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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Vakuumlaminierungsvorrichtung
mit Fördereinrichtung
(conveyorized vacuum applicator) und ein Verfahren diese zu betreiben.
Die Nutzanwendung liegt in der Aufbringung von Trockenfilmfotoresist-bildenden
Materialien, wie etwa Fotolacke und Lötmasken, auf Oberflächen von
Leiterplatten oder anderen Substraten, um eine vollständige Konformität der Trockenfilme
um erhabene Leiterbahnen und unregelmäßige Oberflächenkonturen sicherzustellen.
Die Aufbringungsvorrichtung und das Verfahren finden insbesondere
Anwendung beim Fördern
und beim Aufbringen von Vakuum, Wärme und mechanischem Druck
auf Leiterplatten oder anderen Substraten die vor einer derartigen
Aufbringung einen lose auf mindestens eine der Oberflächen aufgebrachten Trockenfilm
in Form diskreter Abschnitte innerhalb der Begrenzungen des Substrates
aufweisen.
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Primäre Imagingfotolacke
und sekundäre Imaginglötmasken
sind unter den am meisten verwendeten Licht-bildgebenden Materialien
bei der Herstellung von bedruckten Leiterplatten. Ein primärer Imagingfotolack
wird bei der Erzeugung der gedruckten Schaltung selbst verwendet,
wohingegen eine Lötmaske
verwendet wird um den gedruckten Schaltkreis während des Auflötens von
Komponenten auf die Platte zu schützen.
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Ein
Primärfotolack
ist eine harte temporäre Schicht
aus einem nicht leitenden Material welches die Metalloberfläche eines
kupferkaschierten Substrates bedeckt, das später zur Leiterplatte wird.
Der Fotolack ist auf solche Weise gemustert, dass er eine Lackschablone
erzeugt um welche herum die gedruckten Schaltkreisbahnen gebildet
werden.
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Insbesondere
werden Primärfotolacke
typischerweise aus einer Schicht aus einer Licht-bildgebenden Zusammensetzung geformt,
die auf die Oberfläche
einer kupferkaschierten Platte aufgebracht wird. Die Licht-bildgebende
Zusammensetzung wird einer aktinischen Strahlung ausgesetzt die mittels
einer Schablone oder Druckvorlage gemustert ist. Nach der Aussetzung
wird die Licht-bildgebende Schicht in einem organischen Lösungsmittel,
einer wässrigen
oder halbwässrigen
Lösung
entwickelt, welche entweder die exponierten oder nicht-exponierten
Anteile der Schicht abwäscht
(abhängig
davon ob das Licht-bildgebende Material ein positiv oder negativ
wirkendes ist). Danach werden die Schaltkreisbahnen durch Elektroplattieren
oder Ätzen
gebildet. In einem typischen Galvanisierverfahren werden die von
Fotoresist freien Flächen,
die zum Schaltkreis werden, durch Aufgalvanisieren von Kupfer auf
der Plattenoberfläche
aufgebaut. Nach dem Schützen
der aufgalvanisierten Kupferschicht wird der übrige Fotoresist in einem organischen
Lösungsmittel,
in einer wässrigen
oder halbwässrigen Lösung abgezogen,
und die neu freigesetzten Flächen
des Metalls werden anschließend
in einer Ätzlösung selektiv
entfernt, wobei die galvanisierten Kupferschaltkreislinienmuster
zurückbleiben.
Bei einem typischen Ätzverfahren
wird das Metall in den Fotoresist-freien Flächen in einer Ätzlösung selektiv entfernt,
wobei die zurückbleibenden
Anteile der geätzten
Metallschicht als Schaltkreisbahnen zurückbleiben nachdem der Primärlack abgezogen
wurde.
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Eine
Lötmaske
andererseits ist eine harte, permanente Schicht aus einem nicht
leitenden Material welches die Oberfläche einer Leiterplatte oder
eines anderen Substrates abdeckt, wobei die Bahnen des gedruckten
Schaltkreises selbst verkapselt werden. Die Lötmaske ist strukturiert, um
den Schaltkreis vollständig
abzudecken, mit Ausnahme derjenigen Teile die dazu vorgesehen sind
exponiert zu werden, z. B. um auf eine andere Komponente aufgesetzt
zu werden.
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Insbesondere
werden Lötmasken
typischerweise aus einer Schicht aus einer Licht-bildgebenden Zusammensetzung hergestellt,
die auf eine Oberfläche
der Leiterplatte aufgebracht wird. Ähnlich wie bei primär bildgebenden
Lacken wird die Licht-bildgebende Schicht aktinischer Strahlung
ausgesetzt, die mittels einer Schablone oder einer Druckvorlage strukturiert
ist. Nach der Exponierung wird die Licht-bildgebende Schicht in
einem organischen Lösungsmittel,
einer wässrigen
oder halbwässrigen
Lösung
entwickelt, welche entweder die exponierten oder die nicht-exponierten
Teile der Schicht abwäscht
(wiederum abhängig
davon ob das Foto-abgebende Material positiv oder negativ wirkend
ist). Die auf der Oberfläche
verbleibende Schicht wird anschließend ausgehärtet, z. B. mit Wärme und/oder UV-Licht
um eine harte, permanente Lötmaske
auszubilden, die dazu gedacht ist den gedruckten Schaltkreis für die Lebensdauer
der Platte zu schützen.
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Ein
Verfahren des Standes der Technik zum Aufbringen einer Schicht aus
Primärlack
oder einer Lötmaske
auf eine Leiterplattenoberfläche
besteht darin, das Material in flüssiger Form aufzubringen und
dann entweder ein trockenes oder teilweise aushärtendes Material zu der Ausbildung
einer semistabilen Schicht zu ermöglichen. Eine Reihe von Vorteilen
beim Aufbringen einer Licht-bildgebenden Schicht auf eine Leiterplatte
in Form eines Trockenfilms anstelle einer Flüssigkeit. Insbesondere sind Trockenfilme
frei von organischen Lösemitteln
und eliminieren daher diese Gefahren am Arbeitsplatz, und sie vermeiden
den Bedarf für
Vorrichtungen um die unmittelbare Arbeitsumgebung und die allgemeine
Umwelt vor organischen Lösemittelemissionen
zu schützen.
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Typischerweise
umfasst ein derartiger Trockenfilm eine Deckschicht aus einem Trägermaterial das
ein bisschen flexibel ist, das jedoch eine ausreichende Steife aufweist
um einer Schicht aus Licht-bildgebender Zusammensetzung eine Struktur zu
geben, die eine Oberfläche
der Deckschicht abdeckt. Die Deckschicht kann aus einem Polyestermaterial
sein, wie etwa ein Polyethylenterephthalat (PET). Um die Licht-bildgebende
Schicht zu schützen
und zu ermöglichen,
dass der Trockenfilm aufgerollt werden kann ist es bei der exponierten
Oberfläche
der Licht-bildgebenden Schicht üblich,
dass sie mit einem entfernbaren Schutzblatt abgedeckt ist, z. B.
einem Polyethylenblatt.
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Das
Verfahren zur Verwendung eines derartigen Trockenfilms ist im Allgemeinen
wie folgt: Die schützende
Ethylenschicht wird von der Licht-bildgebenden Zusammensetzungsschicht
unmittelbar vor der Aufbringung des Trockenfilms auf die Oberfläche der
Leiterplatte entfernt. Dies kann beispielsweise unter Verwendung
einer automatisierten Vorrichtung erfolgen welche die Schutzabdeckung
abschält
und aufrollt wenn der Trockenfilm von einer Rolle abgerollt wird.
Der Trockenfilm wird auf die Oberfläche der Leiterplatte mit der
Licht-bildgebenden
Schicht in direktem Kontakt mit der Plattenoberfläche aufgebracht.
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Anschließend wird
unter Verwendung entweder von Wärme
oder von mechanischem Druck (im Fall von Walzenlaminatoren) oder
einer Kombination von Vakuum, Wärme
und mechanischem Druck (im Fall von Vakuumlaminatoren) die Licht-bildgebende Schicht
unmittelbar auf die Oberfläche
der Platte auflaminiert. Die Deckschicht verbleibt die Licht-bildgebende Schicht überliegend,
und schützt
die Licht-bildgebende Schicht vor Sauerstoff und vor Handhabungsschäden. Die
Deckschicht erlaubt auch, dass ein Muster (oder eine Schablone)
direkt auf die Oberseite des Trockenfilms für Kontaktdruck aufgelegt wird,
wenn Kontaktdruck verwendet werden soll (was vom Standpunkt des
Erhaltens einer optimalen Bildauflösung üblicherweise bevorzugt ist). Der
Trockenfilm wird einer strukturierten aktinischen Strahlung durch
die PET-Abdeckung ausgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das PET-Abdeckblatt
entfernt, und erlaubt einen Zugang des Entwicklers an die exponierte
Licht-bildgebende
Schicht. In Abhängigkeit von
der Zusammensetzung der Licht-bildgebenden Schicht wird die Licht-bildgebende
Schicht mit organischem Lösungsmittel,
einem wässrigen
Entwickler oder einem semiwässrigen
Entwickler entwickelt. Die Licht-bildgebende Schicht kann entweder
positiv wirkend sein, wobei die exponierten Anteile vom Entwickler
entfernt werden, oder negativ wirkend, wobei die nicht-exponierten
Bereiche von dem Entwickler entfernt werden. Die meisten Licht-bildgebenden Schichten
zur Herstellung primärer
Imagingfotolacke und Lötmasken
sind negativ wirkend. Nach der Entwicklung werden die primären Lacke
insbesondere entweder einer Elektroplattierung oder einem Ätzvorgang
wie vorher beschrieben unterzogen um die Schaltkreisbahnen zu bilden,
wonach der übrige
Fotolack mit organischem Lösungsmittel,
wässrigem oder
halbwässrigem
Entfernungsmittel abgezogen werden. Obwohl im Falle der Lötmasken
die permanent auf der Platte verbleiben die meisten Licht-bildgebenden
Zusammensetzungsschichten nach der Entwicklung eine gewisse Aushärtung erfordern
um die Schicht hart und permanent zu machen, um so als eine Lötmaske zu
dienen. In Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der Licht-bildgebenden Schicht kann die
Aushärtung
mit Wärme
und/oder UV-Licht bewirkt werden.
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Leiterplatten
haben nahezu ohne Ausnahme unebene Oberflächen, die bei der Aufbringung
von Trockenfilmen Schwierigkeiten machen. Besonders während der
Aufbringung von Lötmasken
wird eine derartige Unebenheit üblicherweise
den Schaltkreisbahnen zugeordnet die über die Oberfläche der
Platte aus elektrisch nicht leitendem Material erhaben sind oder
darüber
hinausragen. Es ist daher erwünscht,
dass jede auf die Platte aufgebrachte Trockenfilmlötmaske in
der Lage ist sich entlang der nach oben stehenden Schaltkreisbahnen
anzupassen um das Risiko von Defekten wie etwa Kurzschlüssen zu
minimieren. Andererseits erfolgt eine derartige Unebenheit während der
Aufbringung von Primärlacken üblicherweise
beim Erzeugen von Schaltkreisen auf dünnen äußeren Oberflächen von vielschichtigen
Leiterplatten, die hervorstehende eingebettete Komponenten enthalten
und in der äußeren Oberfläche Absenkungen
zurücklassen.
Es ist wünschenswert,
dass jeder auf eine derartige Platte aufgebrachte Fotoresist in
der Lage ist sich solchen unregelmäßigen Oberflächenkonturen
anzupassen um die Bildung von Defekten wie etwa Lücken, Fehlverbindungen
oder Kurzschlüssen
zu minimieren. Es gibt daher auch eine Anforderung an Leiterplattenhersteller
aufgrund des gegenwärtigen
Trends zur Miniaturisierung elektronischer Geräte die Größe von Leiterplatten zu verringern,
während
gleichzeitig deren funktionale Möglichkeiten
erhöht
werden, was wiederum zu anderen Schwierigkeiten bei der Aufbringung
von Trockenfilmfotolacken führt.
Da immer mehr Schaltungen auf immer kleinere Oberflächen passen
müssen
schrumpfen die Schaltkreislinien und die Räume dazwischen auf der Leiterplatte
kontinuierlich. Die Erzeugung dieser feinen Linien und eng beabstandeten
Schaltungen kann nur unter Schwierigkeiten erreicht werden, und
nur wenn der Primärlack
vollständig
haftet und vollständig
an die Konturen der Leiterplatten angepasst ist. Ansonsten kommt
es zu Lücken
innerhalb der kleinen Schaltkreisbahnen und der Ausbildung von Fehlverbindungen
oder Kurzschlüssen.
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Eine
Reihe von verbesserten Licht-bildgebenden Trockenfilmen und Vakuumlaminierungsverfahren
wurden entwickelt, um zu versuchen die Anpassung des Trockenfilms
auf die unregelmäßigen Oberflächenkonturen
einer Leiterplatte zu verbessern, wie beispielsweise offenbart in
US-Patenten Nrn. 4,889,790 (Roos et at.), 4,992,354 (Axon et al.), sowie
5,164,284 (Briguglio et al.). Die in diesen Patenten offenbarten
Verfahren umfassen das Aufbringen einer Fotoresist-bildenden Schicht
auf eine Leiterplatte unter Verwendung eines Trockenfilms, wobei
eine „Zwischenschicht" ausgewählt aufgrund
ihrer Transparenz, Festigkeit und Flexibilität, zwischen dem tragenden Film
oder dem Abdeckblatt und der Licht-bildgebenden Schicht angeordnet
wird. Die Zwischenschicht des Trockenfilms haftet selektiv stärker auf
der Licht-bildgebenden Zusammensetzungsschicht als an dem Deckblatt,
was es ermöglicht
das Deckblatt zu entfernen nachdem die Licht-bildgebende Schicht
auf eine Leiterplatte auflaminiert wurde um die Anpassung zu unterstützen, wobei
die Zwischenschicht auf der Licht-bildgebenden Zusammensetzungsschicht
als eine „Deckschicht" verbleibt. Die Deckschicht
ist aus einem nichtklebrigen Material und kann mit anderen Oberflächen in
Kontakt angeordnet werden, wie etwa Druckvorlagen für den Kontaktdruck.
Die Deckschicht dient auch als eine Sauerstoffbarriere, und ermöglicht es
der Licht-bildgebenden Zusammensetzungsschicht auf der Leiterplatte
unexponiert zu verbleiben, sogar nachdem das Deckblatt entfernt
wurde, zumindest für
eine bestimmte Zeit. Die Verwendung von Trockenfilm mit der „Zwischenschicht" oder „Deckschicht" macht die in diesen
Patenten beschriebenen Verfahren möglich.
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In
jedem Fall muss, um einen sich besser anpassenden Trockenfilm zu
erzeugen, die Polyethylen-Schutzabdeckung zunächst abgeschält werden und
die exponierte Oberfläche
der Licht-bildgebenden Zusammensetzungsschicht wird auf die Oberfläche der
Leiterplatte aufgebracht. Unter Verwendung von Vakuum, Wärme und
mechanischem Druck wird der Trockenfilm auf die Oberfläche der
Leiterplatte laminiert, wobei die Licht-bildgebende Schicht teilweise
darauf angepasst wird. Innerhalb von etwa 60 Sekunden und bevor
eine wesentliche Abkühlung
der gedruckten Leiterplatte und des Trockenfilms auftritt, wird
die Abdeckung des Trockenfilms entfernt, worauf die Licht-bildgebende
Zusammensetzungsschicht und die darüber liegende Deckschicht vollständig die
Konturen der Leiterplatte angepasst abdecken und im Wesentlichen
die Bahnen und Oberflächenkonturen
verkapseln, bevor die herkömmliche Weiterverarbeitung
erfolgt. Da die Abdeckung vor dem letzten Anpassungsschritt entfernt
wird wird eine bessere Anpassung, insbesondere wenn dünne Licht-bildgebende
Zusammensetzungsschichten auf Platten mit eng beabstandeten Bahnen
aufgebracht werden, erreicht. Eine bessere Auflösung ist auch erreichbar, da
die Deckschicht direkt mit Druckvorlagen für die Kontaktbedruckung kontaktiert
werden kann, da die Deckschicht viel dünner ist als ein Deckblatt oder
ein Trägerfilm
und daher einer guten Auflösung viel
weniger abträglich
ist als ein Trägerfilm.
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Im
US-Patent Nr. 4,946,524 (Stumpf et al.) ist eine Vorrichtung in
einem Verfahren zum Aufbringen eines angepassten Trockenfilmmaterials
auf die Oberfläche
einer Leiterplatte offenbart, welche gleichzeitig eine Entfernung
der Schutzabdeckung, ein nachfolgendes Handhaben der Platte mit
dem aufgebrachten Film und dem Entfernen von zwischen dem Film und
der Platte eingeschlossener Luft ermöglichen. Das Entfernen von
zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Leiterplatte eingeschlossener
Luft wird erleichtert wenn vor der Vakuumlaminierung die Oberfläche der
Platte mit einer losen Filmabdeckung bedeckt wird. Auf diese Weise
ist die Vorrichtung des US-Patents Nr. 4,946,524 dazu geeignet den
Trockenfilm auf eine Platte an den vorderen und hinteren Kanten
aufzukleben, wobei der mittlere Teil des Films nur lose aufgebracht
ist. Der Film wird auf die Platte als diskret geschnittenes Blatt innerhalb
der Grenzen des Perimeters der Oberfläche der Platte aufgeklebt.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden eine Leiterplatte mit einer
derartigen losen Aufbringung eines Trockenfilmblatts auf dessen Oberfläche(n) als „vorlaminiert" bezeichnet.
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Um
die in den vorgenannten Patenten beschriebenen Verfahren an eine
kontinuierliche automatische Betriebsweise in einem in Reihe arbeitenden
System (in-line system) anzupassen wird im US-Patent Nr. 5,292,388
(Candore) eine automatisch fördernde
Vakuumlaminierungsvorrichtung offenbart. Die Vorrichtung des US-Patents
Nr. 5,292,388 gewährleistet
ein verbessertes und effizientes Mittel zur automatischen Förderung
und Aufbringung von Vakuum, Wärme
und mechanischem Druck auf vorlaminierte gedruckte Leiterplatten
oder Substrate und überwindet
die mit der Verwendung eines herkömmlichen satzweise arbeitenden
Vakuumlaminators verbundenen Schwierigkeiten in einem automatisierten in-line-System.
Die automatische Vakuumlaminierungsvorrichtung mit Fördereinrichtung
besteht aus zwei Hauptteilen, einer Vakuumlaminierungsvorrichtung
und einem eingabeseitigen Bandförderer
zum Zuführen
vorlaminierter Leiterplatten in die Vakuumlaminierungsvorrichtung
aus der vorhergehenden Vorlaminierungsvorrichtung. Die Vakuumlaminierungsvorrichtung
umfasst insbesondere eine einzelne Vakuumkammer definiert durch
beheizte obere und untere Heizplatten, sowie einen Endlosbandförderer angeordnet
zwischen den Platten für
die Bewegung der Leitplatten/Platinen in und aus dem Vakuumkammerbereich.
Im Betrieb wird die vorlaminierte Leiterplatte (d. h. mit dem Licht-bildgebenden Materialtrockenfilm
lose auf dessen Oberfläche
aufgebracht), die vakuumlaminiert werden soll, von dem Eingangswalzenförderer auf
das Endlosband überführt welches
die Platte in eine geeignete Vakuumlaminierungsposition zwischen
den erhitzten oberen und unteren Platten bewegt. Danach wird die
untere Platte in eine versiegelte Stellung mit der oberen Platte
angehoben um den Endlosbandförderer
und die vorlaminierte Leiterplatte die auf dem Endlosband liegt
in der Vakuumkammer einzuschließen.
Als nächstes
wird Vakuum in der Vakuumkammer zwischen den Platten gezogen um
die gesamte Luft zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der
vorlaminierten Platte zu evakuieren, gefolgt von der Anwendung von
Wärme und
mechanischem Druck um den Trockenfilm auf der Leiterplatte anzupassen. Wenn
der Zyklus abgeschlossen ist wird die untere Platte abgesenkt und
die laminierte Platte zum nachfolgenden Verarbeitungsgerät weiter
gefördert,
während
die nächste
Platte, die vakuumlaminiert werden soll für den nächsten Vakuumlaminierungszyklus
ankommt.
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Jedoch
gab es auch Schwierigkeiten beim Betrieb einer derartigen Vakuumlaminierungsvorrichtung
mit Fördereinrichtung
wie im US-Patent Nr. 5,292,388 beschrieben. Insbesondere war ein
vorzeitiges Kleben des Trockenfilms auf der Leiterplattenoberfläche vor
der Evakuierung in der Kammer ein Problem. Das Problem herrscht
insbesondere vor bei dünnen
Leiterplatten (z. B. < 0,25
mm), da diese anfällig
für eine
schnelle Erwärmung
sind. Um eine vollständige
Anpassung des Trockenfilms um die Leiterbahnen und die Oberflächenkonturen
des Substrats sicherzustellen ist es notwendig, dass das lose Blatt aus
Trockenfilm das auf die Platte vorlaminiert ist eine Evakuierung
der gesamten zwischen sich und der Oberfläche der Leiterplatte eingeschlossenen Luft
ermöglicht
bevor Wärme
und mechanischer Druck aufgebracht wird um den Film auf die Platte anzupassen.
Mit der oben genannten Vorrichtung neigt daher die von dem Bandförderer abgegebene Restwärme, nachdem
ein vorheriger Vakuumlaminierungszyklus gerade abgeschlossen war,
dazu, eine vorzeitige Klebung des Films auf der nächsten Platte zu
bewirken, die in die Vakuumkammer eintritt, bevor der Vakuumlaminierungszyklus
beginnt. Die vorzeitige Haftung verhindert, dass Luft aus bestimmten
Flächen
während
der Vakuumlaminierung entweichen kann, was wiederum eine Filmanpassung
verhindert. Im Fall von Lötmasken
führt ein
Mangel an Filmanpassung zu Laminierungsdefekten, wie etwa unerwünschtem „puddling", verursacht durch
vorzeitige Haftung. Im Fall der Primärfotolacke führt eine
mangelnde Filmanpassung zur Hohlraumbildung in ganzen Bereichen
der Schaltkreisbahnen verursacht durch unvollständige Haftung, wie auch zu „puddling" wie vorher beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht dieses Problem anzugehen.
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Obwohl
es einige Versuche gegeben hat dieses Problem des vorzeitigen Verklebens
zu lösen wurde
eine zufriedenstellende Antwort bisher nicht gefunden. Beispielsweise
wurde vorgeschlagen die Trockenfilme in herkömmlichen, satzweise orientierten
Vakuumlaminierungsvorrichtungen zu verarbeiten, die mit entfernbaren
Kupferhitzeschilden zwischen den oberen und unteren Platten ausgestattet sind.
Die entfernbaren Hitzeschilde werden zwischen den oberen und unteren
Platten unmittelbar vor der Platzierung der Platte in der Vakuumkammer
manuell eingesetzt. Die Evakuierung wird dann mit den Hitzeschilden
durchgeführt,
die dazu dienen den Fotolack lange genug von den erhöhten Temperaturen
abzuschirmen um in der Lage zu sein die gesamte Luft zwischen dem
Fotolack und der Platte zu entfernen bevor Wärme und mechanischer Druck
angewendet wird. Satzweise Verarbeitung ist jedoch in höchstem Maße unerwünscht, da
sie insgesamt für
die Massenproduktion von gedruckten Leiterplatten zu langsam und
extrem arbeitsintensiv ist.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein verbessertes Verfahren und
eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Trockenfilmfotoresists oder
einer Lötmaske
auf vorlaminierte Leiterplatten oder andere Substrate unter Vakuum,
Wärme und
mechanischem Druck zur Verfügung
zu stellen, wobei die gesamte zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Leiterplatte
oder des Substrats eingeschlossene Luft entfernt wird um eine vollständige Anpassung
des Trockenfilms um die erhabenen Schaltkreisbahnen und die Oberflächenkonturen
des Substrats sicherzustellen.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren und
eine Vorrichtung zum Vakuumlaminieren von vorlaminierten Leiterplatten und
Substraten zur Verfügung
zu stellen, wobei das Verfahren und die Vorrichtung ein vorzeitiges
Kleben der lose aufgebrachten vorlaminierten Trockenfilme auf die
Oberfläche
der Leiterplatte oder Substrats vor der Evakuierung der gesamten
Luft zwischen dem Trockenfilm und der Platte oder Substratoberfläche zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die oben beschriebenen Aufgaben mittels eines Verfahrens
wie in Anspruch 1 definiert oder mittels einer Vorrichtung wie in
Anspruch 10 definiert, erreicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Vakuumlaminieren
vorlaminierter Leiterplatten und Substrate zur Verfügung zu
stellen, die beide in einem in-line-System und in einer vollständig automatisierten
kontinuierlichen Weise betrieben werden können.
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Bei
der Lösung
der vorgenannten und andere Aufgaben der Erfindung wird ein verbessertes
Verfahren zum Laminieren einer vorlaminierten Leiterplatte oder
eines anderen Substrats zur Verfügung gestellt,
welches ein vorzeitiges Kleben der Trockenfilmfotoresist-bildenden
Schicht auf der Platte verhindert, umfassend die folgenden Schlüsselmerkmale: (a)
Platzieren der Platte in einer ersten Vakuumlaminierungskammer eines
Vakuumlaminators mit zwei unabhängigen
(d. h. dualen) Vakuumlaminierungskammern; (b) Vakuumziehen in der
ersten Kammer bei Umgebungstemperatur für eine ausreichende Zeit um
im Wesentlichen die gesamte Luft zwischen dem Trockenfilm und der
Oberfläche
der Leiterplatte oder dem Substrat zu evakuieren und dabei den Trockenfilm
in innigem Kontakt mit der Oberfläche der Leiterplatte oder des
Substrats zu platzieren; (c) unmittelbares Platzieren der Leiterplatte
in einer zweiten unabhängigen
Vakuumlaminierungskammer des Vakuumlaminators; und (d) Anwenden
ausreichender Wärme
auf dem Trockenfilm auf der Leiterplatte oder dem Substrat in einer
zweiten Vakuumlaminierungskammer um zu bewirken, dass der Trockenfilm fließt und anschließendes Anwenden
von mechanischem Druck auf der Leiterplatte oder dem Substrat um
dadurch das erhitzte Laminat zu zwingen sich eng an die Oberflächenkonturen
der Leiterplatte oder des Substrats anzupassen.
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Die
vorgenannten Schritte (a) bis (d) werden vorzugsweise in Reihe (in-line)
und in einer kontinuierlichen automatisierten Weise durchgeführt, so dass
das Verfahren zur Anwendung in einem vollständig automatisierten in-line-System
für die
Herstellung von gedruckten Leiterplatten/Platinen verwendet werden
kann.
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Die
Schritte in (b) und (d) werden auch vorzugsweise in alternierender
Reihenfolge durchgeführt
um zu ermöglichen,
dass mindestens eine vorlaminierte Platte in jeder der Vakuumkammern
zur gleichen Zeit vorliegt, was wiederum zu einer mindestens zweifachen
Steigerung der Herstellungsproduktivität führt.
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Beim
Erreichen dieser und anderer Aufgaben der Erfindung wird auch eine
verbesserte Trockenfilmfotoresist- oder Lötmaskenvakuumlaminierungsvorrichtung
bereitgestellt, umfassend die folgenden Hauptmerkmale: Die Bereitstellung
von zwei unabhängigen
(d. h. dualen) Vakuumlaminierungskammern in Endseite zu Endseite-Beziehung,
wobei die erste Vakuumlaminierungskammer bei Umgebungstemperatur
betrieben wird während
ein Vakuum gezogen wird um den Luftdruck innerhalb der Kammer zu
verringern und die gesamte Luft zwischen dem lose aufgebrachten
vorlaminierten Trockenfilm und der Oberfläche der Leiterplatte oder des Substrats
abzuziehen, wodurch der Trockenfilm in innigem Kontakt mit der Substratoberfläche platziert wird
während
gleichzeitig ein vorzeitiges Kleben oder Haften des Trockenfilms
auf dem Substrat vor der anpassenden Laminierung verhindert wird,
und die zweite Laminierungskammer nach, vorzugsweise unmittelbar
nach, der ersten Kammer betrieben wird um den vorher evakuierten
Trockenfilm auf die gedruckte Leiterplatte oder das Substrat unter
Wärme und
mechanischem Druck aufzulaminieren, wodurch eine vollständige Anpassung
des Trockenfilms um die erhabenen Schaltkreisbahnen und die Oberflächenkonturen
des Substrats sichergestellt wird. Die ersten und zweiten Vakuumlaminierungskammern
haben jeweils eine relativ stationäre obere Drucktiegelplatte und
eine untere Drucktiegelplatte, die dafür angepasst ist in eine versiegelte
Einstellung mit der oberen Drucktiegelplatte bewegt zu werden und
dabei erste und bzw. zweite Vakuumkammerbereiche ausbildet. Bandförderer zum
Fördern
der vorlaminierten bedruckten Leiterplatten oder Substrate in und
aus den ersten und zweiten Vakuumlaminierungskammern des Vakuumapplikators
werden auch bereitgestellt.
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Die
vorgenannte Vorrichtung ist vorzugsweise ferner durch ihre Möglichkeit
kontinuierlich betrieben zu werden gekennzeichnet. Es ist auch bevorzugt
einen derartigen kontinuierlich betreibbaren Vakuumapplikator mit
Fördereinrichtung
zur Verfügung zu
stellen, der in Verbindung mit automatisierten Eingabewalzenförderern
zum Zuführen
vorlaminierter Leiterplatten oder Substrate auf die automatisierten Förderbänder in
solcher Weise betrieben werden kann, welche es ermöglicht,
dass mindestens eine Platte oder ein Substrat in jeder der Vakuumkammern
des Vakuumlaminators vorliegt, während
die nächste
Leiterplatte oder das Substrat welches vakuumlaminiert werden kann
in einer Position auf einem Eingabewalzenförderer für den Beginn des nächsten Vakuumlaminierungszyklus
bereitsteht. Nach dem Abschluss des Vakuumlaminierungszyklusses
in jeder Kammer wird die Leiterplatte in der zweiten Vakuumkammer
automatisch aus dem Vakuumlaminator herausgefördert, die Platte in der ersten
Vakuumkammer wird in die zweite Vakuumkammer befördert, und die bereitstehende
neue Leiterplatte, die vakuumlaminiert werden soll, wird in die
erste Vakuumkammer befördert.
Die automatisierte Vakuumapplikationsvorrichtung mit Fördereinrichtung
weist eine besondere Nützlichkeit
beim Fördern
gedruckter Leiterplatten und beim Aufbringen von Wärme, Vakuum und
mechanischem Druck auf Leiterplatten auf, die mit Fotoresist oder
Lötmaskentrockenfilm
gemäß dem Verfahren
wie in US-Patent Nr. 4,946,524 vorlaminiert wurden und gemäß den in
den US-Patenten Nr. 4,889,790; 4,992,354 sowie 5,164,284 beschriebenen
Verfahren hergestellt wurden.
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Der
mit einer Fördereinrichtung
ausgestattete Trockenfilmfotoresist- oder Lötmaskenapplikator der Erfindung
ist ein wesentlicher Bestandteil in einem Gesamtarrangement aus
einem automatischen kontinuierlichen Fluss von Material bei der in-line-Verarbeitung
von Trockenfotoresist- oder Lötmaskenfilmen
welche während
der Verarbeitung eine Vakuumlaminierung erfordern.
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Die
Erfindung stellt die Mittel zum Automatisieren des Vakuumapplikationsverfahrens
als in-line-System
zur Verfügung,
während
gleichzeitig 1) übliche
Laminierungsdefekte verringert werden, wie etwa vorzeitige Lackanhaftung,
2) der Reparatur- oder Überarbeitungsbedarf
fertig gestellter Leiterplatten im Wesentlichen vermieden wird,
und 3) die Leiterplattenherstellungsproduktivität um mindestens das Zweifache
erhöht
wird.
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Dieser
Beschreibung der Erfindung folgt eine detaillierte Beschreibung,
wobei auf die beigefügten Figuren
der Zeichnungen Bezug genommen wird, die einen Teil der Beschreibung
bilden und in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen
sind, welche zeigen:
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1 ist
eine Seitenansicht einer Gehäusestruktur
in der der Dualkammervakuumapplikator mit Fördereinrichtung der vorliegenden
Erfindung eingehaust ist;
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2 ist
eine graphische perspektivische Ansicht mit größerem Maßstab als in 1,
welche das Fördersystem
des Vakuumapplikators mit Fördereinrichtung
für das
sequenzielle Zuführen
vorlaminierter Leiterplatten oder Substrate durch den Vakuumlaminator
veranschaulicht;
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die 3 bis 5 und 10 sind
fragmentierte Teilansichten die verschiedene Merkmale der Applikatoren
der 1 und 2 veranschaulichen;
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die 5 bis 9 sind
Querschnittsansichten eines Vakuumlaminators der in vorteilhafter
Weise mit dem Vakuumapplikator mit Fördereinrichtung verwendet werden
kann und worin eine Drucktiegelplattenbetriebssequenz veranschaulicht
ist;
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die 11 bis 24 sind
graphische perspektivische Ansichten in einem kleineren Maßstab als
in 2 gezeigt, welche den Funktionszyklus des Vakuumapplikators
mit Fördereinrichtung
veranschaulichen wenn dieser zum Zuführen von Leiterplatten oder
Substraten zu einem Zeitpunkt durch den Vakuumlaminator verwendet
wird; und
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25 ist
eine graphische perspektivische Ansicht einer alternativen zweiten
Kammer die in dem Vakuumapplikator mit Fördereinrichtung der 1 verwendet
werden kann.
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Der
Vakuumapplikator mit Fördereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist besonders nützlich
bei der Vakuumlaminierung gedruckter Leiterplatten und Substrate
mit variierenden Dicken und Größen, typischerweise
in einem Bereich von zwischen 0,1 und 3,2 mm und in einem Bereich
von 25 × 38
und 60 × 1
cm, wobei diese Leiterplatten oder Substrate mit einem losen Blatt
aus Trockenfilmprimärfotoresist
oder Lötmaske „vorlaminiert" wurden, mit oder
ohne eine „Deck"-Schicht wie oben
beschrieben. Die spezifische Funktion des Vakuumapplikators mit
Fördereinrichtung
ist es automatisch eine Kombination von Vakuum, Wärme und
mechanischem Druck auf eine solche Weise anzuwenden, dass eine vorzeitige
Verklebung vermieden wird und damit eine vollständige Entfernung der gesamten
Luft zwischen dem Trockenfilm und der Oberfläche der Leiterplatte oder des
Substrats erfolgt um eine positive Anpassung des Trockenfilms um
geätzte
oder galvanisierte Schaltkreisbahnen und unregelmäßige Oberflächenkonturen
des Substrats sicherzustellen.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2 wird eine
Trägerstruktur
oder ein Rahmen 10 gezeigt, der auf dem Vakuumapplikator
bezeichnet mit 12, mit Fördereinrichtung montiert ist,
gemäß der Erfindung. Der
Vakuumapplikator 12 mit Fördereinrichtung besteht aus
zwei Teilen. Ein Teil umfasst erste und zweite Eingabe- oder Zuführungsförderer 14 und 16.
Der andere Teil umfasst erste und zweite Vakuumlaminierungsabschnitte 18 und 20.
Jeder der ersten und zweiten Vakuumlaminierungsabschnitte 18 und 20 umfasst
einen ersten und einen zweiten ¾-Bandförderer 22 und 24 sowie
einen ersten und zweiten Vakuumlaminator 26 bzw. 28.
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Wie
in 2 gezeigt erstrecken sich der erste Zuführungsförderer 14,
der erste ¾-Bandförderer 22,
der zweite Zuführungsförderer 16 und
der zweite ¾-Bandförderer 24 in
einer Endseite zu Endseite-Beziehung, in derartiger Anordnung, dass
ein kontinuierlicher Weg 18 in und aus jeder der Vakuumabschnitte 18 und 20 definiert
wird.
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Jeder
der ersten und zweiten Zuführungsförderer 14 und 16 umfasst
eine Vielzahl von mit Ketten verbundenen Walzen 15 bzw. 17,
wobei die Walzen 15 und 17 sich um einen beträchtlichen
Abstand entlang der Breite des Applikators 12 erstrecken.
Positioniert für
die vertikale Bewegung zwischen dem Ausgangsende 14b des
ersten Zuführungsförderers 14 und
dem Eingangsende 22a des ersten ¾-Bandförderers 22 befindet
sich eine einstellbare Sperre 30. Die Sperre 30 erstreckt
sich entlang der Breite des Applikators 12 und ist aufwärts beweglich
mittels eines einzeln verknüpften
Druckluftzylinders 32 wie in 2 gezeigt.
Eine derartige Bewegung erstreckt sich von einer „Ab" oder nicht-blockierenden
Position zu einer „Auf"-Position um den
Transport zum ersten ¾-Bandförderer 22 einer
Leiterplatte zu blockieren, die auf dem ersten Zuführungsförderer 14 von
der vorherigen Vorrichtung die mit 34 gekennzeichnet ist transportiert
wird.
-
Wie
in 2 zu sehen wird eine Fotozelle 36 bereitgestellt
um die Annäherung
einer Leiterplatte an das Ausgangsende 14b des Zuführungsförderers 14 zu
erfassen, sowie für
das Starten der Betätigung des
Druckluftzylinders 32 um eine Bewegung der Sperre 30 zwischen
den die Leiterplatte nicht blockierenden und blockierenden Positionen
zu bewirken.
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Jeder
der ¾-Bandförderer 22 und 24 umfasst eine
Eingabewalze 38 bzw. 40 und eine Ausgabewalze 42 bzw. 44,
wobei sich diese Walzen entlang der Breite des Applikators 12 erstrecken.
Um jedes Paar von kooperierenden Eingabe- und Ausgabewalzen sind
ein Paar von beabstandeten endlosen Ketten gewickelt wobei der Abstand
so ist, dass jedes Kettenpaar 46 und 48 auf einer
Seite des Applikators 12 und das andere jedes der Kettenpaare 50 und 52 auf der
anderen Seite davon ist. Die Ketten 46 und 48 interagieren
mit einzelnen Antrieben 54 bzw. 56, bereitgestellt
am Ende jedes der korrespondierenden Eingabewalzen 38 und 40,
und Antriebe 58 und 60 bereitgestellt am Ende
der korrespondierenden Ausgabewalzen 42 und 44,
wie in 2 gezeigt. Ähnlich agieren
die Ketten 50 und 52 mit den Antrieben, die an
den anderen Enden jeder der korrespondierenden Eingaberollen 38 und 40 und
der Ausgaberollen 42 und 44 bereitgestellt werden.
Daher, wie in 3 gezeigt, greifen die Ketten 50 und 52 bei
den Antrieben 62 bzw. 64, am Ende der Ausgaberollen 42 und 44.
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Zwischen
jedem miteinander verbundenen Paar von Ketten 46, 50 und 48, 52 und
daran befestigt an jedem Ende mittels geeigneten Greifern 66 und 68,
wie in 3 gezeigt, sind entsprechende Bänder 70 und 72 die
sich jeweils über
ungefähr ¾ der Distanz
der durch die Ketten geformte Schleife erstrecken. Jeder Greifer 66 und 68 umfasst
eine entsprechende Stange 66a und 68a die an einem
Ende der Ketten 46 und 48 und am anderen Ende
der Ketten 50 bis 52 sicher befestigt ist. Getragen
von jeder der Stangen 66a und 68a und sicher befestigt daran mittels
geeigneter Bolzen oder Nieten sind entsprechende Stangenglieder 66b und 68b sowie 66c und 68c von
kürzerer
Länge zwischen
deren Enden die entsprechenden Bänder 70 und 72 gefasst
und gehalten sind. Wie am besten in 2 zu sehen
hat daher jedes der Bänder 70 und 72 einen
damit verbundenen Durchlass oder Öffnung 74 und 76 über die gesamte
Breite davon, wobei die Länge
dieses Durchlasses 74 und 76 etwa ¼ des Abstandes
um die Schleife jedes der einzeln verknüpften Bandförderer 22 und 24 beträgt.
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Jedes
der Bänder 70 und 72 kann
aus einem sehr dünnen
Glasfaser-verstärkten
Kautschuk oder Teflon-beschichteten Glasfasern hergestellt sein. Eine
gesamte Dicke des Bandes im Bereich von 0,013 bis 0,025 cm ist erwünscht um
sicherzustellen, dass es eine vollständige Versiegelung gibt, wenn
in jedem der Vakuumlaminatoren 26 und 28 Vakuum gezogen
wird. Dies ist deshalb so, weil der obere Abschnitt 70a und 72a jedes
Bandes 70 und 72 zwischen den oberen und unteren
Drucktiegelplatten jeder der Vakuumlaminatoren 26 und 28 während des Vakuumlaminierungsverfahrens
eingefasst wird.
-
Bewegungskraft
zum Antrieb der Ketten-gekoppelten Walzen des ersten Zuführungsförderers 14 und
des damit verknüpften
ersten ¾-Bandförderers 22 wird
von einem ersten elektrischen Motor 78 bereitgestellt.
Die Antriebskraft zum Antrieb der Ketten-gekoppelten Rollen des
zweiten Zuführungsförderers 16 und
des zweiten ¾-Bandförderers 22,
der damit verknüpft
ist, wird von einem zweiten elektrischen Motor 80 bereitgestellt.
Die Motoren 78 und 80 können jeweils einen elektrischen
Gleichstrommotor umfassen, ausgestattet mit separaten Antriebsgetrieben 82 und 84 sowie 86 bzw. 88,
um deren entsprechende Zuführungsförderer 14 und 16 sowie
die Bandförderer 22 und 24 anzutreiben.
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Wie
in 2 gezeigt ist der Motor 78 über einen
Antrieb 82 und ein Kettenantriebsgetriebe 90 mit dem
ersten Zuführungsförderer 14 verbunden.
Ein selektiver oder gemeinsamer Antrieb des Zuführungsförderers 14 wird über eine
elektromagnetische Kupplung 92 gewährleistet. Der Motor 80 wird über das
Getriebe 86 und das Kettenantriebsgetriebe 94 mit
dem zweiten Zuführungsförderer 16 gekoppelt. Ein
selektiver oder gemeinsamer Antrieb des Zuführungsförderers 16 mit den
anderen Förderern
wird über
die elektromagnetische Kupplung 96 gewährleistet. Energiezufuhr und
Energieabfuhr bei der Kupplung 92 steuert die Rotation
der Ketten-gekoppelten Rollen des ersten Zuführungsförderers 14. In ähnlicher Weise
steuert eine Energiezuführung
und Energieabführung
in der Kupplung 96 die Rotation der Ketten-gekoppelten
Rollen des zweiten Zuführungsförderers 16.
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Der
Motor 78 wird auch mittels des Getriebes 84 und
des Kettenantriebsgetriebes 98 und 100 an der
Antriebsstange 102 der Ausgaberolle 42 des ersten ¾-Bandförderers 22 gekoppelt.
Eine elektromagnetische Kupplung 104, angeordnet zwischen
dem Kettenantriebsgetriebe 100 und 102, gewährleistet eine
selektive Steuerung des Betriebs des ersten ¾-Bandförderers 22. Der Motor 80 wird
in ähnlicher Weise
mittels des Getriebes 86 und der Kettenantriebsgetriebe 106 und 108 an
die Antriebsstange 110 der Ausgangsrolle 44 des
zweiten ¾-Bandförderers 24 gekoppelt. Ähnlich gewährleistet
eine elektromagnetische Kupplung 112, angeordnet zwischen
den Kettenantriebsgetrieben 108 und 110, eine
selektive Steuerung des Betriebs des zweiten ¾-Bandförderers 24.
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Gemäß der Erfindung
ist jeder der Motoren 78 und 80 ein Motor mit
variabler Geschwindigkeit, der über
eine Gleichstromquelle (nicht gezeigt) selektiv mit Energie versorgt
wird, über
Motorgeschwindigkeitssteuerungspotentiometer 114, 116 und 118 sowie 120, 122 bzw. 124,
sowie entsprechende Auswahlschalter 126 und 128,
wie in 2 gezeigt, um die Zuführungsförderer 14 und 16 mit
einer Geschwindigkeit von etwa drei (3) Meter in der Minute (m/Min.)
anzutreiben, um die Zuführungsförderer 14 und 16 und
die ¾-Bandförderer 22 und 24 bei
einer Geschwindigkeit von etwa neun (9) m/Min. anzutreiben, und
um die ¾-Bandförderer 22 und 24 mit
einer Geschwindigkeit von nur 30 m/Min. anzutreiben, wie im Folgenden
näher beschrieben.
Die Anordnung ist so, dass die Zuführungsförderer 14 und 16 unabhängig voneinander
und von den ¾-Bandförderern 22 und 24 angetrieben
werden können.
In ähnlicher Weise
können
die ¾-Bandförderer 22 und 24 unabhängig voneinander
und von den Zuführungsförderern 14 und 16 angetrieben
werden. Jedoch können zu
keiner Zeit, wenn sie zu gleicher Zeit angetrieben werden, die Geschwindigkeiten
der Förderer 14, 16, 22 und 24 unterschiedlich
sein.
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Zum
Zweck, dass die Spannung der ¾-Bänder 70 und 72 der
ersten und zweiten ¾-Bandförderer 22 und 24 an
einem erwünschten
Punkt in dem Vakuumverfahren entspannt werden kann, wie in 2 gezeigt,
sind Lager 130 und 132 in denen die Stangen der
Eingaberollen 38 und 40 jedes der ¾-Bandförderer 22 und 24 montiert
sind, für
die Rotation so arrangiert, dass sie eine kurze Distanz auf die
entsprechenden Vakuumlaminatoren 22 und 26 zu
und davon weg mittels entsprechender 2-Positionsluftzylinder 134 und 136 bewegbar
sind.
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Um
zu erfassen wann eine vorlaminierte Leiterplatte von den Bandförderern 22 und 24 auf
eine geeignete Position relativ zum einzeln damit verknüpften Vakuumlaminat 26 und 28 bewegt
wurde damit der Vakuumlaminierungsprozess voranschreiten kann werden
wie am besten in den 2 und 4 zu sehen
entsprechende Nocken 138 und 140 und kooperierend
Sensoren 142 und 144 bereitgestellt. Die Nocken 138 und 140 sind
montiert auf und bewegen sich bezüglich ihrer entsprechenden
Endlosketten 46 und 48 um die Schleife jedes der
einzeln verbundenen Bandförderer 22 und 24.
Entsprechende Sensoren 142 und 144 sind in jeder
geeigneten Weise auf dem Rahmen 10 des Applikators 12 in
kooperativer Beziehung mit deren entsprechenden Nocken 138 und 140 montiert.
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Wenn
die Leiterplatte in geeigneter Position relativ zum beabsichtigten
Vakuumlaminator 26 und 28 ist damit das Vakuumlaminierungsverfahren
fortgesetzt werden kann, ist die Öffnung 74 und 76 in
den Bändern 70 und 72 der
Bandförderer 22 und 24 unmittelbar
d. h. vertikal unterhalb der Vakuumlaminatoren positioniert, wie
am besten in 2 zu sehen. Dies ermöglicht,
dass die unteren Drucktiegelplatten 146 und 148 der
entsprechenden ersten und zweiten Vakuumlaminatoren 26 und 28 aufwärts durch
die Öffnung 74 und 76 in
jedem der Bänder 70 und 72 in eine
kooperative Beziehung mit den oberen Drucktiegelplatten 150 und 152 der
entsprechenden Vakuumlaminatoren 26 und 28 angehoben
werden kann, um die Vakuumlaminierung einer Leiterplatte zu bewirken
die dann auf der Oberfläche
der oberen Abschnitte 70a und 72b der Bänder 70 und 72 innerhalb der
Begrenzungen der ersten bzw. zweiten Vakuumlaminatoren 26 bzw. 28 ruht.
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Es
gibt eine Anfangsposition für
jeden der ersten und zweiten Bandförderer 22 und 24,
so dass beim Transfer einer Leiterplatte von entweder dem ersten
oder zweiten Zuführungsförderer 14 und 16 die
Leiterplatte in den Laminierungsbereich des entsprechenden Vakuumlaminators 26 und 28 bewegt wird,
während
die Öffnungen 74 und 76 in
eine Position vertikal unterhalb jedes der Vakuumlaminatoren 26 und 28 bewegt
werden. Zur Vereinfachung wird diese Anfangsposition jedes der Bänder 70 und 72 im Folgenden
als „Sollwert"-Position der Bandförderer 22 und 24 bezeichnet.
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Zum
Erfassen der Sollwert-Position jedes der Bandförderer 22 und 24 werden
entsprechende Nocken 154 und 156 bereitgestellt,
die jeweils auf den Endlosketten 50 und 52 montiert
sind, sowie kooperierende Sensoren 158 und 160,
die auf dem Rahmen 10 des Applikators 12 montiert
sein können, wie
in den 2 und 5 gezeigt.
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Um
ein Signal bereitzustellen welches die Annäherung jedes der Bandförderer 22 und 24 an
die Sollwertposition vorweg nimmt, und dadurch einen relativ schnellen
Betrieb zum Rückführen der
Bandförderer 22 und 24 in
die Sollwertposition zu ermöglichen,
werden auch entsprechende Nocken 162 und 164,
Sensoren 166 und 168 zum Verlangsamen der Geschwindigkeit
jedes Bandförderers 22 und 24 auf die
Sollwertposition bereitgestellt, wie in 2 und 5 gezeigt.
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Zum
Bestimmen der Gegenwart einer verarbeiteten Leiterplatte oder eines
Substrats am Ausgangsende der Bandförderer 22 und 24 werden
entsprechende Ausgangsfotozellen 170 und 172 bereitgestellt,
wie in 2 gezeigt.
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Auch
wird, wie in 2 gezeigt, ein Infrarotsensor 174 bereitgestellt,
zum Erfassen der Temperatur der bearbeiteten Leiterplatte oder des
Substrats wenn es aus dem zweiten Laminator 28 herausgefördert wird.
Die Temperatur der verarbeiteten Leiterplatte oder des Substrats,
wie vom Sensor 174 erfasst und angezeigt oder ausgegeben
mittels geeigneter Mittel erleichtert die Steuerung der Heizmittel
in dem zweiten Vakuumlaminator 28 wobei eine Überhitzung
dessen und eine mögliche
Beschädigung
der Leiterplatte oder des Substrats während der Vakuumlaminierung
ausgeschlossen wird.
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Da
die auf die vorlaminierten Leiterplatten aufgebrachten Trockenfilmblätter für die Vakuumlaminierung
hohe Fließeigenschaften
im Temperaturbereich von 30°C
bis 150°C
aufweisen, kann der Vakuumlaminierungsprozess innerhalb dieses Bereichs durchgeführt werden.
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Die
Vakuumlaminatoren 26 und 28, die in vorteilhafter
Weise in dem Vakuumlaminator mit Fördereinrichtung 12 verwendet
werden können,
sind in den 6 bis 9 dargestellt.
Die Vakuumlaminatoren 26 und 28 können als
ein Teil einer integralen Dualkammermaschine bereitgestellt werden,
wie in 2 gezeigt, oder, falls erwünscht, als separate Vakuumlaminierungseinheiten
die in einer Endseite zu Endseite-Beziehung angeordnet sind. Jeder
der Vakuumlaminatoren 26 und 28, obwohl als identisch konstruiert
gezeigt, wird erfindungsgemäß in verschiedenen
Weisen betrieben, wie unten beschrieben, um getrennte Funktionen
in dem Vakuumlaminierungsprozess auszuführen, die in Kombination eine
vollständige
Anpassung des Trockenfilms auf die Substratoberfläche sicherstellen.
-
Bezugnehmend
auf 6 (mit dem Strich ('), der verwendet wird um vorher nicht
nummerierte Teile zu kennzeichnen die mit dem ersten Laminator 26 verbunden
sind, und einem Doppelstrich (''), verwendet für diejenigen
des zweiten Laminators 28), umfasst jeder der Laminatoren 26 und 28 eine
obere stationäre
Drucktiegelplatte 150 und 152 sowie eine entsprechende
bewegliche untere Drucktiegelplatte 146 bzw. 148.
Verbunden mit jeder der oberen Drucktiegelplatten 150 und 152 ist
eine federnde Silikonkautschukeinlage 176', 176'',
die eine Decke der Vakuumkammerregion wie bei 178', 178'' in den 6, 8 und 9 gezeigt
bildet. Jede untere Drucktiegelplatte 176 und 178 weist
eine Vertiefung 180', 180'' auf, in welcher eine Vakuum-zu-laminierende vorlaminierte
Leiterplatte oder ein Substrat auf einem Silikonkautschukeinsatz 180', 182'' für die Vakuumlaminierung positioniert
wird. Versiegelungsmittel 184', 184'' in
Form eines O-Rings umgebend den Umfang jeder der unteren Drucktiegelplatten 146 und 148 werden
für die
hermetische Versiegelung der Hohlräume 180', 180'' bereitgestellt,
zum Zwecke der Evakuierung der Luft daraus mittels einer Vakuumpumpe 186', 186'', sobald die entsprechenden unteren
Drucktiegelplatten 146 und 148 aufwärts bis
zum Kontakt mit einer oberen Drucktiegelplatte 150 und 152 bewegt
wurden. Einer oder mehrere Ausgleichsscheibeneinsätze 188', 188'' können wie in 6 gezeigt
bereitgestellt werden, um eine Anpassung für Leiterplatten verschiedener
Dicken zu ermöglichen, d.
h. zum Einstellen der Leiterplatten auf eine optimale Position in
den Vertiefungen 180', 180'' für den besten Vakuumlaminierungsvorgang.
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Sowohl
die oberen als auch die unteren Drucktiegelplatten umfassen Heizer,
insbesondere einen Heizer 190', 190'' in
jeder der unteren Drucktiegelplatten 150 und 152 sowie
einen Heizer 192', 192'' in jeder der unteren Drucktiegelplatten 146 und 148. Wie
unten beschrieben können
die Drucktiegelplattenheizer an oder aus sein, abhängig von
der erwünschten
Betriebsweise des Laminators.
-
Leiterplatten
die vorlaminiert wurden, d. h. die einen Trockenfilmfotoresist oder
eine Lötmaske vorher
auf eine oder beide Seiten lose aufgebracht aufweisen wie oben beschrieben,
werden in den Vakuumlaminatoren 26 und 28 erfindungsgemäß mit der
folgenden Sequenz vakuumlaminiert.
- (1) Die
im Vakuum zu laminierende Leiterplatte wird zunächst in der Vertiefung 180' der unteren Drucktiegelplatte 146 des
ersten Vakuumlaminators 26 auf den Silikonkautschukeinsatz 182' platziert.
Dies wird erleichtert durch Entspannen der Spannung am ersten Förderband 70 auf
dessen Oberfläche
die Leiterplatte in den Bereich der ersten Vakuumkammer 178' befördert wurde.
- (2) Die untere Drucktiegelplatte 148 wird anschließend aufwärts bewegt,
wie in 8 gezeigt, um mittels des O-Rings 184', die Vertiefung 180', die zusammen
mit der Auskleidung 176' die
erste Vakuumkammer 178' bildet,
zu versiegeln. Zu beachten ist, dass das Band 70 auf dem
die im Vakuum zu laminierende Leiterplatte liegt auch zwischen der
oberen Drucktiegelplatte 150 und der unteren Drucktiegelplatte 146 eingefasst
wird.
- (3) Bei ruhenden Drucktiegelplatten 190' und 192' wird der Vakuumverfahrenszyklus
gestartet durch Betätigung
der Vakuumpumpe 186',
wodurch Luft aus der Vakuumkammer 178' evakuiert wird. Während dieser
Stufe werden Kanäle 194' in der oberen
Drucktiegelplatte 150 des ersten Vakuumlaminators 26 geschlossen,
so dass Luft auch nicht aus dem Bereich zwischen der oberen Drucktiegelplatte 150 und
der Auskleidung 176' evakuiert
wird. Zu beachten ist, dass dieser Verfahrensschritt bei Umgebungstemperatur
durchgeführt
wird, was eine Vorverklebung des vorlaminierten Films auf der Platine
verhindert.
- (4) Sobald der erste Vakuumzyklus vollständig ist wird das Vakuum in
der ersten Vakuumkammer 178' aufgegeben
indem man ermöglicht,
dass atmosphärische
Luft eintritt, wobei die untere Drucktiegelplatte 146 aus
dem Kontakt mit der oberen Drucktiegelplatte 150 heraus
abwärts
bewegt wird. Die Spannung im Band 70 wird anschließend wiederhergestellt
um zu ermöglichen, dass
die Leiterplatte zum zweiten Vakuumlaminierungsvorgang befördert wird.
- (5) Die Leiterplatte wird anschließend unmittelbar zum zweiten
Vakuumlaminator 28 bewegt und in der Vertiefung 180'' der unteren Drucktiegelplatte 148 auf
dem Siliziumkautschukeinsatz 182'' platziert.
Auf ähnliche
Weise wird dies dadurch erleichtert, dass die Spannung im zweiten
Förderband 72 auf
dessen Oberfläche
die Leiterplatte in den Bereich der zweiten Vakuumkammer 178'' gefördert wurde entspannt wird.
- (6) Die untere Drucktiegelplatte 148 des zweiten Vakuumlaminators 28,
der in dieser Stufe beheizt ist, wird aufwärts bewegt, wie in 8 gezeigt, um
mittels des O-Rings 184'' die Vertiefung 180'', die zusammen mit der Auskleidung 176'' auf gleiche Weise wie oben ausgeführt die
zweite Vakuumkammer 178'' bildet, zu
versiegeln. Zu beachten ist, dass das Band 72 auf dem die
Leiterplatte vakuumlaminiert wird auch zwischen der oberen Drucktiegelplatte 152,
die in dieser Stufe auch beheizt wird, und der unteren Drucktiegelplatte 178 eingeschlossen
ist.
- (7) Der zweite Vakuumverfahrenszyklus wird gestartet durch Betätigen der
Vakuumpumpe 186'', wobei Luft
aus der Vakuumkammer 178'' und aus dem
Bereich zwischen der oberen Drucktiegelplatte 152 und der
Auskleidung 176'' evakuiert wird.
- (8) Für
einen bestimmten Zeitraum am Ende der ersten Stufe des zweiten Vakuumverfahrenszyklus
gibt es eine zweite Stufe oder einen „Abschlag" (slap down) der Auskleidung 176'' in der oberen Drucktiegelplatte 152,
wie in 9 gezeigt. Dies wird bewirkt durch Öffnen der
Kanäle 194'' in der oberen Drucktiegelplatte 152 um
atmosphärische
Luft oder Druckluft (z. B. 1 bis 5 bar) den Raum zwischen der Auskleidung 176'' und der oberen Drucktiegelplatte 152 einzudringen.
Ein derartiger „Abschlag" bringt mechanischen
Druck auf die Leiterplatte auf um den nun erhitzten Film dazu zu
zwingen sich um die erhabenen Schaltkreisbahnen oder Substratoberflächenkonturen
anzupassen. Obwohl es nicht notwendig ist ein Vakuum in der zweiten
Kammer für die
Filmevakuierung zu ziehen erlaubt dieses Gerät einen wirksamen „Abschlag".
- (9) Wenn der zweite Vakuumzyklus vollständig ist wird das Vakuum in
der zweiten Vakuumkammer 178'' aufgegeben
indem man den Eintritt atmosphärischer
Luft ermöglicht,
wobei die erhitzte untere Drucktiegelplatte 178 abwärts aus
dem Kontakt mit der erhitzten oberen Drucktiegelplatte 152 bewegt
wird. Die Spannung in dem Band 70 wird anschließend wiederhergestellt
um zu ermöglichen,
dass die Leiterplatte zum nächsten
Vorgang bewegt wird.
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Es
muss angemerkt werden, dass gemäß der Erfindung
die vorlaminierten, im Vakuum zu laminierenden Leiterplatten mit
dem Vakuumapplikator 12 mit Fördereinrichtung durch vorhergehende
Geräte
in dem in-line-System zentriert werden müssen, obwohl wenn erwünscht einstellbare
Führungen 196 bereitgestellt
werden können
zu diesem Zweck, in Verbindung mit den Zuführungsförderern 14 und 16, wie
in 10 veranschaulicht.
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Der
Funktionszyklus des verbesserten Vakuumapplikators 12 mit
Fördereinrichtung
der vorliegenden Erfindung der eine vorzeitige Verklebung oder Haftung
des Trockenfilms auf die Leiterplatte vor der Filmevakuierung verhindert
ist in den 11 bis 24 veranschaulicht.
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Im
Schritt 1 der Sequenz, wie in 11 gezeigt,
ist eine vorlaminierte Leiterplatte 200 gezeigt, die am
Zuführungsförderer 14 von
der vorhergehenden Vorrichtung die mit einer Geschwindigkeit von
3 m/Min. läuft,
ankommt. Die bewegliche Sperre 30 ist in der „auf"-Position der die Platten blockierenden Position.
Weil abgekoppelt von dem Kettenantriebsgetriebe 84 durch
die Kupplung 104 verbleibt der Bandförderer 22 stationär.
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In
Schritt 2 der Sequenz, wie in 12 gezeigt,
wird die Platte 200 am Ausgangsende 14b des Zuführungsförderers 14 durch
die Sperre 30 gestoppt und wird in eine Ausrichtung bewegt,
die bezüglich dessen
rechtwinklig ist. Wie vorher angemerkt wurde die Leiterplatte 200 bereits
auf dem Förderer 14 zentriert,
wurde durch vorherige Vorrichtungen oder durch einstellbare Führungen 196 verknüpft mit
dem Zuführungsförderer 14 zentriert.
Der erste Zuführungsförderer 14 wird
gestoppt, etwa durch Betätigung
des elektromagnetischen Kupplung 92, sobald die Leiterplatte 200 am
Ausgangsende 14b davon durch die Fotozelle 36 erfasst
wurde.
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Wie
mittels eines programmierbaren Logik-Controllers (PLC) gesteuert,
schematisch beim Bezugszeichen Nr. 198 in 2 angedeutet,
wird die Sperre 30 abwärts
bewegt, durch Betätigung
des Druckluftzylinders 32 in Schritt 3 der Sequenz, wie
in 13 gezeigt, um die Leiterplatte 200 freizugeben. Unmittelbar
danach werden sowohl der Zuführungsförderer 14 als
auch der erste Bandförderer 22 durch eine
entsprechende Energiezufuhr für
den Gleichstrommotor 78 für einen Betrieb einer Geschwindigkeit
von 9 m/Min. gestartet um die Leiterplatte sehr schnell auf das
Band 70 auf dem ersten Bandförderer 22 aufzuladen
und dabei in die erste Vakuumkammer des ersten Vakuumlaminators 26 zu
verbringen. Im Schritt 4 der Sequenz, wie in 14 zu
sehen, gewährleisten
eine Nocke 138 und ein kooperierender Sensor 142 ein
Signal um den Bandförderer 70 des ersten
Vakuumlaminators 26 und den Zuführungsförderer 14 zu stoppen
sobald die Leiterplatte 200 in der ersten Vakuumkammer 178' bei einer Position
direkt vertikal oberhalb der Vertiefung 180 in der unteren Drucktiegelplatte 146 ist.
Die Sperre 30 wird durch Betätigung des Druckluftzylinders 32 aufwärts bewegt
und die Eingaberolle 38 des Bandförderers 22 wird durch
die Betätigung
des Zweitpositionsdruckluftzylinders 134 in die Richtung
der ersten Vakuumkammer verschoben um die Spannung des Bandes 70 zu
entlasten. Der Zuführungsförderer 14 beginnt mit
einer Geschwindigkeit von 3 m/Min. zu laufen. Weil vom Kettenantriebsgetriebe 84 durch
die elektromagnetische Kupplung 104 abgekoppelt, verbleibt der
erste Bandförderer 22 stationär.
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Wie
in 15 zu sehen wird in Schritt 5 der Sequenz die
untere Drucktiegelplatte 146 des ersten Laminators 26 vertikal
aufwärts
mittels eines pneumatischen Presskolbens 202 bewegt. Die
untere Drucktiegelplatte 146 durchläuft aufwärts durch die Öffnung 74 im
Band 70 wobei die Öffnung 74 anschließend in
vertikaler Anordnung mit der unteren Drucktiegelplatte 146 ist.
Die Vakuumpumpe 186' wird
für eine
vorherbestimmte Zeit in einer ersten Stufe des Vakuumprozesses bei
Umgebungstemperaturbedingungen betätigt. Entsprechend wird zu
keinem Zeitpunkt während
dieser Phase die Vakuumkammer durch die Drucktiegelplattenheizer 190' und 192' beheizt, die
Heizer verbleiben ruhend. Inzwischen kommt eine neue in Vakuum zu
laminierende vorlaminierte Leiterplatte 200a am Zuführungsförderer 14 an
und wird auf die Sperre 30 zu bewegt und dort gestoppt,
die wie in 15 gezeigt in der oberen Position
ist.
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Schritt
6 der Sequenz ist in 16 gezeigt. Dies ist nachdem
die erste Stufe des Vakuumprozesses abgeschlossen ist. Das Vakuum
in der ersten Vakuumkammer wird durch Betätigen eines Ventils um den
Einlass von atmosphärischer
Luft in die Vakuumkammer 178' zu
ermöglichen
aufgegeben. Die untere Drucktiegelplatte 146 wird anschließend mit
dem hydraulischen Zylinder 202 abwärts durch die Öffnung 74 im
Band 70 des ersten Bandförderers 22 abgesenkt.
Inzwischen ist eine neue Leiterplatte 200a angeordnet oder
rechtwinklig zur Sperre 30 liegend, und der erste Zuführungsförderer 14 ist
gestoppt.
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In 17,
welche den Schritt 7 der Sequenz zeigt, wird die Eingangsbandrolle 38 zurück in Richtung
auf das Ausgangsende 14b des Zuführungsförderers 14 bewegt,
mittels des Zweipositionsdruckluftzylinders 34 um die Spannung
in dem Band 70 des ersten Bandförderers 22 wiederherzustellen.
Die neue Leiterplatte 200a wartet in der anliegenden Position
an der Sperre 30 auf dem Zuführungsförderer 14.
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Wie
in 18 gezeigt, welche Schritt der Sequenz zeigt,
ist die Betätigung
der elektromagnetischen Kupplung in 96, 104 und 112 so,
dass die Bandförderer 22 und 24 beider
Laminatoren 26 und 28 zusammen mit dem Zuführungsförderer 16 zu
laufen beginnen. Da vom Kettenantriebsgetriebe 90 durch
die Kupplung 92 abgekoppelt, verbleibt der erste Zuführungsförderer 14 stationär. Die simultane Energieversorgung
beider Motoren 78 und 80, wie durch den PLC 198 gesteuert,
ist dann so, dass beide Bandförderer 22 und 24 und
der Zuführungsförderer 16 mit
einer Geschwindigkeit von 9 m/Min. starten um eine schnelle Entladung
und Beladung der teilweise verarbeiteten Leiterplatte 200 aus
der Vakuumkammer des ersten Vakuumlaminators 26 in die
Vakuumkammer des zweiten Vakuumlaminators 28 zu bewirken.
Eine Nocke 140 und ein kooperierender Sensor 144 stellen
ein Signal zum Stoppen des Bandführers 72 und
des Zuführungsförderers 16 zur
Verfügung sobald
die Leiterplatte 200 in der zweiten Vakuumkammer bei einer
Position direkt oberhalb der Ausnehmung in der unteren Drucktiegelplatte 148 ist.
-
In
Schritt 9 der Sequenz, gezeigt in 19, wird
sobald die teilweise verarbeitete Leiterplatte 200 vollständig außerhalb
des ersten Bandes 70 ist, wie mittels Fotozelle 170 erfasst,
die Geschwindigkeit des Bandförderers 70 auf
30 m/Min. erhöht
um das Band 70 schnell zum Sollwert zu bewegen und die neue
Leiterplatte 200a aufzunehmen, die am Ausgangsende 14b des
Zuführungsförderers 14 gewartet
hat. Einige Zentimeter bevor der Sollwert erreicht wird, wird die
Geschwindigkeit des Bandförderers 22 auf
3 m/Min. verlangsamt und anschließend wird der Bandförderer 22 präzise am
Sollwert gestoppt. Inzwischen wird, mit der teilweise verarbeiteten
Platte 200 bereits in die zweite Vakuumkammer 178'' eingeführt, die Eingaberolle 40 des
zweiten Bandförderers 24 durch Betätigung der
Zweipositionsdruckluftzylinder 136 in die Richtung der
zweiten Vakuumkammer bewegt um die Spannung im Band 72 zu
entspannen.
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Im
Schritt 10 der Sequenz, wie in 20 gezeigt,
wird die untere Drucktiegelplatte 148 des zweiten Vakuumlaminators 28 vertikal
mittels eines hydraulischen Presskolbens 204 aufwärts bewegt.
Die Drucktiegelplatte 148 durchläuft aufwärts durch die Öffnung 46 im
Band 42, wobei die Öffnung 46 anschließend in
vertikaler Anladung mit der unteren Drucktiegelplatte 148 ist.
Die Vakuumpumpe 186'' wird für eine vorherbestimmte
Zeit in einer ersten Stufe des zweiten Vakuumprozesses betätigt, wonach
für einen
kurzen Zeitraum eine Abschlagsbewegung wie im Zusammenhang mit 9 beschrieben angewandt
wird. Während
der Vakuumphase wird die Leiterplatte 200 durch die Heizer 190'' und 192'' in den
oberen und unteren Drucktiegelplatten 152 bzw. 148 beheizt.
Es sollte klar sein, dass während
des zweiten Vakuumprozesses Vakuum angewandt wird nicht um Luft
zwischen dem Film und der Oberfläche der
Leiterplatte 200 abzuziehen, da dies bereits in der ersten
Stufe des zweistufigen Vorgangs erledigt wurde, sondern um eine
gute Situation zu erzeugen um mechanischen Druck auf die Leiterplatte 200 durch
die Abschlagswirkung aufzubringen. Zwischenzeitlich wird die Sperre 30 abwärts bewegt, durch
Betätigung
des Druckluftzylinders 32, um die neue vorlaminierte Leiterplatte 200a die
am Eingang des ersten Vakuumlaminators 26 wartet einzulassen. Unmittelbar
danach werden sowohl der Zuführungsförderer 14 als
auch der erste Bandförderer 22 durch entsprechende
Betätigung
der elektromagnetischen Kupplungen 92 und 104 und
Energiezufuhr zum Motor 78 für einen Betrieb bei einer Geschwindigkeit
von 9 m/Min. gestartet um die neue Leiterplatte 200a auf das
Band 70 des ersten Bandförderers 22 und damit in
die erste Vakuumkammer zu bewegen. Die Nocke 138 und der
kooperierende Sensor 142 stellen ein Signal zum Stoppen
des Bandförderers 22 zur
Verfügung
nachdem die Leiterplatte 200a in die günstige Position in der ersten
Vakuumkammer bewegt wurde.
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Schritt
11 der Sequenz ist in 21 gezeigt. Dies ist nachdem
die Endstufe des Vakuumlaminierungsverfahrens abgeschlossen wurde.
Das Vakuum in der zweiten Vakuumkammer 178'' wird
durch Betätigen
eines Ventils um einen Zutritt von atmosphärischer Luft in die Vakuumkammer
zu ermöglichen
aufgegeben. Die untere Drucktiegelplatte 148 wird anschließend mittels
des hydraulischen Zylinders abwärts
durch die Öffnung
im Band 76 des zweiten Bandförderers 24 abgesenkt.
Während
zur gleichen Zeit die Sperre 30 durch Betätigung des
Druckluftzylinders 32 aufwärts bewegt wird, wird die Eingangsrolle
des ersten Bandförderers 22 durch
Betätigung des
Druckluftzylinders 134 in Richtung der Vakuumkammer verschoben
um die Spannung des Bandes 70 zu entspannen. Der Zuführungsförderer 14 beginnt
dann mit einer Geschwindigkeit von 3 m/Min. zu laufen um eine neue
vorlaminierte Leiterplatte zu empfangen während das Band 70 stationär verbleibt.
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Wie
in 22 zu sehen, wird in Schritt 12 der Sequenz die
Eingangsrolle 40 zurück
zum Ausgangsende 16b des Zuführungsförderers 16 bewegt durch
den Zweipositionsdruckluftzylinder 136 um die Spannung
im Band 72 des zweiten Bandförderers 24 wiederherzustellen.
Zur gleichen Zeit wird die untere Drucktiegelplatte 146 des
ersten Laminators vertikal aufwärts
durch die Öffnung 74 im
Band 70 bewegt. Evakuierung bei Umgebungsbedingungen erfolgt
auf gleiche Weise wie oben beim Schritt 5 ausgeführt. Zwischenzeitlich kommt
eine neue vorlaminierte Leiterplatte 200b beim ersten Zuführungsförderer 14 an.
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Im
Schritt 13 wie in 23 gezeigt ist die Betätigung der
elektromagnetischen Kupplungen 96 und 112 so,
dass nur der zweite Bandförderer 24 startet.
Die Energieversorgung des Motors 80 wie mittels des PLC
gesteuert ist dann so, dass der zweite Bandförderer 24 mit einer
Geschwindigkeit von 9 m/Min. startet um eine schnelle Entladung
der verarbeiteten Leiterplatte 200 zu bewirken. Zwischenzeitlich
ist der Umgebungstemperaturvakuumprozess der ersten Vakuumkammer
abgeschlossen. Das Vakuum in der ersten Kammer 178' wird daher
durch Betätigung
eines Ventils aufgegeben um ein Eindringen von atmosphärischer
Luft in die Vakuumkammer zu ermöglichen.
Die untere Drucktiegelplatte 146 wird anschließend mit
dem hydraulischen Zylinder abwärts
durch die Öffnung 74 im
Band 70 abgesenkt. Die neue Leiterplatte 200b wird
angeordnet oder rechtwinklig an der Barriere 30 angelegt
und der Zuführungsförderer 14 wird
gestoppt.
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Im
Schritt 14 der Sequenz, wie in 24 gezeigt,
wird sobald die verarbeitete Leiterplatte vollständig vom zweiten Band 72 abgegeben
wurde wie mittels Fotozelle 172 erfasst, die Geschwindigkeit des
zweiten Bandförderers 24 auf
30 m/Min. erhöht um
das Band 72 schnell auf den Sollwert zu bringen um die
neue Leiterplatte 200a aufzunehmen. Die Temperatur der
verarbeiteten Leiterplatte 200 wird mittels Infrarotsensor 174 bestimmt
während
diese den zweiten Vakuumlaminator 28 verlässt. Zur
gleichen Zeit wird die Eingangswalze 38 des ersten Bandförderers 22 zurück Richtung
des Ausgangsendes 176 des ersten Zuführungsförderers 17 durch den
Zweipositiondruckluftzylinder 134 bewegt, um die Spannung
des Bandes 70 des ersten Bandförderers 22 wiederherzustellen.
Die nächste
neue Leiterplatte 200b wartet in einer angeordneten Position
an der Barriere 30 auf dem Zuführungsförderer 14. Der Zyklus
wiederholt sich dann vom Schritt 8 wie in 18 veranschaulicht.
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Die
Erfassungsschalter umfassend Nocken 138, 140, 154, 156, 162 und 164 sowie
die kooperierenden Sensoren 142, 144, 158, 160, 166 bzw. 168 können jeweils
von bekannter Art wie etwa Annäherungsschalter,
kontaktlose Schalter sein. Insbesondere kann die Nocke ein metallisches
Objekt mit dem Sensor umfassen, in jedem Fall umfassend eine elektronische
Vorrichtung die in der Position fixiert ist und auf die Bewegung
in der Nähe
der metallischen Nocke reagiert und dabei ein elektrisches Signal
in Antwort auf die Bewegung erzeugt und somit das metallische Objekt
erfasst.
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Der
programmierbare Logik-Controller 198, verwendet zum Steuern
des sequentiellen Betriebs des Vakuumapplikators mit Fördereinrichtung 12, kann
ein Mikroprozessorregler des kommerziell erhältlichen Typs von Saia, Mitsubishi
oder ein anderer sein. Der Controller 198 erwidert auf
die verschiedenen von den Fotozellen 36, 170 und 172 und
von den Annäherungsschalternsensoren 142, 144, 158, 160, 166 und 168 erzeugten
Signale, um zusammen mit den vorprogrammierten Vergleichsdaten die
verschiedenen Steuerungsfunktionen zu koordinieren, einschließlich der
Zeitabläufe
der Vakuumverfahren-Laminierungsstufen.
Diese Steuerungsfunktionen umfassen die Betätigung der geeigneten Sequenz
der Druckluftzylinder 32, 134 und 136 der pneumatischen
Druckkolben 202 und 204 sowie der elektromagnetischen
Kupplungen 92, 96, 104 und 112 und
der Auswahlschalter 126 und 128 für die Motorgeschwindigkeitssteuerungspotentiometer 114, 116 und 118 sowie 120, 122 bzw. 124.
Für die einfache
Veranschaulichung wurden in 2 die Steuerungswege
zwischen dem PLC 198 und den verschiedenen Steuerungsvorrichtungen
wie eben erwähnt
in gestrichelten Linien gezeigt. Es ist klar, dass obwohl nicht
gezeigt, die gestrichelten Linien, wo notwendig und angemessen wie
den Fachleuten gut bekannt ist, auch Umwandlungsvorrichtungen wie
etwa elektrisch betriebene pneumatische Ventile zur Steuerung der
verschiedenen Luftzylinder und der pneumatischen Druckkolben und elektrischer Verzögerungsmittel
zur Steuerung der Motorgeschwindigkeits-Steuerungsausfallschalter. Die elektrischen
Schaltkreisverbindungen zu den verschiedenen Eingabeterminals (nicht
gezeigt) des PLC 198 von den Fotozellen und von den Sensoren
wurden nicht gezeigt um eine Verkomplizierung der Zeichnungen zu
vermeiden, da derartige Schaltungen gut bekannt sind und von den
Fachleuten verstanden werden.
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Bezugnehmend
auf 25 kann in einer alternativen Ausführungsform
der zweite Vakuumlaminator 28 ein Dualbandsystem enthalten,
um die evakuierte Leiterplatte weiter von den erhitzten oberen und
unteren Drucktiegelplatten zu isolieren. Dieses Dualbandsystem ist
vollständiger
beschrieben in der parallel anhängigen
italienischen Anmeldung, eingereicht am selben Tag vom gleichen
Anmelder unter dem gleichen Titel, deren Offenbarung per Zitierung hier
mit einbezogen wird. Das wesentliche Merkmal des Dualbandvakuumlaminators
wie in 25 gezeigt, ist die Bereitstellung
von zwei unabhängigen (d.
h. dualen) Bandfördersystemen,
insbesondere ein unterer Bandförderer 206 und
ein oberer Bandförderer 208.
Der untere Bandförderer 206 wird
für die
Bewegung der vorlaminierten Leiterplatte in und aus der Vakuumkammer
des zweiten Laminators 28 für die Anwendung von Wärme und
mechanischem Druck positioniert. Der untere Bandförderer umfasst
ein Endlosband mit zwei unterschiedlichen Bereichen 210 und 212 auf
welchen die Leiterplatte von zwei Öffnungen 214 und 216 beabstandet
platziert werden kann. Die beiden Abschnitte sind so positioniert,
dass wenn ein Abschnitt des unteren Bandes mit der Leiterplatte
in die Vakuumkammerregion bewegt wird, der andere Abschnitt aus
dieser Region zum Abkühlen
herausbewegt wird und andersherum. Der obere Bandförderer 208 liegt
beabstandet oberhalb des unteren Bandförderers in dem Vakuumkammerbereich und
umfasst auch ein Endlosband 218 mit mindestens zwei unterschiedlichen
Abschnitten die alternierend in und aus dem Vakuumkammerbereich
liegen, so dass wenn ein Abschnitt des oberen Bandes in den Vakuumkammerbereich
bewegt wird, mindestens ein anderer Abschnitt aus dem genannten
Bereich für
die Abkühlung
herausbewegt wird und umgekehrt. Beim Betrieb wird, wenn ein Abschnitt
(d. h. ein Kühlabschnitt)
des unteren Bandes mit der Leiterplatte die vakuumlaminiert werden
soll sich in den Vakuumkammerbereich bewegt, wird ein Abschnitt
(d. h. ein Kühlabschnitt)
des oberen Abschnitts auch in die Vakuumkammerregion indexiert,
sobald die anderen Bandabschnitte aus dem Vakuumkammerbereich für Umgebungskühlung herausbewegt
werden. Dies ermöglicht,
dass die im Vakuum zu laminierende Leiterplatte anfangs nur zwischen
Kühlabschnitten
der oberen und unteren Bänder
angeordnet ist, die als Wärmeschilde
wirken um zu verhindern, dass der Trockenfilm sich zu schnell aufheizt
und vorab an der Leiterplatte haftet, sobald diese der Presshitze
ausgesetzt sind die von den erhitzten Drucktiegelplatten abgegeben
wird die noch vom vorhergehenden Vakuumlaminierungszyklus heiß sind.