FI60478B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av ledarplattor - Google Patents

Description

|V£r*| [B] (11)KUULUTUSjULKAISU f ft ΛΠ Λ

JmTä lJ 1 ' UTLÄGG NINGSSKRI FT DU4 fo • C /4« Patentti ayönnetty 11 01 1902

Patent meddelat ^"",v ^ (51) Kv.lk.3/lnt.CI.3 H 05 K 3/04 SUO M I —FI N LAND <*i> Patunttlhtkumui — Pat«ntaiweknin| 7 6l 88l (22) Hak«ml*p(lvl — Anteknlngsdag 29*06.j6 * (23) AlkuptM — Glltlf hutsdaf 29·06.

(41) Tullut iulklMkal — Bllvlt offwKllg 30.12.77 _ . . . . . . , (44) Nlhtivlkalpanon ja kuuLjulkalsun pvm. — „

Patent-och registeratyrelaen Antekan utl«*d och uti.skrifun pubikend 30.09.8l (32)(33)(31) Pyydetty «uoikuus — Begird prlorftct (71)(72) Jurgen Seebach, Beekestr. 105, 3000 Hannover, Saksan Liittotasavalta- Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Menetelmä ja laite johdinlevyjen valmistamiseksi - Förfarande och anordning för framställning av ledarplattor

Keksinnön kohteena on menetelmä sähkökytkentöjen valmistamiseksi käyttämällä sähköä eristävästä aineesta tehtyjä levyjä, joiden yhdellä tai molemmilla sivuilla on yhtenäinen, sähköä johtavasta aineesta tehty pinnoite, jolloin pinnoitteeseen tefrlään kytkennän muodostamiseen tarvittavat katkokset lastuavalla jyrsintyökalulla seuraamalla kytkennän esikuvaa, jolloin johdinradat ja liitos-pinnat muodostetaan niin, että synkronisesti seurannettu jyrsin jyrsii pinnoitteeseen johdinratojen ja liitospintojen ääriviivat kohtisuoraan toisiinsa nähden kulkevina läpimenevinä vakiolevyisinä linjoina. Lisäksi keksinnön kohteena on laite menetelmän toteuttamiseksi.

Johdinlevyt, joiden lähtöaineksena käytetään eristeaineesta tehtyjä levyjä, joiden yhdellä tai molemmilla sivuilla on yhtenäinen kuparipinnoite ja joihin haluttu johdinratojen ja liitospintojen kaavio muodostetaan poistamalla kupari-kerros määrätyistä kohdista, tunnetaan yleisesti "painettuina virtapiireinä". Painetun virtapiirin klassisessa valmistusmenetelmässä muodostetaan halutun säh-kökytkennän suunniteltu jobdotuskuva yhtenäiselle kuparikerrokselle. Kuparipin-nat, joita jobdotuskuva ei peitä, syövytetään pois sopivilla menetelmillä ja siten saadaan aikaan haluttu yksittäisten johdinratojen ja liitospintojen välinen haluttu sähköinen erotus. Jäljelle jäävät eristysainelevyssä kiinni olevat kupari- 2 60478 pinnat, jotka aineellistavat johdinradat ja toistavat kaikkineen halutun johdo-tuskuvan jokaisen yksityiskohdan. Tämä menetelmä sopii hyvin joukkotuotantoon, mutta se on kuitenkin liian kallis piensarjoille ja laboratoriomalleille, joita elektroniikkateollisuudessa yleisesti esiintyy. Tällöin nimittäin on suoritettava seuraavat menetelmävaiheet: 1. Johdotuskuvan suunnittelu piirustukseksi 2. Piirustuksen siirto kameran avulla valokuvausfilmille 3. Painomallin valmistus k. Kuparilla päällystetyn muovilevyn painaminen 5. Kuparikerroksen syövyttäminen 6. Pesu ja kuivaus 7. Porausten teko Tämän kaltaisia kytkentöjä on yritetty valmistaa mekaanisesti kemiallisia menetelmiä välttäen. Tunnetaan esimerkiksi (julkaisut DE-OS 2 000 571, CH-PS 399 559) syövytysmenetelmän korvaaminen kaiverruskoneella tai kipinäeroosiolla (DE-PS 1 155 U97).

Näissä tunnetuissa mekaanisissa menetelmissä seurataan esikuvaa rivittäin optisesti ja optisesta tiedosta muodostetaan sähkösignaalit, jotka ovat esikuvan kirkkauden ja tummien kohtien mittana, jolloin työkalu siirtyy yhtäpitävästi näiden signaalien kanssa johdinlevylle ja siitä pois niin, että kuparikerros katkeaa rivi riviltä kulloinkin tarvittavista kohdista.

Syövytysmenetelmään verrattuna nämä menetelmät tosin yksinkertaistavat valmistusta, kuitenkin niiden teknilliset ja ajalliset kustannukset ovat vielä suhteellisen suuret. Esimerkiksi esikuvaksi on valmistettava tarkka piirustus, jonka monimutkaiset pinnat ja linjat on varustettava yhtäläisellä tummennuksella. Esikuvan optisen kuvan muuntamiseen työkalun ohjausliikkeiksi tarvitaan elektro ninen piiri. Toisena haittana on se, että riippumatta siitä käytetäänkö laajaa ja monimutkaista johdotuskaavaa tai vain muutamia johtimia käsittävää esikuvaa, on aina käytävä läpi koko rasteri, joten työstön aikä kustannukset tulevat suhteellisen suuriksi, varsinkin kun työnopeus on edestakaisin liikkuvan työkaluyksikön massan vuoksi rajoitettu. Lisäksi näillä menetelmillä ei voida valmistaa teräviä ääriviivoja kuparilevyn katkoksiin, jotka ovat vinossa rivin suuntaa vastaan, sillä näiden katkosten reunoissa on rasterin tiheydestä riippuen melko jyrkkiä porrastuksia.

Keksinnön tehtävänä on aikaansaada alussa mainitun kaltainen menetelmä, joka vaatii vähemmän teknillisiä kustannuksia kuin tunnetut menetelmät ja joka johiinlevyjen valmistuksen a ikä kustannusten suhteen on tunnettuja menetelmiä parempi .

Asetettu tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan pääasiallisesti siten, että linjojen jyrsimisen jälkeen j yrsint yö kalun pystysuora liike suurenee ja johdin- 3 60478 ratoihin ja liitospintoihin porataan jyrsintyökalulla läpimenoreiät kytkentä-elementtien liitosjohtojen kiinnitystä varten, että jyrsintyökalun ohjauksen esikuvana käytetään johdinlevyn normaalilla piirtämistekniikalla valmistettua luonnosta ja että seuranta tapahtuu optisesti valopisteen avulla, jota ohjataan esikuvaan piirrettyjä linjoja pitkin, ja että työkalua kulloinkin toiseen mahdolliseen suuntaan ohjattaessa, ohjaus toiseen, tälle kohtisuoraan suuntaan suljetaan.

Eräs keksinnön mukaisen menetelmän erityisen edullinen tunnusmerkki on esitetty vaatimuksessa 2.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on pääasiallisesti tunnusomaista, että työlevyyn on varattu välineet esikuvan ja työstettävän johdinlevyn kiinnittämistä varten ja että työlevyyn on asennettu liukukiskorakennelma, jonka avulla jyrsintä voidaan siirtää työpöydän suuntaisesti kahdessa vapausasteessa siten, että seurantaisitte en kulkiessa esikuvan pinnan yli jyrsin kulkee johdinlevyn pinnan yli.

Muita laitteelle tunnusomaisia piirteitä on kuvattu vaatimuksissa U-15.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin piirustuksissa kuvatun esimerkin avulla. Piirustuksissa on: kuviossa 1 keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu johdinlevy, kuviossa 2 päällyskuva laitteesta, joka toteuttaa keksinnön mukaisen menetelmän , kuviossa 3 sivukuva kiinteään liukukiskopariin laakeroidusta välilevystä, jossa on optinen seurantajärjestelmä, kuviossa ^ jyrsimen sivukuva ja kuviossa 5 jyrsimen otsakuva.

Kuviossa 1 on keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu johdinlevy 1, jonka metallipinnoitteeseen on jyrsitty katkokset kohtisuorina linjoina 2 ja johon samalla on tehty reiät 3 kytkentäelementtien liitosiankojen kiinnittämistä varten.

Kuviossa 2 olevassa päällyskuvassa esitetty näiden jobdinlevyjen valmistamiseen tarkoitettu keksinnön mukainen laite käsittää työlevyn k, johon esikuva 5 ja työstettävä johdinlevy 1 voidaan kiinnittää välimatkan päähän toisistaan. Esikuvalle tarkoitetun kentän ja johdinlevylle tarkoitetun kentän väliin on työ-levyyn k kiinnitetty kaksi yhdensuuntaista kannatinta 6, joiden väliin on järjestetty työlevyn h yläpinnan suuntainen liukukiskopari 7. Tähän liukukiskopariin 7 on laakeroitu välilevy 8 niin, että sitä voidaan siirtää liukukiskoparin 7 akselin suunnassa laakereissa 9 (kuvio 3), ja välilevyyn 8 on kiinnitetty laakerit 10, joihin on laakeroitu siirtyvästä liukukiskopari 11, joka on suunnattu kohtisuoraan liukukiskoparia 7 vastaan. Liukukiskoparin 11 toiseen päähän on kiinnitetty kannatin 12, johon on asennettu optinen järjestelmä 13, jonka avulla voidaan projisoida esikuvalle 5 valopiste. Liukukiskoparin 11 toiseen päähän on kiinnitetty k 60478 kannatin 1¾ (kuviot b ja 5), johon on laakeroitu pitimillä 17 moottori 15 ja jyrsintyökalu 16 mukaan luettuna työntömagneetti 18, jolla ohjataan jyrsintätyö-kalun 16 pystysuoraa liikettä.

Kannattimessa 12 olevan kahvan 19 avulla voidaan liikuttaa toisaalta välilevyä 8 liukukiskoparilla 7 ja toisaalta liukukiskoparia 11 välilevyn suhteen edestakaisin. Tämän liikkuvuuden ansiosta voidaan optisen järjestelmän kehittämää valopistettä kuljettaa pitkin esikuvan juovia, jolloin jyrsintyökalu tekee vastaavan liikkeen. Tässä esittämättä jätetty jalkakytkin vaikuttaa niin, että työntömagneetti 18 käynnistyy ja siirtää moottoria 15 pitimessään 17 kohtisuoraan johdinlevyä 1 kohden niin paljon, että jyrsintyökalu 16 voi kehittää johiinlevyn metallipinnoitteeseen lastuavan toiminnan linjamaisten katkosten aikaansaamiseksi. Tässä esittämättä jätetty palautusjousi huolehtii siitä, että moottori 15 palaa ylimpään lähtöasentoonsa, kun virransyöttö työntömagneettiin 18 katkeaa.

Ruuvin 21 avulla voidaan vasteen 20 asemaa säätää jyrsintyökalun suhteen ja täten voidaan jyrsintyökalun l6 tunkeutumissyvyyttä johdinlevyyn säätää tarkasti. Sillä, että vaste tukeutuu johdinlevyyn, varmistetaan se, että kerran asetettu jyrsintyösyvyys säilyy aina työstettävän johdinlevyn paksuudesta riippumatta.

Jobdinlevyn työstämiseksi siirretään optinen järjestelmä luonnoksen päälle niin, että valopiste on piirretyn erotinlinjan alkupisteessä. Sitten painetaan jyrsintyökalu johdinlevyyn 1 kytkemällä virta työntömagneettiin l8 ja sitten liikutetaan seurantajärjestelmää kahvan 19 avulla käsin erotinlinjan suuntaan ja erotinlinjan päässä kytketään työntömagneetti irti, jolloin jyrsintyökalu palaa takaisin joutoasentoonsa johdinlevyn yläpuolelle.

Jotta varmistettaisiin se, että johdinlevyyn jyrsitään esikuvan suoraa linjaa vastaava todella suora linja, on laitteeseen varattu välineet välilevyn 8 valinnaiseksi lukitsemiseksi liukukiskopariin 7 ja toisen liukukiskoparin 11 lukitsemiseksi välilevyyn 8.

Lukitusvälineet voivat myös käsittää välilevyyn 8 laakeroidut vipujärjes-telmät, joiden avulla voidaan asettaa jarrukenkä valinnaisesti ainakin liukukis-koparien toista kiskoa vastaan.

Esitetyssä suoritusmuotoesimerkissä lukitusvälineet käsittävät välilevyyn 8 laakeroidut solenoidit 22, joiden ankkuri voidaan painaa kulloinkin kytkintä 23 tai 2k käyttämällä valinnaisesti ainakin liukukiskoparien 7 tai 11 toista kiskoa vastaan. Kytkintä 25 käytetään jyrsintyökalun moottorin 15 käynnistämiseen.

Vasteen 20 alasivu on muodostettu kuperaksi, jotta se voisi liukua vaikeuksitta johdinlevyn yläpinnalla. Vasteen korkeusasemaa voidaan säätää jyrsintyökalun kärjen suhteen moottorin 15 akselin suunnassa noin 5 mm. Käyttämällä hieno-kierrettä voidaan tämä korkeuden asetus tehdä jopa 1/10 mm:n tarkkuudella.

Keksinnön mukainen laite mahdollistaa myös sen, että johdinratojen valmistukseen tarkoitettuun esikuvaan voidaan piirtää samalla kertaa tarvittavat porauk- 5 60478 set, sillä kun erotinlinjat on jyrsitty, tarvitsee asettaa vain valopiste porausta osoittavaan piirustuksen pisteeseen ja käyttää työntömagneettia, kun ensiksi vastetta 20 on siirretty niin paljon, että jyrsintyökalu voi tunkeutua johdin-levyn koko paksuuden läpi.

Esikuvan 5 ja johdinlevyn 1 kiinnitys työpöytään h tapahtuu etupäässä liimanauhoilla. Mutta liimanauhojen asemesta voidaan käyttää tarvittaessa myös muita kiinnitysvälineitä, kiinnitys voi tapahtua esimerkiksi magneettisesta aineesta tehtyjen listojen tai kimpaleiden avulla, kun työpöytä on terästä tai vastaavaa.

Keksintö mahdollistaa sekä yksittäisten että myös lukuisten johdinlevyjen valmistuksen lyhyimmässä ajassa kemiallisia ja fotokemiallisia prosesseja ja vastaavaa ammattityövoimaa käyttämättä, jolloin kaikissa tähän astisissa menetelmissä kytkentäelementtien kiinnitysreikien tekoon tarvittavat erikoisporakoneet jäävät pois. Tällainen laite sopii sen vuoksi erikoisesti työpajoihin, tieteellisiin laitoksiin ja kehityslaboratorioihin, joissa usein on ongelmana yksittäiskappaleiden tai mallien valmistus. Lisäksi keksintö sopii yrityksiin, jotka ovat keskittyneet elektronisten ja erikoissähkölaitteiden valmistukseen ja valmistavat vain pieniä kappalemääriä.

Mutta keksintö voidaan asettaa myös joukkovalmistukseen ohjaamalla esimerkiksi 5-10 jyrsintyökalua samanaikaisesti vastaavan johdinlevymäärän päällä.

Jos ohjaus suoritetaan esimerkiksi karakäytöllä ja askelmoottoreilla, on myös koneen ohjelmoitu ohjaus mahdollista. Ohjaus voi tapahtua siten, että käytetään edelleen optista järjestelmää, jonka valopistettä ohjataan ohjelmoinnin mukaan luonnospiirustuksen yli. Tässä tapauksessa ohjaus ei kuitenkaan enää tapahdu käsi-käyttöisesti, vaan esimerkiksi siten, että käytetään käsin koordinaattikytkintä, joka ohjaa askelmoottoreita ja niiden kiertosuuntaa. Työntömagneettia 18 käytetään jalkakytkimen avulla ja sen toiminta otetaan ohjelmaan. Vaste 21 muodostetaan rakenteellisesti niin, että sen säätö on mahdollista ohjelman avulla. Kun ohjelmointi on tehty, voi kone taltioidun ohjelman mukaisesti valmistaa mielivaltaisen kappaleluvun johdinlevyjä.

Claims (13)

1. 6 60478
2. 1. Menetelmä sähkökytkentöjen valmistamiseksi käyttämällä sähköä eristävästä aineesta tehtyjä levyjä, joiden yhdellä tai molemmilla sivuilla on yhtenäinen, sähköä johtavasta aineesta tehty pinnoite, jolloin pinnoitteeseen tehdään kytkennän muodostamiseen tarvittavat katkokset lastuavalla jyrsintyö-kalulla seuraamalla kytkennän esikuvaa, jolloin johdinradat ja liitospinnat muodostetaan niin, että synkronisesti seurannettu jyrsin jyrsii pinnoitteeseen johdin-ratojen ja liitospintojen ääriviivat kohtisuoraan toisiinsa nähden kulkevina läpimenevinä vakiolevyisinä linjoina, tunnettu siitä, että linjojen jyrsi-misen jälkeen jyrsintyökalun (16) pystysuora liike suurenee ja johdinratoihin ja liitospintoihin porataan jyrsintyökalulla (16) läpimenoreiät (3) kytkentä-elementtien liitosjohtojen kiinnitystä varten, että jyrsintyökalun (16) ohjauksen esikuvana käytetään johdinlevyn normaalilla piirtämistekniikalla valmistettua luonnosta ja että seuranta tapahtuu optisesti valopisteen avulla, jota ohjataan esikuvaan piirrettyjä linjoja pitkin, ja että työkalua kulloinkin toiseen mahdolliseen suuntaan ohjattaessa, ohjaus toiseen, tälle kohtisuoraan suuntaan suljetaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että linjat jyrsitään noin 0,6 mm leveiksi.
4. 3- Laite patenttivaatimuksen 1-2 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että työlevyyn (i+) on varattu välineet esikuvan (5) ja työstettävän johdinlevyn (1) kiinnittämistä varten ja että työlevyyn (U) on asennettu liukukiskorakennelma (7,11), jonka avulla jyrsintä (16) voidaan siirtää työpöydän suuntaisesti kahdessa vapausasteessa siten, että seurantalaitteen kulkiessa esikuvan pinnan yli jyrsin (16) kulkee johdinlevyn pinnan yli. U. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että liukukiskorakennelma käsittää työlevylle'(4) esikuvan (5) ja johdinlevyn (1) väliin kiinteästi kiinnitetyn ensimmäisen liukukiskoparin (7) ja sitä vastaan kohtisuorassa olevan, akselin summassa siirrettävän toisen liukukiskoparin (il), jolloin kiinteään liukukiskopariin (7) on laakeroitu siirtyvästi välilevy (8), johon puolestaan on laakeroitu siirrettävästi toinen liukukiskopari (11).
5. 5. Patenttivaatimuksen U mukainen laite, tunnettu siitä, että siirrettävän liukukiskoparin (11) toiseen päähän on järjestetty seurantalaite ja toiseen päähän jyrsin (16) ja sen käyttölaitteet.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen on varattu välineet välilevyn (8) valinnaiseksi lukitsemiseksi kiinteään liukukiskopariin (7) ja toisen liukukiskoparin (11) valinnaiseksi lukitsemiseksi välilevyyn (8). τ 60478 f. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että lukitusvälineet käsittävät välilevyyn (8) laakeroidut solenoidit (22), joiden ankkurit voidaan asettaa kulloinkin avuksi järjestettyä kytkintä (23» 2^) käyttämällä valinnaisesti ainakin liukukiskoparien (7, 11) toista kiskoa vastaan.
7. 8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että lukitusvälineet käsittävät välilevyyn (8) laakeroidut vipujärjestelmät, joiden avulla voidaan asettaa jarrukenkä valinnaisesti ainakin liukukiskoparien (7,11) toista kiskoa vastaan.
8. 9. Jonkin patenttivaatimuksen k-Q mukainen laite, tunnettu siitä, että jyrsin (16) on laakeroitu yhdessä kiinnikkeensä ja käyttömoottorinsa (12) kanssa liikkuvaan liukukiskopariin (11) kohtisuoraan työlevyä (H) vastaan niin, että sitä voidaan siirtää lepoasennon ja työasennon välillä.
9. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen on varattu jyrsimen (16) liikuttamiseksi työlevyn (h) suuntaan sähkö-magneetti (7).
10. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että jyrsimen (l6) pitimeen on varattu vaste (20), joka koskettaa työlevyllä (U) olevaa johdinlevyä (1) ja määrää jyrsimen (16) tunkeutumissyvyyden johdinlevyyn.
11. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että vaste (20) on muodostettu aseteltavaksi.
12. 13· Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että siirtomatka on mitoitettu niin suureksi, että jyrsintä (16) voidaan käyttää samalla porana kytkentäelementtien liitoslankojen kiinnitysreikiä (3) johdin-levyihin valmistettaessa. 1U. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että seurantalaitteena on valonlähde, jolla voidaan projisoida valopiste esikuvalle.
13. 15. Jonkin patenttivaatimuksen k-lU mukainen laite, tunnettu siitä, että seurantalaitteeseen on kytketty liukukiskopareilla (7, 11) useita jyrsintyökaluja niin, että samanaikaisesti voidaan työstää useita johdinlevyjä (1) saman esikuvan mukaan. 8 60478