in particular not more than 1 kg , Such further components may include, for example, valves, in particular needle valves, and their actuators, for example pneumatic actuators. The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. It shows:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Lackieren von1 shows a schematic representation of an arrangement for painting
Leiterplatten; und Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einesPrinted circuit boards; and 2: a schematic representation of an embodiment of a
Lackierkopfes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Painting head for carrying out the method according to the invention.
Wie in Fig. 1 dargestellt, werden Leiterplatten 11 , 12, 13 mittels eines hier nicht dargestellten Transportbandes in Förderrichtung durch eine Lackierstation bewegt. Die erste Leiterplatte 1 1 ist bereits in Flächensegmenten 21 fertig lackiert; während die zweite Leiterplatte 12 ist gerade in Bearbeitung. Ein erstes Flächensegment 22 ist fertig gestellt, während ein zweites Flächensegment gerade Lackiert wird. Während des Farbauftrags, werden die Leiterplatten nicht bewegt. As shown in Fig. 1, printed circuit boards 11, 12, 13 are moved by means of a conveyor belt, not shown here in the conveying direction by a painting. The first circuit board 1 1 is already finished in surface segments 21; while the second circuit board 12 is being processed. A first surface segment 22 is completed while a second surface segment is being painted. During paint application, the circuit boards are not moved.
Die Lackierung erfolgt mittels eines erfindungsgemäßen Lackierkopfes 100 der mittels eines mit Schrittmotoren angetriebenen Positioniersystems 200 in einer X-Y- Ebene parallel zur Leiterplatte bewegt wird. Das Positioniersystem 200 ist hier nur mit einem Freiheitsgrad in Y-Richtung angedeutet, es ist einem Fachmann für die Fertigungsautomatisierung jedoch bekannt, und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. The painting is carried out by means of a painting head 100 according to the invention which is moved by means of a stepping motor driven positioning system 200 in an X-Y plane parallel to the circuit board. The positioning system 200 is here indicated only with a degree of freedom in the Y direction, it is known to a person skilled in the production automation, and need not be explained in detail here.
Der Lackierkopf 100 und das Positioniersystem werden von einer Rechnereinheit 220 gesteuert. The painting head 100 and the positioning system are controlled by a computer unit 220.
Das verwendete Lacksystem ist ein lösungsmittelfreies Zweikomponentensystem, insbesondere ein Polyurethan, wobei die erste Komponente ein Isocyanat und die zweite Komponente einen bifunktionellen Alkohol umfasst. Ebenfalls geeignet sind Epoxidharz-Systeme mit einem Epoxidharz und einem Härter als Komponenten, oder zwikomponentige Silikonsysteme, wobei eine Komponente einen Katalysator enthält. The paint system used is a solvent-free two-component system, in particular a polyurethane, wherein the first component comprises an isocyanate and the second component comprises a bifunctional alcohol. Also suitable are epoxy resin systems with an epoxy resin and a hardener as components, or two-component silicone systems, one component containing a catalyst.
Das in Fig 2. schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lackierkopes 100 einen Mischer 120, welcher hier einen statisch-dynamischen Wendelmischer, bzw. Schneckenmischer umfasst. Diese Art von Mischern umfassen einen an einem Auslaufende konisch zulaufenden zylindrischen Mischerkolben 122 der in seinem Innern eine Mischerkammer aufweist, in der eine Mischerwendel 124 bzw. Mischerschnecke mit Segmenten alternierender Helizität aufweist. Derartige Mischer sind beispielsweise von der Firma Nordson erhältlich. Auf den Mischerkolben ist ein Kolbenkopf 123 aufgesetzt Der Mischerkolben 122 und die Mischerwendel 124 können als Verbrauchsmaterial gestaltet sein, das nach einigen Stunden Betrieb aus- zutauschen ist. Die Mischerwendel 124 weist an ihrem oberen Ende, welches dem Auslaufende des Mischerkolbens abgewandt ist, eine Aufnahmeöffnung 125 für ein komplementäres Eingriffsmittel am unteren Ende einer Antriebswelle 126 eines Elektromotors 127 auf, mit dem die Mischerwendel mit einer Drehzahl von beispielsweise 4500 bis 5000 U/min angetrieben wird. Um eine Kupplung zwischen der Antriebswelle 126 und der Mischerwendel 124 zu ermöglichen, weist der Kolbenkopf 123 eine zentrale axiale Bohrung auf, in welche eine oder beide der rotierenden Komponenten 124, 126 hineinragen. The exemplary embodiment of a painting head 100 according to the invention shown schematically in FIG. 2 comprises a mixer 120, which here comprises a static-dynamic spiral mixer or screw mixer. These types of mixers comprise a cylindrical conical piston 122 conically tapering at an outlet end and having inside it a mixer chamber in which there is a mixer helix 124 or segments with segments of alternating helicity. Such mixers are available, for example, from Nordson. A piston head 123 is placed on the mixer piston. The mixer piston 122 and the mixer spiral 124 can be designed as consumables which, after a few hours of operation, are designed exchange is. The mixer coil 124 has at its upper end, which faces away from the outlet end of the mixer piston, a receiving opening 125 for a complementary engagement means at the lower end of a drive shaft 126 of an electric motor 127, with which the mixer coil at a speed of, for example, 4500 to 5000 U / min is driven. To permit coupling between the drive shaft 126 and the mixer helix 124, the piston head 123 has a central axial bore into which one or both of the rotating components 124, 126 protrude.
Der Kolbenkopf 123 weist weiterhin Anschlüsse für Zufuhrleitungen 130, 131 auf, durch welche die beiden Komponenten des Lacksystems zugeführt werden. Die Zufuhr kann mit Nadelventilblöcken 128, 129 gesteuert werden, die am Kolbenkopf 123 angeordnet sind. Die Zufuhrleitungen 130, 131 sind an hier nicht dargestellte Vorratsbehälter angeschlossen, aus welchen die Komponenten mit Pumpen, insbesondere Zahnriemenpumpen oder anderen Dosierpumpen gefördert werden. Die Zufuhrleitungen 130. 131 sind hinreichend lang, so dass der Lackierkopf 1000 beim Lackieren über den The piston head 123 also has connections for supply lines 130, 131, through which the two components of the paint system are supplied. The supply may be controlled with needle valve blocks 128, 129 disposed on the piston head 123. The supply lines 130, 131 are connected to reservoirs, not shown here, from which the components are pumped with pumps, in particular toothed belt pumps or other metering pumps. The supply lines 130, 131 are sufficiently long, so that the painting head 1000 when painting on the
Leiterplatten ohne Beeinträchtigung bewegt werden kann, ohne dass eine Bewegung der Vorratsbehälter erforderlich ist.  Circuit boards can be moved without interference, without a movement of the reservoir is required.
Am unteren Ende des Lackierkopfes ist eine Ausgabevorrichtung angeordnet, hier eine Vorhangdüse 140 mit einer Ausgabebreite des Lackvorhangs von etwa 8mm. Zwischen Mischer 120 und Vorhangdüse kann noch optional ein zusätzliches (hier nicht dargestelltes) Ventil vorgesehen sein, um die Lackausgabe mit kürzeren Steuerzeiten zu realisieren. At the lower end of the painting head, an output device is arranged, here a curtain nozzle 140 with an output width of the paint curtain of about 8mm. Between the mixer 120 and the curtain nozzle, an additional valve (not shown here) may optionally be provided in order to realize the paint output with shorter control times.
Die Komponenten des Lackierkopfes 100 sind in einem Rahmen 150 gehalten, welcher insbesondere ein Leichtmetall aufweist. Das Gesamtgewicht des Lackierkopfes 100 beträgt nicht mehr als 1 kg. The components of the painting head 100 are held in a frame 150, which in particular has a light metal. The total weight of the Lackierkopfes 100 is not more than 1 kg.

Claims

Patentansprüche  claims
1. Verfahren zum Herstellen einer mit mindestens einer Lackierung versehenen Leiterplatte mit mindestens den folgenden Schritten: 1. A method for producing a printed circuit board provided with at least one coating, comprising at least the following steps:
Mischen mindestens einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente eines mindestens zweikomponentigen Lacksystems zu einem Lackgemisch mittels eines dynamischen Mischers und/oder mittels eines statisch-dynamischen MischersMixing at least one first component with a second component of an at least two-component paint system to a paint mixture by means of a dynamic mixer and / or by means of a static-dynamic mixer
(120); (120);
Zuführen des Lackgemischs zu einer Ausgabeeinheit (140); und Supplying the paint mixture to an output unit (140); and
Lackieren der Leiterplatte durch Ausgeben des Lackgemischs mittels der Ausga- beeinheit auf die Leiterplatte; wobei die Ausgabeeinheit (140) während des Lackierens in mindestens einer Dimension, insbesondere in zwei oder drei Dimensionen relativ zur Leiterplatte automatisch bewegt wird; wobei der Mischer (120) mit der Ausgabeeinheit in der Weise verbunden ist, dass er zusammen mit der Ausgabeeinheit (140) relativ zur Leiterplatte bewegt wird. Painting the printed circuit board by outputting the paint mixture by means of the Ausga- on the printed circuit board; wherein the dispensing unit (140) is automatically moved during painting in at least one dimension, in particular in two or three dimensions relative to the printed circuit board; wherein the mixer (120) is connected to the dispensing unit in such a way that it is moved together with the dispensing unit (140) relative to the circuit board.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ausgabeeinheit das Lackgemisch mit einer Querschnittsfläche ausgibt, die nicht mehr als nicht mehr als 1 %, beispielsweise nicht mehr als 0,3%, insbesondere nicht mehr als 0,1 % der Fläche der 2. The method according to claim 1, wherein the dispensing unit dispenses the varnish mixture having a cross-sectional area which is not more than not more than 1%, for example not more than 0.3%, in particular not more than 0.1% of the area of
Leiterplatte beträgt. PCB is.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgabeeinheit das Lackgemisch mit einer Querschnittsfläche ausgibt, deren längste Ausdehnung nicht mehr als ein Drittel, beispielsweise nicht mehr als ein Sechstel und insbesondere nicht mehr als ein Achtel der Quadratwurzel der Fläche der Leiterplatte beträgt. 3. A method according to claim 1 or 2, wherein the dispensing unit dispenses the varnish mixture having a cross-sectional area whose longest extent is not more than one-third, for example not more than one-sixth, and in particular not more than one-eighth the square root of the area of the printed circuit board.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, wobei der Mischer einen Motor und einen Rotor aufweist, wobei der Motor den Rotor antreibt, dass der Rotor mit einer Drehzahl von nicht weniger als 500 U/min, weiter nicht weniger als 1000 U/min, beispielsweise nicht weniger als 2000 U/min und insbesondere nicht weniger als 3000 U/min rotiert. 4. The method of claim 1, 2, 3 or 4, wherein the mixer comprises a motor and a rotor, wherein the motor drives the rotor, that the rotor at a speed of not less than 500 U / min, further not less than 1000 Rpm, for example not less than 2000 rpm and in particular not less than 3000 rpm.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Rotor eine Mischerwendei, insbesondere mit Abschnitten alternierender Helizität aufweist. 5. The method of claim 4, wherein the rotor has a mixer turning, in particular with sections of alternating helicity.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Rotor bezüglich eines Stators dreht. The method of claim 4, wherein the rotor rotates with respect to a stator.
7. Verfahren nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6 wobei der Mischer eine im wesentlichen zylindrische Mischerkammer umfasst, in welcher der Rotor angeordnet ist, wobei die Mischerkammer einen Innendurchmesser aufweist, der nicht weniger als 4% und nicht mehr als 20% der Länge des Rotors beträgt, wobei der Mischer ein statischdynamischer Mischer ist. A method according to claim 3, 4, 5 or 6 wherein the mixer comprises a substantially cylindrical mixing chamber in which the rotor is disposed, the mixing chamber having an internal diameter of not less than 4% and not more than 20% of the length of the rotor, the mixer being a static dynamic mixer.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Komponente und die zweite Komponente dem Mischer aus Vorratsbehältern über flexible Leitungen zugeführt werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first component and the second component are supplied to the mixer from storage containers via flexible lines.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verweilzeit der in den Mischer eingeleiteten Komponenten bis zum Abschluss des dynamischen Mischvorgangs im Schnitt nicht mehr als 100 sec, beispielsweise nicht mehr als 40 sec, insbesondere nicht mehr als 20 sec beträgt. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the residence time of the components introduced into the mixer until the completion of the dynamic mixing process on average not more than 100 sec, for example not more than 40 sec, in particular not more than 20 sec.
10. Verfahren nach Anspruch, wobei der Mischer ein Mischvolumen aufweist, das sich vom Ort des Eintritts der Komponenten in den Mischer bis zum Ort des Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs erstreckt und mit den Komponenten bzw. dem Lackgemisch gefüllt ist; eine Ausgabeöffnung der Ausgabeeinheit, an welcher das Lackgemisch ausgegeben wird, nicht mehr als das Fünffache, insbesondere nicht mehr als das Doppelte der dritten Wurzel des Mischvolumens vom Ort des Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs beabstandet ist. 10. The method of claim wherein the mixer has a mixing volume extending from the location of entry of the components into the mixer to the location of completion of the dynamic mixing operation and is filled with the components or the paint mixture; an output port of the dispensing unit at which the varnish mixture is dispensed is no more than five times, in particular not more than twice, the third root of the mixed volume from the location of completion of the dynamic mixing operation.
11. Verfahren nach Anspruch, wobei der Mischer ein Mischvolumen aufweist, das sich vom Ort des Eintritts der Komponenten in den Mischer bis zum Ort des Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs erstreckt und mit den Komponenten bzw. dem Lackgemisch gefüllt ist; wobei das mit dem Lackgemisch gefüllte Volumen zwischen der Ausgabeöffnung der Ausgabeeinheit, an welcher das Lackgemisch ausgegeben wird, und dem Ort das Abschlusses des dynamischen Mischvorgangs nicht mehr als das Vierfache, insbesondere nicht mehr als das Doppelte des Mischvolumens beträgt. 11. The method of claim wherein the mixer has a mixing volume that extends from the location of entry of the components into the mixer to the location of completion of the dynamic mixing operation and is filled with the components or the paint mixture; wherein the volume filled with the varnish mixture between the dispensing opening of the dispensing unit at which the varnish mixture is dispensed and the place of completion of the dynamic mixing operation is not more than four times, in particular not more than twice, the mixing volume.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgabeeinheit ein Jet-Ventil, einen Dispenser, oder eine Vorhangdüse aufweist. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the output unit comprises a jet valve, a dispenser, or a curtain nozzle.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgabeeinheit und oder der Mischer temperierbar, insbesondere beheizbar sind. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the output unit and or the mixer are temperature-controlled, in particular heated.
14. Lackierkopf, zum Lackieren von Leiterplatten, insbesondere nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, umfassend, einen Mischer dynamischen oder statisch-dynamischen Mischer mit mindestens zwei Komponenten Zuläufen; und eine Ausgabeeinheit, die in der Weise mit dem Mischer verbunden ist, dass der Mischer beim Lackieren zusammen mit der Ausgabeeinheit über einer zu lackierenden Leiterplatte zu bewegen ist, so dass der Mischer die gleichen Beschleunigungen erfährt wie die Ausgabeeinheit, wobei der Mischer einen Motor und einen Rotor aufweist, wobei der Motor den Rotor antreibt, dass der Rotor mit einer Drehzahl von nicht weniger als 500 U/min, weiter nicht weniger als 1000 U/min, beispielsweise nicht weniger als 2000 U/min und insbesondere nicht weniger als 3000 U/min rotiert. 14. Lackierkopf, for painting printed circuit boards, in particular by a method according to claims 1 to 13, comprising a mixer dynamic or static-dynamic mixer with at least two components Zuläufen; and an output unit connected to the mixer in such a manner that the mixer when painting together with the dispensing unit to move over a circuit board to be painted, so that the mixer experiences the same accelerations as the output unit, wherein the mixer has a motor and a rotor, wherein the motor drives the rotor that the rotor at a speed of not less than 500 rpm, further not less than 1000 rpm, for example, not less than 2000 rpm, and especially not less than 3000 rpm.
15. Lackierkopf nach Anspruch 14, wobei der Lackierkopf einschließlich weitererer Komponenten die mit dem Mischer verbunden sind so dass sie beim 15. Lackierkopf according to claim 14, wherein the painting head including further components which are connected to the mixer so that they
Lackieren zusammen mit dem Mischer bewegt werden müssen, eine Masse von nicht mehr als 1 , 5 kg, insbesondere nicht mehr als 1 kg aufweist. Painting together with the mixer must be moved, having a mass of not more than 1, 5 kg, in particular not more than 1 kg.
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