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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Werkstück-Haltevorrichtung zum Halten eines rechteckigen plattenförmigen Werkstücks, das ein Objekt ist, welches galvanisiert werden soll. Beispiele für das Werkstück umfassen Leiterplatten, Wafer und Halbleitersubstrate (insbesondere Fan-Out Panel Level Packages)
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Stand der Technik
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Werkstück-Haltevorrichtungen zum Halten eines rechteckigen plattenförmigen Werkstücks sind wohlbekannt, wie in dem Japanischen Patent Nr
. 5898540 und den Japanischen Offenlegungsschriften mit den Nummern
2016-180148 ,
2016-156084 ,
11-172492 ,
11-140694 ,
6-108285 ,
5-247692 ,
5-222590 ,
5-218048 ,
2020-117763 ,
2020-17764 und
2020-117765 gezeigt.
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Solche herkömmlichen Werkstück-Haltevorrichtungen weisen jedoch die folgenden Mängel auf.
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(1) Es ist wünschenswert, die Möglichkeit des Eindringens von Beschichtungsflüssigkeit in den Verbindungsbereich zwischen dem Werkstück und dem elektrischen Kontaktanschluss besser auszuschließen. Wenn Beschichtungsflüssigkeit in den Verbindungsbereich eindringt, lagert sich Metall auf dem Verbindungsbereich ab, was zu einer Adhäsion zwischen dem Werkstück und dem elektrischen Kontaktanschluss führt und somit das Entfernen des Werkstücks aus der Werkstück-Haltevorrichtung erschwert.
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(2) Wenn die Steifigkeit des Werkstücks gering ist, kommt es zu einem Durchhängen des gehaltenen Werkstücks.
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(3) Wenn Elektrizität für die Beschichtung verwendet wird, entsteht an dem Verbindungsbereich zwischen dem Werkstück und dem elektrischen Kontaktanschluss Wärme, die den elektrischen Widerstand erhöht, was zu einem unzureichenden Stromfluss für die Beschichtung führt.
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ÜBERBLICK
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Werkstück-Haltevorrichtung bereitzustellen, welche die oben genannten Mängel beseitigen kann.
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Die vorliegende Offenbarung ist durch eine Werkstück-Haltevorrichtung zum Halten eines plattenförmigen Werkstücks gekennzeichnet, das ein Objekt ist, das galvanisiert werden soll, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Rahmen und eine Rückwand, die dazu ausgebildet sind, das Werkstück dazwischen zu halten, und wobei der Rahmen an der Rückwand angebracht ist, um einen Umfangsrand des Werkstücks zwischen dem Rahmen und der Rückwand zu halten.
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Der Rahmen weist auf: einen ringförmigen Körper; ein leitfähiges Element, das entlang eines Innenumfangs des Körpers angeordnet ist; ein Kontaktelement, das entlang des leitfähigen Elements in elektrischer Verbindung mit dem leitfähigen Element angeordnet ist, um einen elektrischen Kontakt mit dem Außenrand des Werkstücks zu ermöglichen; ein inneres Dichtungselement, das über einen gesamten Umfang des Körpers innerhalb des Kontaktelements angeordnet ist; und ein äußeres Dichtungselement, das über den gesamten Umfang des Körpers außerhalb des leitfähigen Elements angeordnet ist. Der Rahmen bildet einen abgedichteten Raum zwischen dem inneren Dichtungselement und dem äußeren Dichtungselement in einem Zustand, in dem das innere Dichtungselement und das Kontaktelement an dem Umfangsrand des Werkstücks anliegen, wobei der abgedichtete Raum den Umfangsrand, das leitfähige Element und das Kontaktelement aufnimmt. Der Rahmen weist ferner einen Kühlmechanismus auf, der bewirkt, dass Flüssigkeit kontinuierlich in den abgedichteten Raum fließt, um dadurch das Kontaktelement zu kühlen.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Verbindungsbereich zwischen dem Umfangsrand des Werkstücks und dem Kontaktelement ständig mit Frischwasser gekühlt werden, wodurch die Wärmeentwicklung im Verbindungsbereich ausreichend verhindert und somit das Problem des unzureichenden Stromflusses für die Beschichtung beseitigt werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt eine explodierte perspektivische Ansicht einer Werkstück-Haltevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt eine Ansicht eines Rahmens aus 1 aus der Richtung des Pfeils II;
- 3 zeigt eine Teilansicht entsprechend einem Querschnitt entlang der Linie III-III aus 2 mit Darstellung des Zustands, bevor der Rahmen 12 an der Rückwand 11 angebracht ist;
- 4 zeigt eine Teilansicht entsprechend einem Querschnitt entlang der Linie III aus 2 mit Darstellung des Zustands, nachdem der Rahmen 12 an der Rückwand 11 angebracht ist;
- 5 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3;
- 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Haltevorrichtung einschließlich eines Kühlmechanismus mit Darstellung des Kühlmechanismus vor dem Betrieb;
- 7 zeigt eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils VII in 6 ohne Darstellung der Einheiten;
- 8 zeigt eine schematische Ansicht aus der Richtung des Pfeils VIII in 6;
- 9 zeigt eine Querschnittsansicht mit Darstellung der Zustände eines inneren Dichtungselements bevor und nachdem es gegen den Umfangsrand des Werkstücks gedrückt wird;
- 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Haltevorrichtung einschließlich des Kühlmechanismus mit Darstellung des Kühlmechanismus nach dem Betrieb; und
- 11 zeigt eine schematische Ansicht aus der Richtung des Pfeils XI in 10.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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[Erste Ausführungsform]
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1 zeigt eine explodierte perspektivische Ansicht einer Werkstück-Haltevorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung. Die Werkstück-Haltevorrichtung 1 weist eine rechteckige Rückwand 11 und einen rechteckigen Rahmen 12 auf, zwischen denen ein plattenförmiges Werkstück 10 gehalten wird. Das Werkstück 10 liegt auf der Rückwand 11 auf. Der Rahmen 12 ist an der Rückwand 11 angebracht, um einen Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 zwischen der Rückwand 11 und dem Rahmen 12 zu halten. Die Rückwand 11 und der Rahmen 12 bestehen beispielsweise aus Polyvinylchloridharz.
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2 zeigt eine Ansicht des Rahmens 12 aus 1 aus der Richtung des Pfeils II. Der Rahmen 12 ist über einen Kopplungsabschnitt 32 mit einer Trägerstange 31 derart gekoppelt, dass der Rahmen 12 an der Trägerstange 31 aufgehängt ist. 3 und 4 zeigen Teilansichten entsprechend einem Querschnitt entlang der Linie III aus 2, wobei 3 den Zustand zeigt, bevor der Rahmen 12 an der Rückwand 11 befestigt ist, und 4 den Zustand zeigt, nachdem der Rahmen 12 an der Rückwand 11 befestigt ist. Mit anderen Worten zeigt 4 den Zustand, in dem die Werkstück-Haltevorrichtung 1 das Werkstück 10 hält. 5 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3.
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Der Rahmen 12 weist einen rechteckigen ringförmigen Körper 13, ein leitfähiges Element 15 (5), ein Kontaktelement 16, ein inneres Dichtungselement 17 und ein äußeres Dichtungselement 18 auf. Das leitfähige Element 15 ist entlang zweier vertikal verlaufender entgegengesetzter Seiten aus den vier Seiten des Innenumfangs des Körpers 13 angeordnet. Das leitfähige Element 15 ist ein Metallelement, das in einer Verdrahtung 191 angeordnet ist und mit dieser Verdrahtung 191 in elektrischer Verbindung steht. Die Verdrahtung 191 verläuft entlang des leitfähigen Elements 15 durch die Trägerstange 31 und ist mit einer externen Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden. Das Kontaktelement 16 ist entlang des leitfähigen Elements 15 in elektrischer Verbindung mit dem leitfähigen Element 15 angeordnet, um einen elektrischen Kontakt mit dem Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 sicherzustellen. Das Kontaktelement 16 ist von Innen mit Bolzen 162 an dem leitfähigen Element 15 befestigt. Das innere Dichtungselement 17 ist über dem gesamten Umfang des Körpers 13 innerhalb des Kontaktelements 16 angeordnet. Das äußere Dichtungselement 18 ist über dem gesamten Umfang des Körpers 13 außerhalb des Kontaktelements 15 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Verdrahtungsabdeckung 192 an der Seite der Rückwand 11 des leitfähigen Elements 15 angeordnet ist, um die Verdrahtung 191 von der Seite der Rückwand 11 abzudecken.
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Der Rahmen 12 bildet einen abgedichteten Raum 5 zwischen dem inneren Dichtungselement 17 und dem äußeren Dichtungselement 18 (innerhalb eines Bereichs W in 4) in dem Zustand von 4, d. h. dem Zustand, in dem das innere Dichtungselement 17 und das Kontaktelement 16 an dem Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 anliegen, wobei der abgedichtete Raum 5 den Umfangsrand 101, das leitfähige Element 15 und das Kontaktelement 16 aufnimmt. Das innere Dichtungselement 17 besteht beispielsweise aus Silikonkautschuk. Das innere Dichtungselement 17 haftet in komprimierter Weise fest am Umfangsrand 101 des Werkstücks 10. In 4 ist der Rahmen 12 an der Rückwand 11 angebracht, in dem er über Bolzen 131 am Umfangsrand 119 der Rückwand 11 fixiert ist.
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Das Kontaktelement 16 ist ein kammförmiges Kontaktelement mit einer großen Anzahl von parallelen plattenfederartigen Kontaktanschlüssen 161 für den elektrischen Kontakt mit dem Umfangsrand 101 des Werkstücks 10. Es sei darauf hingewiesen, dass das Kontaktelement 16 ausgetauscht wird, wenn die Rückstellkraft des Kontaktanschlusses 161 schwach wird. Der Kontaktanschluss 161 besteht beispielsweise aus mit Gold beschichtetem Kupfer.
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(Inneres Dichtungselement 17)
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Wie in 5 gezeigt, weist das innere Dichtungselement 17 eine Säule bzw. Stütze 171 und eine Lippe 172 in der genannten Reihenfolge von außen auf. Vorzugsweise weist das innere Dichtungselement 17 ferner einen Sitz 173 und eine Außenplatte 174 auf. Die Säule bzw. Stütze 171 ragt in Richtung der Rückwand 11 um eine Höhe H vor, um beim Halten des Werkstücks 10 mit dem Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 in Druckkontakt zu kommen. Die Lippe 172 ragt im gleichen Maße wie die Säule bzw. Stütze 171 in Richtung der Rückwand 11 vor. Die Lippe 172 weist eine geneigte Oberfläche 1721 auf der Innenseite zumindest des Spitzenabschnitts auf, so dass zumindest der Spitzenabschnitt nach außen geneigt ist. Der Sitz 173 erstreckt sich vom Ende der Säule bzw. Stütze 171 nach innen zu einer Position, in der er die Lippe 172 überlappt. In diesem Fall ragt die Lippe 172 in Richtung der Rückwand 11 vor, bis sie mit dem Sitz 173 in Kontakt kommt. Die Außenplatte 174 ist außerhalb der Säule bzw. Stütze 171 angeordnet, wobei die Kontaktanschlüsse 161 des Kontaktelements 16 an der Oberfläche der Außenplatte 174 aufliegen.
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(Kühlmechanismus 2)
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Die Werkstück-Haltevorrichtung 1 weist einen Kühlmechanismus 2 auf, wie in den 6 und 7 gezeigt. Das heißt, dass der Rahmen 12 den Kühlmechanismus 2 aufweist, der das Kontaktelement 16 kühlt, indem bewirkt wird, dass Flüssigkeit kontinuierlich in den abgedichteten Raum 5 fließt. Wie in 7 gezeigt, weist der Kühlmechanismus 2 eine Flüssigkeitseinlassöffnung 21, einen Zuflussdurchgang 22, der eine Verbindung zwischen der Flüssigkeitseinlassöffnung 21 und dem abgedichteten Raum 5 ermöglicht, eine Flüssigkeitsauslassöffnung 23 und einen Abflussdurchgang 24 auf, der eine Verbindung zwischen der Flüssigkeitsauslassöffnung 23 und dem abgedichteten Raum ermöglicht. Der Kühlmechanismus 2 weist ferner eine Einlassverbindungseinheit 26 zur Verbindung einer Zufuhrleitung 25 von einer Flüssigkeitszufuhrquelle (nicht dargestellt) mit der Flüssigkeitseinlassöffnung 21 und eine Auslassverbindungseinheit 28 zur Verbindung der Flüssigkeitsauslassöffnung 23 mit einer Ablaufleitung 27 auf. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Haltevorrichtung 1 einschließlich des Kühlmechanismus 2. In 6 befindet sich der Kühlmechanismus 2 in einem Zustand vor dem Betrieb. 7 zeigt eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils VII in 6 ohne Darstellung der Einheiten 26 und 28. 8 zeigt eine schematische Ansicht aus der Richtung des Pfeils VIII in 6. Eine Einlassverbindungseinheit 26 weist einen Einlassabschnitt 262 auf, der über eine Abdichtung 261 mit der Flüssigkeitseinlassöffnung 21 verbunden ist, und einen Zylinderaktuator 263, der den Einlassabschnitt 262 gegen die Flüssigkeitseinlassöffnung 21 drückt oder von ihr wegzieht. Die Auslassverbindungseinheit 28 weist eine Auslassabschnitt 282 auf, der über eine Abdichtung 281 mit der Flüssigkeitsauslassöffnung 23 verbunden ist, und einen Zylinderaktuator 283, der den Auslassabschnitt 282 gegen die Flüssigkeitsauslassöffnung 23 drückt oder von ihr wegzieht.
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Gemäß der Werkstück-Haltevorrichtung 1 dieser Ausführungsform können die folgenden Funktionen und Effekte erzielt werden. (1) Wenn der Rahmen 12 an der Rückwand 11 angebracht ist, um das Werkstück 10 zu halten, wir das innere Dichtungselement 17 gegen den Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 gedrückt, wie in 9 gezeigt, wodurch die nachstehenden Funktionen und Effekte ausgeübt werden.
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(1-1) Da sich die Lippe 172 nach außen biegt, übt die Lippe 172 eine nach außen gerichtete Kraft auf das Werkstück 10 auf. So kann das Werkstück 10 auch bei geringer Steifigkeit gehalten werden, ohne dass das Werkstück 10 durchhängt.
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(1-2) Da sich der Sitz 173 auch zusammen mit der Lippe 172 nach außen biegt, übt der Sitz 173 ebenfalls eine nach außen gerichtete Kraft auf das Werkstück 10 aus. Insbesondere weist der Sitz 173 einen größeren Kontaktbereich mit dem Werkstück 10 als die Lippe 172 auf, so dass die von dem Sitz 173 nach außen ausgeübte Kraft die von der Lippe 172 nach außen ausgeübte Kraft erheblich verstärkt. Dementsprechend kann das Werkstück 10 ohne durchzuhängen gehalten werden, auch wenn die Oberfläche des Werkstück 10 extrem weich ist oder wenn die Oberfläche des Werkstücks 10 kleinste Unregelmäßigkeiten aufweist, ganz zu schweigen von einer geringen Steifigkeit des Werkstücks 10.
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So kann mit der Werkstück-Haltevorrichtung 1 dieser Ausführungsform auch ein schwer zu haltendes Werkstück 10 ohne Durchhängen gehalten werden.
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(1-3) Da die Lippe 172 gegen den Umfang 101 des Werkstücks 10 gedrückt wird, kann das Eindringen von Beschichtungsflüssigkeit in den abgedichteten Raum 5 verhindert werden.
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(1-4) Da der Sitz 173 ebenfalls gegen den Umfangsrandabschnitt 101 des Werkstücks 10 gedrückt wird, kann das Eindringen von Beschichtungsflüssigkeit in den abgedichteten Raum 5 effektiv verhindert werden.
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(1-5) Da die Stütze 171 ebenfalls gegen den Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 gedrückt wird, kann das Eindringen von Beschichtungsflüssigkeit in den abgedichteten Raum 5 zuverlässig verhindert werden.
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(1-6) Da die Kontaktanschlüsse 161 des Kontaktelements 16 an der Oberfläche der Außenplatte 174 anliegen, kann die Außenplatte 174 die Kontaktanschlüsse 161 in engen Kontakt mit dem Umfangsrandabschnitt 101 des Werkstücks 10 bringen, wie in 9 gezeigt. Selbst wenn die Beschichtungsflüssigkeit eindringen sollte, kann somit verhindert werden, dass die Beschichtungsflüssigkeit den Kontaktanschluss 161 berührt. 9 zeigt den Zustand des inneren Dichtungselements 17 bevor und nachdem es gegen den Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 gedrückt wird.
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Da das Eindringen der Beschichtungsflüssigkeit in den abgedichteten Raum 5 hinreichend verhindert werden kann, kann gemäß der Werkstück-Haltevorrichtung 1 dieser Ausführungsform verhindert werden, dass sich Metall aus der Beschichtungsflüssigkeit an dem Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 und dem Kontaktelement 16 ablagert. Wenn das Werkstück 10 nach dem Beschichtungsvorgang aus der Werkstück-Haltevorrichtung 1 entfernt wird, kann so eine Beschädigung des Werkstücks 10 und des Kontaktelements 16 verhindert werden.
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(2) Da die Kontaktanschlüsse 161 des Kontaktelements 16 an der Oberfläche der Außenplatte 174 anliegen, kann die Außenplatte 174 die Kontaktanschlüsse 161 in engen Kontakt mit dem Umfangsrandabschnitt 101 des Werkstücks 10 bringen, wie in 9 gezeigt. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktanschlüssen 161 und dem Werkstück 10 verbessert werden.
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(3) 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Haltevorrichtung 1 einschließlich des Kühlmechanismus 2 mit Darstellung des Kühlmechanismus 2 nach dem Betrieb. 11 zeigt eine schematische Ansicht aus der Richtung des Pfeils XI in 10. Wie in den 10 und 11 gezeigt, fließt bei Aktivierung des Kühlmechanismus 2 weiterhin Wasser durch das Innere des abgedichteten Raums 5. Das heißt, dass der Zylinderaktuator 263 aktiviert wird, um den Einlassabschnitt 262 gegen die Flüssigkeitseinlassöffnung 21 zu drücken, während der Zylinderaktuator 283 aktiviert wird, um den Auslassabschnitt 282 gegen die Flüssigkeitsauslassöffnung 23 zu drücken. In diesem Zustand, wenn Wasser aus der Flüssigkeitszufuhrquelle durch die Zufuhrleitung 25 zugeführt wird, fließt das Wasser durch die Flüssigkeitseinlassöffnung 21 ein, füllt den abgedichteten Raum 5, fließt durch die Flüssigkeitsauslassöffnung 23 ab, und wird durch die Ablaufleitung 27 abgeleitet. Infolgedessen fließt das Wasser weiterhin durch das Innere des abgedichteten Raums 5. Auf diese Weise wird der Verbindungsbereich zwischen dem Umfangsrand 101 des Werkstücks 10 und dem Kontaktelement 16 ständig mit Frischwasser gekühlt. So kann die Wärmeentwicklung im Anschlussbereich ausreichend verhindert und damit das Problem des unzureichenden Stromflusses für den Beschichtungsvorgang beseitigt werden.
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[Andere Ausführungsform]
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(1) Das innere Dichtungselement 17 der Werkstück-Haltevorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung muss nicht unbedingt die in 5 gezeigte Form haben.
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(2) Die Links-Rechts-Anordnung der Einlassverbindungseinheit 26 und der Auslassverbindungseinheit 28 kann umgekehrt werden.
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(3) Das innere Dichtungselement 17 muss nicht zwingend den Sitz 173 und/oder die Außenplatte 174 aufweisen.
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(4) Das leitfähige Element 15 ist vorzugsweise entlang aller vier Seiten des Innenumfangs des Körpers 13 angeordnet.
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(5) Das plattenförmige Werkstück 10 kann eine runde Form, eine polygonale Form oder eine andere Form anstelle einer rechteckigen Form haben. In einem solchen Fall haben die Rückwand 11 und der Rahmen 12 auch eine runde, polygonale oder andere Form anstelle einer rechteckigen Form.
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Die Werkstück-Haltevorrichtung der vorliegenden Offenbarung hat einen großen industriellen Nutzwert, da sie die Wärmeentwicklung im Verbindungsbereich zwischen dem Umfangsrand des Werkstücks und dem Kontaktelement ausreichend verhindern kann.
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- 1
- Werkstück-Haltevorrichtung
- 10
- Werkstück
- 101
- Umfangsrand
- 11
- Rückwand
- 12
- Rahmen
- 13
- Körper
- 15
- leitfähiges Element
- 16
- Kontaktelement
- 161
- Kontaktanschluss
- 17
- inneres Dichtungselement
- 171
- Stütze
- 172
- Lippe
- 173
- Sitz
- 174
- Außenplatte
- 18
- äußeres Dichtungselement
- 2
- Kühlmechanismus
- 21
- Flüssigkeitseinlassöffnung
- 22
- Zuflussdurchgang
- 23
- Flüssigkeitsauslassöffnung
- 24
- Abflussdurchgang
- 25
- Zufuhrleitung
- 26
- Einlassverbindungseinheit
- 261
- Abdichtung
- 262
- Einlassabschnitt
- 263
- Zylinderaktuator
- 27
- Ablaufleitung
- 28
- Auslassverbindungseinheit
- 281
- Abdichtung
- 282
- Auslassabschnitt
- 283
- Zylinderaktuator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- . 5898540 [0002]
- 2016-180148 [0002]
- 2016-156084 [0002]
- 11-172492 [0002]
- 11-140694 [0002]
- 6-108285 [0002]
- 5-247692 [0002]
- 5-222590 [0002]
- 5-218048 [0002]
- 2020-117763 [0002]
- 2020-17764 [0002]
- 2020-117765 [0002]