DE4040119A1

DE4040119A1 - Verfahren zum durchfluten von bohrungen in plattenfoermigen werkstuecken, insbesondere leiterplatten, und vorrichtung hierfuer

Info

Publication number: DE4040119A1
Application number: DE4040119A
Authority: DE
Inventors: Jens Heydecke
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1990-12-13
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1992-06-17
Also published as: DE4040119C2; WO1992010923A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung dazu, eine optimale Bohrlochdurchflutung von Leiter platten für Bohrungen bis zum kleinsten Durchmesser zu erreichen.

Leiterplatten werden in einer Vielzahl von Schritten hergestellt, wobei Spül- und Reinigungsprozesse einen großen Anteil haben. Für eine sichere Durchkontaktierung, d. h. Belegung der Bohrlochwand mit Metall, vorzugsweise Kupfer, ist die gezielte und intensive Durchflutung der Bohrungen von essentieller Bedeutung. Durch Ver größerung des Aspektverhältnisses bei gleichbleibender Platten stärke ergibt sich ein vergrößertes Verhältnis von Bohrlochwand oberfläche zum Volumen der Bohrungen. Andererseits werden immer mehr Bohrungen pro Flächeneinheit untergebracht, außerdem nimmt die Plattenstärke stetig zu. Diese Entwicklung hat zwei Konsequen zen. Zum einen erfordert der wachsende Anteil der Bohrlochwandflä che einen verbesserten Stofftransport, der durch eine höhere Strö mungsgeschwindigkeit realisiert wird. Zum anderen verhält sich die erforderliche Druckdifferenz bei gegebenem Volumenstrom zwischen Bohrlochein- und -ausgang umgekehrt proportional zur 4. Potenz des Durchmessers bzw. Aspektverhältnis und proportional zur Bohrloch länge.

Einrichtungen zur Bohrlochdurchflutung sind an sich bekannt und werden beispielsweise in DE 30 11 061 und De 35 28 575 beschrie ben. Bei den gängigen Düsen und dem Schwallsystem wird die Flüs sigkeit an die Leiterplattenoberfläche transportiert, ein Teil durchströmt die Bohrungen, der andere Teil fließt über die Spalte zwischen Flüssigkeitszuführung und Leiterplatte ab, ohne die Boh rungen zu durchströmen. So werden auch weiterhin Lösungen im EP 02 12 253 und in DE 33 05 564 diskutiert, die die Düsen und Schwallsysteme zur Durchflutung von Bohrungen bei Leiterplatten betreffen. Diese bekannten Düsen und Schwallsysteme zur Durchflu tung haben aber alle eines gemeinsam, das sich besonders nachtei lig auswirkt, daß die Spaltgröße toleranzbedingt nicht be liebig verringert werden kann. Dies hat aufgrund der geschilderten Zusammenhänge zur Folge, daß der erforderliche Volumenstrom, der den Schwall- oder Spritzeinrichtungen zugeführt werden muß, sich mit größer werdendem Aspektverhältnis überproportional vergrößert. Der ungenutzt abfließende Anteil des umgepumpten Volumenstromes steigt absolut und relativ zum genutzten Volumenstrom. Die Nach teile sind offensichtlich. Die Pumpenleistung steigt, der Energieverbrauch steigt proportional zum Volumenstrom und zur erforderlichen Druckdifferenz und wird letztlich dissipiert, was nicht immer erwünscht ist. Die Rohrleitungsquerschnitte müssen vergrößert werden. Das Mindestvorlagevolumen vergrößert sich. Die Anlagenabmessungen und -anschlußleistungen steigen demzufolge.

Der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorher aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und reduzierte Pumpenleistungen und kompaktere Anlagen bei glei chem Durchflutungsergebnis sowie die Durchströmung kleinster Bohrungen zu ermöglichen.

Die mit der Erfindung erzielten vorteilhaften Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Spaltverluste auf ein Minimum reduziert werden. Die Flüssigkeit wird einer Dü senwalze zugeführt. Die Düsenwalze besitzt Austrittsöffnungen, die nur an der Kontaktstelle zwischen Walze und Platte mit Boh rungen freigegeben werden. Wird der Plattenkontakt aufgehoben, schließen sich die Austrittsöffnungen wieder.

Die Walze besitzt eine elastische Oberfläche, die für eine Ab dichtung zwischen Austrittsöffnungen und Plattenoberfläche sorgt, eine mechanische Beschädigung der Plattenoberfläche verhindert und es ermöglicht, die Düsenwalze gleichzeitig als Transportwalze zu nutzen. Die Oberfläche der Walze wird entsprechend den Plattenab messungen und den Erfordernissen des Herstellprozesses struktu riert.

Um den erforderlichen Anpreßdruck der Walze aufbringen zu können, ohne die Platte unzulässig zu beanspruchen, ist die Anordnung einer Gegendruckwalze vorteilhaft, die der Düsenwalze gegenüber liegt. Die Gegendruckwalze besitzt ebenfalls eine strukturierte elastische Oberfläche, die einen ungehinderten Ablauf des Fluids ermöglicht. Es ist vorteilhaft, wenn Düsen- und Gegendruckwalze eine gleich strukturierte Oberfläche aufweisen und formschlüssig miteinander verbunden sind, so daß sich jeweils gleich große Öffnungen gegenüberliegen. Mindestens zwei solcher Walzenpaare liegen für eine ganzflächige Durchflutung der Platte in Platten transportrichtung hintereinander.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man solche Walzensysteme mit den Einrichtungen zur uniplaten Bohrloch durchflutung kombinieren kann. Die begrenzenden Faktoren für die maximal zulässige Strömungsgeschwindigkeit in den Bohrlöchern wer den in erster Linie von den Festigkeitseigenschaften der Platten vorgegeben.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß durch die kompakte Bauart kleinere Pumpen und verringerte Rohrleitungsdurchmesser einsetzbar sind und ein großes Bohrlochsprektum mit demselben Pumpentyp, bei Verhinderung der unerwünschten Erwärmung durch die Dissipations energie, abgedeckt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des gekenn zeichneten Verfahrens ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.

Hierbei zeigt

Fig. 1 das Funktionsprinzip zweier hintereinander liegender Walzenpaare,

Fig. 2 den Schnitt A-A, Walzenpaaranordnung,

Fig. 3 die Einzelheit Z, Ventilsitz.

Die Vorrichtung besteht aus:

1 Düsenwalze
2 Gegendruckwalze
3 Fluid
4 Hohlwelle
5 Düsenöffnungen
6 Bohrungen
7 Platte
8 Transportrichtung
9 Austrittsöffnung
10 Ventil
11 Mantelkörper
12 Schicht
13 Ventilsitz
14 Ausschnitt
15 Ausschnitt
16 Eintrittsöffnung
17 Auslauföffnung
18 Deckel
19 Zahnradpaar

Fig. 1 zeigt zwei hintereinanderliegende Walzenpaare, bestehend aus der Düsenwalze 1 und der Gegendruckwalze 2. Das Fluid 3 tritt durch eine Hohlwelle 4 und ihre Düsenöffnungen 5 vorzugsweise kon zentrisch in den Walzenkörper 1 ein. Der Eintrittsquerschnitt ist gegenüber der Summe der Querschnitte der gleichzeitig durchström ten Bohrungen 6 der Platte 7 groß. Anschließend werden die Bohrun gen 6 durchströmt, wobei nicht alle Bereiche der Platte 7 erfaßt werden können. Die nicht erfaßten Bereiche werden von den näch sten in Transportrichtung 8 liegenden Walzenpaaren erfaßt. Das Fluid 3 verläßt die Plattenbohrungen 6 und tritt in die Gegen druckwalze 2 ein. Diese besitzt Eintrittsöffnungen 16 und in ihren Deckeln 18 seitliche Auslauföffnungen 17 durch die das Fluid 3 ab läuft. Die Düsen- 1 und Gegendruckwalze 2 sind durch eine hier nicht dargestellte formschlüssige Verbindung miteinander gekoppelt.

Die Fig. 2 und 3 stellen die besondere Walzenpaaranordnung mit ihren Einzelheiten dar.

Das Fluid 3 tritt durch eine Hohlwelle 4 in den Düsenwalzenkör per 1 ein und wird durch die Düsenöffnungen 5 im zylindrischen Hohlraum des Walzenkörpers 1 verteilt. Die notwendigen Lager sowie eine Durchführung sind nicht dargestellt. In den Austrittsöffnun gen 9 der Düsenwalze 1 sitzen Ventile 10, die mit einem fluid durchlässigen Mantelkörper 11 fest verbunden sind. Dieser Mantel körper 11 besitzt die Eigenschaft, in Richtung der Düsenwalzenmit tellinie verformbar zu sein.

Er besteht vorzugsweise aus einem Sieb oder aus achsparallelen Segmenten. Zwischen Mantelkörper 11 und Düsenwalzenkörper 1 ist eine Schicht 12 aus dauerelastischem Material eingebracht, die dafür sorgt, daß die Ventile 10 nach Aufhebung des Kontaktes zur Platte 7 wieder in ihre Ausgangsposition zurückkehren und kein Fluid 3 mehr durchlassen.

Die Schicht 12 hat ferner die Aufgabe, eine gewisse Abflachung der Düsenwalze 1 auf der Seite des Plattenkontaktes zuzulassen. Dies hat den Sinn, eine flächige Auflage der Düsenwalze 1 auf der Plat te 7 zu erzeugen, d. h. daß sich ein Achsabstand kleiner als die Summe der Radien der Walzen ergibt. Wird nun das Ventil 10 aus seinem Ventilsitz 13 gehoben, strömt das Fluid 3 durch den freige gebenen Ringspalt und verteilt sich in den Ausschnitten 14, die mindestens so groß wie die Ventilsitze 13 sind, des Mantelkör pers 11, welcher gleichzeitig die Abdichtung zur Umgebung über nimmt.

Das Fluid 3 strömt nun durch die Bohrungen 6 der Platte 7 in den Ausschnitt 15 des Gegenwalzenkörpers 2. Dieser besitzt Eintritts öffnungen 16, durch die das Fluid 3 in den Innenraum der Gegen druckwalze 2 gelangt und dann aus den Auslauföffnungen 17 der Deckel 18 austritt. Von hier gelangt das Fluid 3 zurück in den Pumpenkreislauf. Damit sich die Ausschnitte 14 und 15 stets genau gegenüberliegen, werden die Düsen- 1 und Gegendruckwalze 2 vorzugsweise über ein Zahnradpaar 19 formschlüssig verbunden und kontinuierlich derart angetrieben, daß ihre Umfangsgeschwindigkei ten der Plattentransportgeschwindigkeit entspricht.

Claims

1. Verfahren zum Durchkontaktieren von Bohrungen bei platten förmigen Werkstücken, insbesondere Leiterplatten in Durch laufanlagen dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid konzentrisch einer Düsenwalze zugeführt werden, durch deren Austrittsöffnungen, die im Kontakt zwischen Düsenwalze und Platte geöffnet sind, durch die Plattenboh rungen, eine Gegendruckwalze und deren Eintritts- und Aus lauföffnungen abfließen kann.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei den Plattenseiten gegenüber gelagerten Walzen, die einen ein- oder mehrschichtigen zylindrischen Mantel besitzen, der einen Achsabstand kleiner als die Summe der Radien der Walzen zuläßt, die einander formschlüssig ver bunden und kontinuierlich derart angetrieben werden, daß ihre Umfangsgeschwindigkeiten der Plattentransportgeschwin digkeit entspricht, besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenwalze (1) eine Hohlwelle (4) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß sie Mantelkörper (11), die vorzugsweise aus einem Sieb oder achsparallelen Segmenten bestehend, mit Ventilen (10) fest verbunden und in Richtung der Walzenmittellinien beweglich ist, aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (10) in einem innenliegenden zylindrischen Düsen walzenkörper (1) sitzend bei ihrem Anheben einen Ringspalt freigeben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Düsenwalzenkörper (1) und dem äußeren Man telkörper (11) eine Schicht (12), die eine große Verformbar keit aufweist und Ausschnitte (14; 15) in den Bereichen der Ventile (10) besitzt, die mindestens so groß wie die Ventil sitze (13) sind, befindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Walze, die als Gegendruckwalze (2) dient, die im zylindrischen Walzenkörper und in seitlichen Deckeln (18) Auslauföffnungen (17) aufweist, angeordnet ist.