DE102004040945A1

DE102004040945A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Leiterplatten

Info

Publication number: DE102004040945A1
Application number: DE102004040945A
Authority: DE
Inventors: Marc HÜBNER; Thomas Echensperger
Original assignee: ALL4-HOLDING AG; all4 Holding AG
Current assignee: ALL4-HOLDING AG; all4 Holding AG
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: US20080069946A1; EP1800524A2; US7814861B2; WO2006021423A2; DE102004040945B4; WO2006021423A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten von Leiterplatten mit einem flüssigen Beschichtungsmaterial, das auf die Plattenoberfläche aufgetragen wird, umfassend eine Transporteinrichtung für die Leiterplatten (1), eine über oder unter der Transporteinrichtung angeordnete Beschichtungseinrichtung (2), eine Abdeckeinrichtung (5; 50) wenigstens auf einer Seite über einem Randbereich (1a) der Leiterplatte (1), wobei der den Randbereich der Leiterplatte abdeckende Bereich der Abdeckeinrichtung von der Leiterplatte wegbewegbar ist, und eine Abstreifeinrichtung (6), die das von der Leiterplatte wegbewegte Beschichtungsmaterial von der Abdeckeinrichtung abstreift und einem Vorratsbehälter (4) zuführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Leiterplatten wie sie für elektrische Schaltkreise, integrierte Schaltungen und dgl. verwendet werden.
Leiterplatten werden mit einem flüssigen Beschichtungsmaterial wie Lack beschichtet, worauf die Beschichtung getrocknet wird, bevor die Leiterplatten weiter verarbeitet werden. Die Beschichtung kann dadurch aufgebracht werden, dass die Leiterplatten auf einer Transportbahn unter einer Gießvorrichtung hindurch geführt werden, durch die ein auf die Leiterplatten fallender Gießvorhang erzeugt wird. Um die Ränder der Leiterplatten für Greifer und andere Handhabungseinrichtungen freizuhalten, werden seitlich Abdeckbleche verwendet, die die Breite des Gießvorhangs begrenzen. Hierbei ist es schwierig, an den Rändern eine Verdickung der Beschichtung zu vermeiden.

Die Beschichtung kann auch durch Besprühen der Leiterplatten aufgebracht werden, wobei sich vor allem Probleme dadurch ergeben, dass auch benachbarte Maschinen- und Transportelemente mit dem Beschichtungsmaterial besprüht werden und aufwendig gereinigt werden müssen. Dadurch ergibt sich auch ein entsprechend hoher Verbrauch an Beschichtungsmaterial (overspray). Bei herkömmlichen Sprayanlagen muss die Produktion für Reinigungsarbeiten mehrmals täglich unterbrochen werden. Hierdurch ergeben sich hohe Produktionskosten..

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, dass bei gleichmäßigem Beschichtungsauftrag der Verlust an Beschichtungsmaterial gering gehalten wird und aufwendige Reinigungsvorgänge entfallen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine die Ränder der Leiterplatten abdeckende Einrichtung vorgesehen wird und das darauf abgelagerte Beschichtungsmaterial von den Leiterplatten weg einer Rückgewinnungseinrichtung zugeführt wird.

Dies wird insbesondere durch ein umlaufendes Band oder eine umlaufende Trommel erreicht, die den Randbereich der Leiterplatten abdeckt und das auf der Abdeckeinrichtung aufgetragene Beschichtungsmaterial vom Randbereich wegführt, worauf es durch eine Abstreifeinrichtung in einen Vorratsbehälter für das Beschichtungsmaterial überführt werden kann.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 schematisch eine Beschichtungsvorrichtung,
2 und 3 verschiedene Anordnungen der Beschichtungsvorrichtung,
4 eine abgewandelte Ausführungsform der Abdeckeinrichtung an den Rändern der Leiterplatten, und
5 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckeinrichtung.
1 zeigt schematisch eine zu beschichtende Leiterplatte 1, die auf einer nicht dargestellten Transporteinrichtung, beispielsweise einem Transportband senkrecht zur Zeichnungsebene bewegt wird. Auf dem Transportband sind die Leiterplatten Stoß an Stoß hintereinander angeordnet. Über den Leiterplatten 1 ist eine Spritzpistole 2 in Richtung des Doppelpfeils X über die Breite der Leiterplatten hin- und herbewegbar, wobei durch die Spritzpistole 2 ein Beschichtungsmaterial 3 aufgesprüht wird. Bei dem Beschichtungsmaterial kann es sich um Lötstopplack, Primär -Resist und dgl. handeln. Die Sprayanlage zum Ausbringen des Beschichtungsmaterials ist in 1 lediglich vereinfacht als Spritzpistole 2 wiedergegeben. Sie kann aus mehreren Sprühköpfen bestehen. Mittels der Sprayanlage können die Leiterplatten vollflächig oder partiell mit Beschichtungsmaterial versehen werden.
Das flüssige Beschichtungsmaterial 3 wird der Sprayanlage bzw. der Spritzpistole 2 über eine Leitung 2a von einer Pumpe 2b zugeführt, die das Beschichtungsmaterial aus einem Vorratsbehälter 4 ansaugt. Anstelle eines Vorratsbehälters 4 mit Pumpe 2b kann auch ein Druckkessel vorgesehen sein, aus dem das Beschichtungsmaterial der Spritzpistole 2 zugeführt wird.
Damit die Randbereiche der Leiterplatten 1 von Beschichtungsmaterial frei bleiben, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform auf beiden Seiten umlaufende Bänder 5 und 5' angeordnet, die um Umlenkwalzen 5a, 5b geführt sind, wobei die angrenzend an die Leiterplatte 1 angeordnete Umlenkwalze 5a so angeordnet ist, dass sie mit dem darauf umlaufenden Band 5 den seitlichen Randbereich 1a der Leiterplatte abdeckt. Das Beschichtungsmaterial 3 wird im Randbereich 1a der Leiterplatte 1 auf das Band 5 aufgesprüht, so dass der Randbereich frei von Beschichtungsmaterial bleibt. Durch die Umlaufbewegung des Bandes von der Leiterplatte 1 weg bzw. quer zur Transportrichtung wird das auf dem Band aufgetragene Beschichtungsmaterial vom Randbereich abgeführt und einer Abstreifeinrichtung 6 zugeführt, die das Beschichtungsmaterial vom Band 5 abstreift. Die Abstreifeinrichtung ist vereinfacht durch ein Abstreifmesser 6 wiedergegeben, unter dem ein Trichter 7 zum Auffangen des abgestreiften Beschichtungsmaterials angeordnet ist, von dem aus das Beschichtungsmaterial über eine Leitung 7a und eine Pumpe 7b dem Vorratsbehälter 4 zugeführt wird.
Das Band 5 läuft vorzugsweise derart um die Umlenkwalzen 5a und 5b um, dass sich das Band im Abdeckbereich von der zu beschichtenden Oberfläche der Leiterplatte 1 wegbewegt, wie dies durch Pfeile in 1 angedeutet ist.
Anstelle einer einzelnen Umlenkwalze 5a, die den Randbereich der Leiterplatte abdeckt, können auch beispielsweise zwei übereinander angeordnete Umlenkwalzen vorgesehen werden, durch die sich im Abdeckbereich ein senkrechter oder schräg nach außen geneigter Abschnitt des Bandverlaufs ergibt.
Die durch umlaufende Bänder 5 gebildeten Abdeckeinrichtungen auf den beiden Seiten der Leiterplatte 1 können einen variablen Abstand voneinander haben, so dass Leiterplatten unterschiedlichster Breite, Länge und Dicke beschichtet werden können. Die Umlaufgeschwindigkeit der Bänder 5 und 5' kann in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit der Leiterplatten 1 eingestellt werden.
Wenn die Leiterplatten vollflächig besprüht werden sollen, können die Abdeckeinrichtungen auf den beiden Seiten so weit nach außen verstellt werden, dass die Leiterplatten vollflächig mit einer Beschichtung versehen werden, während durch die Abdeckeinrichtungen die Transportelemente seitlich von den Leiterplatten abgedeckt werden.
Der Randbereich 1a, auf dem kein Beschichtungsmaterial aufgetragen wird, kann beispielsweise eine Breite von 4 mm haben, wobei dieser Randbereich 1a manuell oder automatisch in Abhängigkeit vom Applikationsverfahren, der Dicke der Leiterplatten und dergleichen eingestellt werden kann.
Der Randbereich 1a kann auch unabhängig links und rechts in Laufrichtung mechanisch eingestellt werden.
Die Beschichtungsvorrichtung ist von einer in 1 nicht wiedergegebenen Spraykabine umgeben.
Durch die beschriebene Abdeckeinrichtung in Form umlaufender Bänder 5, die das im Randbereich anfallende Beschichtungsmaterial von der Leiterplatte weg und zu einer Abstreifeinrichtung 6 führen, ergibt sich eine einstellbare, beschichtungsfreie Oberfläche im Randbereich 1a, während gleichzeitig die unter der Leiterplatte 1 angeordnete Transporteinrichtung so abgedeckt wird, dass diese in der Spraykabine durch Sprühnebel nicht verunreinigt wird. Hierdurch kann die Transporteinrichtung nahezu wartungsfrei betrieben werden, und es muss der Betrieb nicht für Reinigungsarbeiten unterbrochen werden. Durch Abführen des Beschichtungsmaterial im Randbereich und Abstreifen durch die Abstreifeinrichtung 6 kann der Verlust an Beschichtungsmaterial so gering wie möglich gehalten werden. Dies ist insbesondere bei hohem Lackverbrauch von Vorteil, wenn beispielsweise die Transportgeschwindigkeit der Leiterplatten 1 sehr hoch ist. Sie kann bis 4m/min betragen.
Durch den unbeschichteten Randbereich 1a wird die Handhabung der Leiterplatten in den nachfolgenden Handlings- und Trocknungssystemen vereinfacht, da die Leiterplatten meist in diesem Randbereich aufliegen und/oder durch Greifer erfasst werden.
2 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung entsprechend 1, wobei die Leiterplatte 1 von unten mit Beschichtungsmaterial besprüht wird. Bei einer Sprayanlage durchlaufen die Leiterplatten 1 eine erste Spraystation, in der sie von oben beschichtet werden, wie 1 zeigt, worauf sie in einer zweiteen Spraystation von unten beschichtet werden, wie 2 zeigt. Hierbei kann die gleiche Transporteinrichtung verwendet werden. Bei einer anderen Ausgestaltung kann nach einem Beschichtungsvorgang die Leiterplatte 1 gewendet und dann von oben auf der zweiten Seite beschichtet werden.
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Leiterplatten 1 etwa vertikal mittels einer nicht dargestellten Transporteinrichtung durch die Sprayanlage bewegt werden, wobei die Spritzpistole 2 senkrecht über den Beschichtungsbereich verfahren wird.
Bei der Ausführungsform nach 4 ist die Abdeckeinrichtung durch eine Trommel 50 ausgebildet, die mit einem Teil ihres Querschnitts den Randbereich 1a der Leiterplatte 1 überdeckt. Auch bei dieser Ausführungsform läuft die Trommel 50 so um, dass sich ihre Umfangsfläche im Randbereich 1a von der Leiterplatte 1 wegbewegt.
5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Abdeckeinheit, wobei das Band 5 von einem Abdeckblech 8 auf dem vom Beschichtungsbereich abliegenden Abschnitt abgedeckt wird. Zwei Arme 8a des Abdeckbleches erstrecken sich längs der Ränder des Bandes 5 bis zur Lagerung der Umlenkwalze 5a in einem Rahmen 9. Die Umlenkwalze 5a kann beispielsweise mittels eines Schnellverschlusses im Rahmen 9 eingesetzt sein, um das Auswechseln und Reinigen des Bandes zu erleichtern.
Der zwischen den seitlichen Armen 8a des Abdeckbleches 8 freiliegende Bereich des Bandes 5 wird dazu verwendet, zu Beginn des Besprühens der Leiterplatten den Sprühstrahl auf diesen vom Beschichtungsbereich abliegenden Bereich des Bandes zu richten, bis der Strahl voll entwickelt und frei von Verunreinigungen ist, worauf die Spritzpistole vom Band 5 weg auf die Leiterplatte gerichtet wird. Mit anderen Worten dient der Ausschnitt in dem Abdeckblech 8 zum Einstellen des Sprühkegels vor dem Beschichtungsvorgang, wobei das auf dem Band aufgetragene Beschichtungsmaterial abgestreift und in den Vorratsbehälter 4 bzw. einen entsprechenden Druckkessel zurückgeführt wird.
Der Sprühvorgang beginnt und endet jeweils im Bereich 5c des Bandes 5 zwischen den seitlichen Armen 8a des Abdeckbleches 8, wobei der Sprühkopf 2 im Bereich 5c einen Weg durchlaufen kann, der ausreichend lang ist für die perfekte Ausbildung des Sprühstrahles, d.h. bis keine Tröpfchenbildung mehr stattfindet und deshalb auf der Leiterplatte eine perfekte Beschichtung gewährleistet ist. Ein relativ grosser Lackverbrauch ist dabei wegen dem vorgesehenen Recycling ohne weiteres akzeptabel. Das Unterbrechen des Sprühvorgangs im Bereich 5c erlaubt es, den Sprühkopf 2 immer bis zum seitlichen Anschlag zu fahren und die Beschichtungsparameter (Plattenvorschub und Sprühkopfbewegungsgeschwindigkeit) unabhängig von der Plattenbreite konstant zu belassen.
Die Wände der nicht dargestellten Spraykabine können beispielsweise angrenzend an die Ränder des Abdeckbleches 8 bzw. dessen Arme 8a angeordnet sein.
Mit 10 ist eine Antriebseinheit bezeichnet, durch die wenigstens eine der Umlenkwalzen 5a und 5b angetrieben wird, und an der die Umlaufgeschwindigkeit des Bandes 5 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Sprühkopfes 2 und der Durchlaufgeschwindigkeit der Leiterplatten 1 durch die Spraykabine eingestellt werden kann. Zugleich kann in diese Antriebseinheit die Verstellung des Abdeckbereiches des Bandes 5 in der Höhe und Tiefe relativ zur Leiterplatte 1 integriert sein.
Die beschriebene Abdeckeinrichtung in Form eines. Bandes 5 oder einer Trommel 50, deren Achse sich in Transportrichtung der Leiterplatten erstreckt, kann auch bei einer Beschichtungsanlage eingesetzt werden, bei der die Leiterplatten durch einen Gießvorhang beschichtet werden. Bei einer solchen Beschichtungsanlage mit Gießvorhang kann die Breite des Bandes 5 bzw. die Länge der Trommel 50 kürzer ausgelegt werden als bei einer Sprühbeschichtung, bei der der Sprühkegel der Spritzpistole einen relativ breiten Streifen auf der Oberfläche der Leiterplatten beaufschlagt, während bei einem Gießvorhang nur ein sehr schmaler Streifen mit dem Beschichtungsmaterial beaufschlagt wird.
Anstelle eines kontinuierlichen Betriebs durch kontinuierlich umlaufende Bänder ist auch ein diskontinuierlicher Betrieb möglich, wenn die Leiterplatten nicht Stoß an Stoß, sondern in einem Abstand voneinander durch die Spaykabine transportiert werden, so dass das auf der Abdeckeinrichtung aufgetragene Beschichtungsmaterial in dem Zeitraum abtransportiert und abgestreift werden kann, in dem der Beschichtungsauftrag unterbrochen wird. Bei einer solchen Ausgestaltung kann auch ein verschwenkbares Abdeckblech vorgesehen sein, das aus der Abdeckstellung weggeschwenkt wird, um das darauf aufgetragene Beschichtungsmaterial zu entfernen, worauf das Abdeckblech wieder in die Abdeckposition verschwenkt werden kann.

Claims

Verfahren zum Beschichten von Leiterplatten mit einem flüssigen Beschichtungsmaterial, das auf die Plattenoberfläche aufgetragen wird, wobei wenigstens auf einer Seite ein Randbereich (1a) einer Leiterplatte (1) durch eine Abdeckeinrichtung (5; 50) abgedeckt wird, und das auf der Abdeckeinrichtung aufgetragene Beschichtungsmaterial (3) aus dem Beschichtungsbereich weggeführt und einer Abstreifeinrichtung (6) zugeführt wird, worauf das auf der Abdeckeinrichtung (5; 50) aufgetragene Beschichtungsmaterial von dieser entfernt und einem Vorratsbehälter (4) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abdeckeinrichtung (5; 50) das darauf aufgetragene Beschichtungsmaterial kontinuierlich abführt, während die Randabdeckung aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung durch eine Sprüheinrichtung oder durch einen Gießvorhang auf der Plattenoberfläche aufgetragen wird.
Vorrichtung zum Beschichten von Leiterplatten mit einem flüssigen Beschichtungsmaterial, das auf die Plattenoberfläche aufgetragen wird, umfassend eine Transporteinrichtung für die Leiterplatten (1), eine über oder unter der Transporteinrichtung angeordnete Beschichtungseinrichtung (2), eine Abdeckeinrichtung (5; 50) wenigstens auf einer Seite über einem Randbereich (1a) der Leiterplatten (1), wobei der den Randbereich der Leiterplatte abdeckende Bereich der Abdeckeinrichtung von der Leiterplatte wegbewegbar ist, und eine Abstreifeinrichtung (6), die das von der Leiterplatte wegbewegte Beschichtungsmaterial von der Abdeckeinrichtung abstreift und einem Vorratsbehälter (4) zuführt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abdeckreinrichtung durch ein quer zur Transportrichtung der Leiterplatten umlaufendes Band (5) ausgebildet ist, das im Randbereich (1a) einer Leiterplatte um eine Umlenkwalze (5a) geführt ist, die den Randbereich (1a) abdeckt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abdeckeinrichtung durch eine Trommel (50) gebildet ist, deren Achse sich in Transportrichtung der Leiterplatten erstreckt und die mit einem Teil ihres Umfangs den Randbereich (1a) der Leiterplatten abdeckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Abstreifeinrichtung ein Abstreifmesser (6) aufweist, durch das das Beschichtungsmaterial von dem Band (5) oder der Trommel (50) abgestreift wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Band (5) von einem Abdeckblech (8) in dem vom Beschichtungsbereich abliegenden Bereich abgedeckt ist und angrenzend an den Beschichtungsbereich ein Ausschnitt in dem Abdeckblech zum Ansetzen einer Spritzpistole (2) vor dem Beschichtungsvorgang vorgesehen ist.