NO145935B - Fremgangsmaate og anordning for fremstilling av kretsloepsplater - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av elektriske kretsløp under anvendelse av plater av elektrisk isolerende materiale, som på den ene eller begge sider bærer et sluttet lag av elektrisk ledende materiale, hvor det fra laget ved avsponende bearbeidelse fjernes materiale for dannelse av kretsløpet, idet en fortegning av kretsløpet avføles og ledningsbanene og tilslutningsstedene dannes ved at et synkront etterført freseverktøy innfreser ledningsbanenes og tilslutningsstedenes omriss i laget i form av loddrett på hverandre forløpende spor med konstant bredde, og idet de i platen nødvendige boringer fremstilles ved hjelp av freseverktøy.

Ledningsplater, hvor utgangsmaterialet består av isolerende plater, som på den ene eller begge sider er belagt med et sluttet lag av kobber, og hvor man ved fjerning av kobberlaget på bestemte steder danner det ønskede nettverk av ledningsbaner og tilslutningssteder, er vanligvis kjent som "trykte krets-løp". Ved den klassiske fremstillingsmetode for trykte krets-løp overføres et ledningsbilde av det ønskede kretsløp til det sluttede kobberlag. De kobbersteder som ikke er dekket av ledningsbildet, etses bort ved en dertil egnet fremgangsmåte og danner derved den ønskede elektriske adskillelse av de enkelte ledningsbaner og tilslutningssteder fra hverandre. Tilbake på isoleringsplaten står så de kobbersteder som ut-gjør ledningsbanene, og som i enhver detalj gjengir det ønskede ledningsbilde. Denne fremgangsmåte er velegnet for masseproduksjon, men omstendelig for de småserier og laborato-riemodeller som hyppig forekommer i den elektroniske industri. Man skal nemlig gå frem etter følgende prosesstrinn:

1) tegningsmessig fremstilling av ledningsbildet

2) overføring av tegning til fotofilm ved hjelp av et kamera

3) fremstilling av et trykkforbilde

4) trykning på den kobberbelagte isoleringsplate

5) etsing av kobberlaget

6) rengjøring og tørking

7) fremstilling av huller.

Det har ikke skortet på forsøk på å unngå kjemiske prosesser ved fremstillingen av slike kretsløp ved hjelp av mekaniske fremstillingmetoder. Således er det f.eks. kjent (DT-OS 2000. 571, CH-PS 399.599) ved hjelp av en gravemaskin eller ved gnistbearbeidelse (DT-PS 1.155.497) å erstatte etsingsmetoden.

Ved disse kjente mekaniske fremstillingsmetoder avføles forbildet optisk, og fra de optiske informasjoner blir de elek-.' triske signaler utledet som et mål for de lyse og mørke steder på forbildet, hvor verktøyet beveges analogt med disse signaler, slik at del for del av kobberlaget adskilles på passende steder.

Denne fremgangsmåte er en forenkling i forhold til etsingsmetoden, men stiller dog forholdsmessig store krav til teknik-ken og tiden. F.eks. skal der utføres en nøyaktig tegning som forbilde, hvor kompliserte flater og linjer skal forsynes med ensartet sverting. For omsetning av det optiske bilde av forbildet til en styrebevegelse av verktøyet kreves et elek-tronisk kretsløp. En ytterligere ulempe består i at det uavhengig av om det dreier seg om et komplisert ledningsbilde, eller kun et forbilde med få ledninger, er nødvendig å gjen-nomkjøre det fulle bilde, hvorved den tidsmessige belastning blir forholdsvis stor, idet arbeidshastigheten på grunn av massen av verktøyet som skal beveges opp og ned er begrenset. Dessuten kan man ikke med denne fremgangsmåte fremstille skarpe konturer av skrå avbrytelser i kobberplaten, da disse avbrytelser alt etter finheten av rastermodellen oppviser større eller mindre hakk langs kanten.

En fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte type er kjent

fra DE-OS 2.451.299. Ved denne kjente fremgangsmåte kan imid-lertid freseverktøyet bevege seg samtidig i begge de to mulige retninger, slik at det blir nødvendig å utføre avfølingen nøy-aktig slik man ønsker at materialet skal fjernes fra platen.

Dermed blir også nøyaktigheten av ledningsbanene sterkt av-hengig av betjeningspersonens dyktighet og hans evne til å føre avføleren langs helt rette linjer. Den påpasselighet som her kreves vil naturligvis også medføre at fremstillingen

tar lengre tid.

Det er oppfinnelsens formål å tilveiebringe en fremgangsmåte

av nevnte type, hvor de tekniske vanskeligheter er mindre enn ved de kjente fremgangsmåter, og likeledes med hensyn til tid er de kjente fremstillingsmetoder for ledningsplater over-legen .

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at avfølingen av fortegningen skjer optisk ved hjelp av et lyspunkt som føres langs de inntegnede linjer på fortegningen og at man under etter-føring i en av de to mulige, innbyrdes vinkelrette retninger hindrer etterføring i den andre mulige retning.

I forhold til f.eks. DE-OS 2.451.299 oppnås herved at ved av-følingen av fortegningen vil føringen av freseverktøyet tvangsmessig til enhver tid føres kun i en definert retning, mens den andre mulige bevegelsesretning, nemlig loddrett på

den første, er blokkert. Etterføringen vil således skje langs en absolutt rett strekning.

Betjeningspersonen kan derfor konsentrere seg fullstendig om avfølingen og behøver ikke å passe på at ledningsbanene for-løper absolutt rett. Dette gir den ytterligere fordel at man kan benytte en kretsløp-fortegning som ikke behøver å foreligge som annet enn en grov håndskisse uten helt rette linjer fordi de innfresede linjer likevel vil være fullkomment rette. Nøyaktigheten av de fremstilte ledningsføringer vil derfor være uavhengig av betjeningspersonens dyktighet og kretsløp-fortegningens nøyaktighet.

En hensiktsmessig anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at det i forbindelse med en arbeidsplate finnes midler for fastgjøring av fortegningen og ledningsplaten som skal bearbeides, og at det på arbeidsplaten er anbragt en glideskinnekonstruksjon som bærer freseverk-tøyet og en avfølingsanordning med en lyskilde for projisering av et lyspunkt på fortegningen, slik at freseverktøyet og avfølingsanordningen er analogt bevegbare parallelt med arbeidsplaten i to vinkelrett på hverandre forløpende retninger, og at glideskinnekonstruksjonen omfatter en anordning for alternativ blokkering av bevegelse i en av de to mulige bevegelsesretninger .

Ved en hensiktsmessig utførelsesform ifølge oppfinnelsen består glideskinnekonstruksjonen av et første glideskinnepar stedfast i forhold til arbeidsbordet og festet mellom fortegningen og ledningsplaten og av et annet, loddrett dertil forløp-ende aksialt bevegelig glideskinnepar, hvor det på det faste glideskinnepar er lagret en bevegelig mellomplate, i hvilken det annet glideskinnepar på sin side er bevegelig lagret.

Ved denne utførelsesform er styreanordningen anbragt ved en ende av glideskinneparet og freseren inklusive dens drivor-

gan anbragt ved den annen ende av glideskinneparet.

For korrekt overføring av de rette linjer fra fortegningen til freserbevegelsén finnes midler til alternativ stansing av mellomplaten på det faste glideskinnepar og av det annet glideskinnepar på mellomplaten.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen vil fremgå

av de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningene, på hvilke

fig. 1 er en ledningsplate utført etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et oppriss av en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 et sideriss av mellomplaten lagret på det faste glideskinnepar med det optiske styringssystem,

fig. 4 freseren sett fra siden og

fig. 5 freseren sett forfra.

Fig. 1 viser en ledningsplate 1 fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i hvis metallbelegg er innfreset avbrytelser i form av ortogonale spor 2 og huller 3 for opptagelse av kretsløpselementenes tilslutningstråder.

Den på fig. 2 viste anordning ifølge oppfinnelsen for fremstilling av slike ledningsplater består av et arbeidsbord 4,

på hvilket det i avstand fra hverandre kan anbringes en fortegning 5 og den ledningsplate 1 som skal bearbeides. Mellom området for fortegningen og området for ledningsplaten er det festet to konsoller 6 parallelt med hverandre, mellom hvilke konsoller det er anbragt et glideskinnepar 7 parallelt med overflaten av arbeidsbordet 4. På dette glideskinnepar 7 er det anbragt en mellomplate 8 som er bevegelig i retning av glideskinneparets akser ved hjelp av lager 9 (fig. 3), og på mellomplaten 8 er montert lager 10, i hvilket et glideskinnepar 11 er bevegelig lagret med orientering vinkelrett på glideskinneparet 7. Ved enden av glideskinneparet 11 er det anbragt en konsoll 12 med et optisk system 13, hvormed et lyspunkt kan projiseres ned på fortegningen. Ved motsatt ende av glideskinneparet 11 er det festet en bærekonsoll 14 (fig. 4 og 5), på hvilken en motor 15 med freseverktøy 16 er lagret i holderen 17 som er bevegelig ved hjelp av en skyvemagnet 18 for styring av den vertikale bevegelse av freseverktøyet 16.

Med et grep 19 på konsollen kan mellomplaten 8 beveges frem

og tilbake både på glideskinneparet 7 og på glideskinneparet 11. Med denne bevegelse kan lyspunktet føres langs strekene på fortegningen, hvorved freseverktøyet vil utføre en analog bevegelse. En ikke vist fotkontakt bevirker at skyvemagneten 18 aktiveres, hvorved motoren 15 i sin holder beveges loddrett mot ledningsplaten 1, så langt at freseverktøyet 16 kan utføre sin avsponende funksjon for oppnåelse av de sporformede avbrytelser i metallaget på ledningsplaten. En ikke vist trekk-fjær sørger for at motoren 15 føres tilbake til sin øvre ut-gangsstilling når strømtilførselen til skyvemagneten 18 av-brytes .

Ved hjelp av en skrue 21 kan den relative stilling av et anslag 20 stilles i forhold til freseverktøyet 16, slik at freseverk-tøyets inntrengningsdybde i ledningsplaten er nøyaktig inn-stillbar. Da anslaget støtter seg på ledningsplaten, oppnås at den engang innstilte fresedybde bibeholdes ved lednings-platene som skal bearbeides, uavhengig av disses tykkelser.

Ved bearbeidelse av ledningsplaten innstiller man først det optiske system slik over tegningen at lyspunktet rammer et be-gynnelsespunkt av en tegnet skillelinje. Så blir freseverk-tøyet ved innkobling av skyvemagneten 18 ført ned i ledningsplaten, hvoretter styresystemet ved hjelp av håndgrepet 19 beveges i retning av skillelinjen, og ved slutten av skillelinjen blir skyvemagneten utkoblet slik at freseverktøyet glir tilbake i sin hvilestilling over ledningsplaten.

For å sikre at det i ledningsplaten innfreses hovedsakelig rette spor som tilsvarer de rette linjer på fortegningen, finnes det midler til alternativ stansing av mellomplaten 8

på det faste glideskinnepar 7 og det annet glideskinnepar 11 på mellomplaten 8.

Ved det viste utførelseseksempel består midlene for stansing av solenoider 22 anbragt på mellomplaten 8, hvor ankrene kan føres til anlegg mot i det minste den ene av skinnene i glideskinneparet 7, henholdsvis 11 ved betjening av en kontakt 23, henholdsvis 24. En kontakt 25 tjener til innkobling av frese-verktøyets motor 15.

Anslaget 20 er utformet med avrundet underside, slik at det uten vanskeligheter kan gli over overflaten av ledningsplaten. Anslagets nivå i forhold til spissen av freseverktøyet kan i motoraksens retning forstilles ca. 5 mm. Med en fingjenge kan denne høydeinnstilling utføres med en nøyaktighet på

1/10 mm.

Med anordningen ifølge oppfinnelsen er det mulig samtidig med ledningsbanene å tegne inn de for fremstilling av ledeplatene nødvendige huller på fortegningen, idet man etter utfresing av adskillelseslinjene kun behøver å innstille lyspunktet på teg-ningspunktene som angir hullene og aktiverer skyvemagneten, idet anslaget på forhånd er så meget forstillet at freseverk-tøyet kan trenge gjennom hele ledningsplatens tykkelse.

Fortrinnsvis befestiges fortegningen 5 og ledningsplaten 1 på arbeidsbordet 4 ved hjelp av klebebånd; men istedenfor dette kan etter ønske anvendes andre befestigelsesmidler, f.eks. kan platene fastholdes ved hjelp av magnetiske lister eller klosser dersom arbeidsbordet består av stål eller lignende.

Med oppfinnelsen er det mulig på meget kort tid uten kjemiske og fototekniske prosesser å gjøre ferdig såvel enkelte ledningsplater som større serier av disse, mens det derimot ved alle tidligere fremgangsmåter krevdes spesielle boremaskiner for boring av hullene til kretsløpselementene. Anordningen ifølge oppfinnelsen er derfor spesielt velegnet for bruk i verksteder, vitenskapelige institutter og utviklingslabora-torier, hvor man ofte skal fremstille enkeltstykker eller mo-deller. Dessuten er oppfinnelsen velegnet der hvor driften er innrettet på fremstilling av elektroniske og elektriske spesialapparater, hvor kun et lite antall skal produseres.

Men oppfinnelsen er også anvendelig ved store massefremstil-linger, idet f.eks. fem eller ti freseverktøyer kan styres synkront over et tilsvarende antall ledningsplater. Dersom styringen foretas f.eks. ved hjelp av et drev med spindler og step-motorer, er også en programmert styring av maskinen mulig. Her kan det igjen anvendes et optisk system, hvis lyspunkt ved programmeringen føres over tegningen. I dette tilfelle skjer dette ikke mer ved hånddrev, men f.eks. ved håndbetjening av en koordinalkontakt som styrer step-motorene og deres omdreiningsretning. Skyvemagneten 18 betjenes over fotkontakten, og dens funksjon opptas i programmet. Anslaget 21 utføres i dette tilfelle således at dets forstilling kan innføres i programmet. Etter avslutningen av programmeringen kan maskinen ved hjelp av lagrede programmer utferdige lede-plater i ønsket antall.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av elektriske kretsløp under anvendelse av plater av elektrisk isolerende materiale, som på den ene eller begge sider bærer et sluttet lag av elektrisk ledende materiale, hvor det fra laget ved avsponende bearbeidelse fjernes materiale for dannelse av kretsløpet, idet en fortegning av kretsløpet avføles og ledningsbanene og tilslutningsstedene dannes ved at et synkront etterført freseverktøy innfreser ledningsbanenes og tilslutningsstedenes omriss i laget i form av loddrett på hverandre forløpende spor med konstant bredde, og idet de i platen nødvendige boringer fremstilles ved hjelp av freseverktøy, karakterisert ved at avfølingen av fortegningen skjer optisk ved hjelp av et lyspunkt som føres langs de inntegnede linjer på fortegningen og at man under etter-føring i en av de to mulige, innbyrdes vinkelrette retninger hindrer etterføring i den andre mulige retning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sporene innfreses med en bredde på 0,6 mm.

3. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det i forbindelse med en arbeidsplate (4) finnes midler for fastgjøring av fortegningen (5) og ledningsplaten (1) som skal bearbeides, og at det på arbeidsplaten (4) er anbragt en glideskinnekonstruksjon (7-11) som bærer freseverktøyet (16) og en avfølingsanordning med en lyskilde (13) for projisering av et lyspunkt på fortegningen, slik at freseverktøyet og avfølingsanordningen er analogt bevegbare parallelt med arbeidsplaten i to vinkelrett på hverandre forløpende retninger, og at glideskinnekonstruksjonen omfatter en anordning (22) for alternativ blokkering av bevegelse i en av de to mulige bevegelsesretninger.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at glideskinnekonstruksjonen består av et første glideskinnepar (7) stedfast i forhold til arbeidsplaten (4) og festet mellom fortegningen (5) og ledningsplaten (1) og av et annet, vinkelrett herpå forløpende, aksialt bevegelig glideskinnepar (11) , hvor det på det faste glideskinnepar (7) er lagret en bevegelig mellomplate (8), i hvilken det annet glideskinnepar (11) er bevegelig lagret.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at avfølingsanordningen er anbragt ved en ende og freseverktøyet (1) inkl. dens drivorganer ved den annen ende av det bevegelige glideskinnepar (11).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at det finnes midler til alternativ stansing av mellomplaten (8) på det stedfaste glideskinnepar (7) og det annet glideskinnepar (11) på mellomplaten (8).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert•ved at midlene for stansing består av to på mellomplaten (8) lagrede solenoider (22), hvis ankre ved betjening av dertil anordnede kontakter (23, 24) alternativt kan danne anlegg mot i det minste en skinne av glideskinneparet (7, 11).

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at midlene for stansing består av et på mellomplaten (8) lagret armsystem, ved hvilket en bremsebakke kan danne anlegg mot i det minste en skinne av glideskinneparene (7, 11).

9. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 4-8, karakterisert ved at freseverktøyet (16) med sin holder og drivmotor (15) er anbragt vinkelrett bevegelig i forhold til arbeidsplaten (4) mellom en hvilestilling og en arbeidsstilling på det bevegelige glideskinnepar (11).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at det finnes en elektromagnet (18) for bevegelse av freseverk-tøyet (16) i retning mot arbeidsplaten (4).

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at det ved freseverktøyets(16) holder finnes et anslag (20) som støtter seg på en ledningsplate .(:i) anbragt på arbeidsplaten (4) og bestemmer f reseverktøyets (16)': inntrengningsdybde i ledningsplaten...•

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert Ved at anslaget (20) er innstillbart utformet.

13. Anordning ifølge krav 12, kar a/k terisert v;ed at innstillingshøyden er så stor- at freseren (16) også kan arbeide som bor for fremstilling/jty huller (3) i ledningsplaten for opptagelse av tilslutningstrådef-''fra kretsl_øpselementer.