DE3737830A1 - Vorrichtung zum beidseitigen bestrahlen von leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum beidseitigen Bestrahlen von Leiterplatten mit UV- und/oder IR-Licht, bei der die Leiterplatten nacheinander auf einem Förderer durch eine Bestrahlungskammer gelei­ tet werden, in der Strahler für derartiges Licht über und unter dem Förderer so angeordnet sind, daß ihr Licht auf die Leiterplatten gerichtet ist.

Fertigbestückte Leiterplatten werden in üblicher Weise verlötet, indem flüssiges Lot flächig aufgetragen wird. Dabei soll das Lot nur die Lötaugen benetzen, nicht aber zum Beispiel Brücken zwischen den Leiterbahnen bilden. Dies kann durch photoformbare Lötstoppschichten erreicht werden, die vor dem Bestücken auf das Leiter­ bahnmuster aufgetragen werden. Nachdem das gewünschte Lötaugenmuster in der Lötstoppschicht erzeugt wurde, wird die Schicht durch UV- und IR-Bestrahlung gehärtet, damit sie dem heißen, flüssigen Lot standhält. Die Ex­ position muß innerhalb eines bestimmten Bereiches lie­ gen. Eine Unterbelichtung hat eine ungenügende Aushär­ tung zur Folge, während eine Überbelichtung die Schicht verspröden läßt. In beiden Fällen kann sich die Lötstopp­ schicht beim Löten von der Leiterplatte ablösen, so daß sie ihre Funktion nicht mehr erfüllt. Darüber hinaus muß die Schicht auch gegen Umgebungseinflüsse, wie Tem­ peratur- und Feuchtigkeitsschwankungen, beständig sein.

Die UV-Bestrahlung dient vornehmlich der Härtung und die IR-Bestrahlung zur Temperung. Hierbei ist besonders eine möglichst gleichförmige UV-Bestrahlung der Leiter­ platten für eine reproduzierbare Endqualität der Löt­ stoppschicht von Bedeutung.

Zur Bestrahlung beidseitig beschichteter Leiterplatten werden häufig Vorrichtungen verwendet, bei denen ein Horizontalförderer für die Leiterplatten kontinuierlich durch eine Bestrahlungskammer läuft und die Bestrahlung von einer feststehenden Lichtquelle aus senkrecht auf die Leiterplatten erfolgt. Als Förderer werden solche mit Förderbändern oder Fördernetzen verwendet, und die Bestrahlung erfolgt einseitig von oben. Bei beidseitig beschichteten Leiterplatten erfolgt ein zweiter Durch­ lauf mit umgewendeten Leiterplatten. Dies bedeutet einen erhöhten Zeitaufwand und eine ungleichmäßige Bestrah­ lung, da es grundsätzlich nicht möglich ist, bei einsei­ tiger Bestrahlung in zwei Durchläufen beide Seiten einer beidseitig beschichteten Leiterplatte genau der gleichen Behandlung zu unterziehen.

Es werden daher auch beidseitig wirkende Bestrahlungs­ vorrichtungen der gattungsgemäßen Art verwendet, bei denen die Leiterplatten ebenfalls auf umlaufenden Träger­ netzen gefördert und gleichzeitig durch die Maschen des Netzes hindurch von unten bestrahlt werden. Da die Netze aus lichtundurchlässigem Material bestehen, verur­ sachen sie Schattenbildungen und demzufolge örtliche Bestrahlungsunterschiede. Das gleiche gilt für andere lichtundurchlässige Förderelemente, wie Förderbänder, Förderketten u.dgl.

Ferner verursachen durch das Gewicht der Leiterplatten belastete Förderglieder Druckstellen in der Beschich­ tung, insbesondere, wenn die Auflageflächen der Förder­ glieder zur Minimierung der Schattenbildung möglichst klein gehalten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der eine weitgehend gleichmäßige Bestrahlung beider Seiten der Leiterplatten während eines Durchlaufs sichergestellt ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Förderer wenigstens zwei parallele lichtdurchlässige, einen Spalt zwischen sich freilassende Förderwalzen innerhalb der Bestrahlungskammer aufweist, auf denen die Leiterplatten befördert werden, und daß die Strahler über und unter wenigstens dem einen Spalt sowie wenig­ stens den zwei Förderwalzen angeordnet sind.

Bei dieser Ausbildung kann die Bestrahlung der Leiter­ platten nicht nur von der Oberseite, sondern auch von ihrer Unterseite her durch die Förderwalzen ungehindert erfolgen. Sie können daher gleichmäßig in einem Arbeits­ gang beidseitig bestrahlt werden.

Vorzugsweise bestehen die Förderwalzen aus Glas, insbe­ sondere Quarzglas. Dieses Material läßt sich mit für den vorliegenden Anwendungsfall hinreichend hoher mecha­ nischer Festigkeit und thermischer Belastbarkeit herstel­ len.

Da die Temperatur der Förderwalzen mit zunehmender Be­ triebsdauer ansteigen kann, sollten zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Behandlungstemperatur beider Seiten der Leiterplatten die Förderwalzen axial von Kühlluft durchströmt sein.

Hierbei ist es günstig, wenn die Förderwalzen als Hohl­ zylinder ausgebildet sind. Diese bieten einen großen freien Querschnitt zur axialen Durchströmung von Kühl­ luft.

Vorzugsweise werden dann die hohlzylindrischen Förder­ walzen am Umfang angetrieben und gelagert, um den Durch­ strömungsquerschnitt von Antriebseinrichtungen und La­ gern freizuhalten.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß die Bestrahlungs­ kammer außerhalb der Strahlengänge der Strahler wenig­ stens zwei Austrittsdüsen für Kühlluft aufweist, von denen eine Austrittsdüse von oben auf die in Förderrich­ tung erste Förderwalze und eine andere Austrittsdüse von unten zwischen die erste und zweite Förderwalze gerichtet ist. Hierbei sorgen die Kühlluftströme nicht nur für eine Kühlung, sondern gleichzeitig für eine Unterstützung der Förderung der Leiterplatten auf den Förderwalzen, und zwar dadurch, daß der aus der oberen Düse austretende Kühlluftstrom die Leiterplatten auf der Oberseite zumindest der ersten Förderwalze andrückt, so daß eine sichere Mitnahme der Leiterplatten durch die Förderwalzen ohne Durchrutschen und damit eine gleichmäßige Bestrahlungsdauer sichergestellt ist, und dadurch, daß der Kühlluftstrom der unteren Austritts­ düse die Leiterplatte im Spalt zwischen den beiden auf­ einander folgenden Förderwalzen anhebt und damit ein Anstoßen der Leiterplatte aufgrund einer Wölbung in der Leiterplatte an der nächsten Förderwalze und eine demzufolge ungleichmäßige Bestrahlung aufgrund einer Verzögerung der Weiterbeförderung verhindert.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der schematischen Zeichnung eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung, teilweise im Vertikalschnitt, und

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1, teilweise im Horizontalschnitt.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem horizon­ talen Förderer 1 und einer Bestrahlungskammer 2, durch die der Förderer hindurchgeht.

Der Förderer 1 weist einen Einlauftisch 1 a, einen Aus­ lauftisch 1 b und dazwischen innerhalb der Bestrahlungs­ kammer 2 zwei Förderwalzen 1 c und 1 d auf. Der Einlauf­ tisch 1 a weist Förderbänder 1 e und Rollen 1 f, 1 h auf, um die die Förderbänder 1 e herumgeführt sind und von denen die eine angetrieben wird. Auch der Auslauftisch 1 b hat Förderbänder 1 i und Rollen 1 j und 1 k, um die die Förderbänder 1 i herumgeführt sind und von denen die eine angetrieben wird. Die am Ende des Einlauftisches 1 a gelagerte Rolle 1 h treibt über Antriebsriemen 1 m die Förderwalze 1 c und die am Anfang des Auslauftisches 1 b angeordnete Rolle 1 j über Antriebsriemen 1 n die För­ derwalze 1 d in Förderrichtung an. Die Antriebe von Ein- und Auslauftisch sind synchronisiert oder von einem gemeinsamen Antrieb abgeleitet.

Innerhalb der Bestrahlungskammer 2 ist ein Strahler 3 über und ein weiterer Strahler 3 unter dem zwischen den beiden Förderwalzen bestehenden Spalt sowie über bzw. unter den beiden Förderwalzen 1 c und 1 d angeordnet. Die Strahler 3 haben einen sich quer zur Förderbahn erstreckenden Strahlungserzeuger 3 a für UV- und IR-Licht und einen Reflektor 3 b, die so angeordnet sind, daß das von den Strahlungserzeugern 3 a erzeugte Licht auf die Ober- bzw. Unterseite von Leiterplatten 4 gerich­ tet ist, die nacheinander auf dem Förderer 1 durch die Bestrahlungskammer 2 hindurchbefördert werden.

Um zu vermeiden, daß die Förderwalzen 1 c, 1 d das vom unteren Strahler 3 erzeugte Licht abschatten und Schat­ ten auf die Unterseite der Leiterplatten 4 werfen, bestehen die Förderwalzen 1 c, 1 d aus lichtdurchlässi­ gem Material. Vorzugsweise ist das Material Glas, insbe­ sondere Quarzglas. Ferner sind die Förderwalzen 1 c, 1 d über ihre gesamte Länge durchgehend hohlzylindrisch und in äußeren Lagern 1 p an ihren Enden drehbar gela­ gert. Um die Förderwalzen 1 c, 1 d zu kühlen, werden sie axial von Kühlluft 5 durchströmt.

Ferner ist im Inneren der Bestrahlungskammer 2 eine obere Austrittsdüse 6 für Kühlluft und eine untere Aus­ trittsdüse 7 für Kühlluft vorgesehen. Die obere Aus­ trittsdüse 6 ist von oben auf die in Förderrichtung erste Förderwalze 1 c und die untere Austrittsdüse 7 von unten zwischen die beiden Förderwalzen 1 c und 1 d gerichtet. Beide Austrittsdüsen 6, 7 werden durch ein gemeinsames oder getrennte Kühlluftgebläse versorgt.

Die aus den Düsen 6, 7 austretende Kühlluft bewirkt nicht nur eine Kühlung der Förderwalzen 1 c, 1 d und des Innenraums der Bestrahlungskammer 2, sondern die aus der oberen Düse 6 austretende Kühlluft erhöht auch den Andruck der Leiterplatten 4 wenigstens an der ersten Förderwalze 1 c, so daß die Leiterplatten 4 sicher von der ersten Förderwalze 1 c ohne Schlupf weiterbefördert werden, während die aus der unteren Düse 7 austretende Kühlluft eine Leiterplatte 4 vor ihrem Auftreffen auf die zweite Förderwalze 1 d von unten unterstützt, so daß sie auch im Falle einer Wölbung nicht gegen die zweite Förderwalze 1 d stößt, vielmehr unverzögert weiter­ befördert wird.

Anstelle nur eines Strahlers 3 und zweier Förderwalzen 1 c, 1 d können auch mehrere Strahler auf der Ober- und Unterseite und mehrere lichtdurchlässige Förderwalzen in Förderrichtung hintereinander in der Bestrahlungskam­ mer 2 vorgesehen sein, wobei ein Strahler auch mehr als zwei Förderwalzen überdecken kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum beidseitigen Bestrahlen von Leiter­ platten mit UV- und/oder IR-Licht, bei der die Leiter­ platten nacheinander auf einem Förderer durch eine Bestrahlungskammer geleitet werden, in der Strahler für derartiges Licht über und unter dem Förderer so angeordnet sind, daß ihr Licht auf die Leiterplat­ ten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (1) wenigstens zwei parallele lichtdurchläs­ sige, einen Spalt zwischen sich freilassende Förder­ walzen (1 c, 1 d) innerhalb der Bestrahlungskammer (2) aufweist, auf denen die Leiterplatten (4) befördert werden, und daß die Strahler (3) über und unter wenig­ stens dem einen Spalt sowie wenigstens den zwei För­ derwalzen (1 c, 1 d) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) aus Glas, insbesondere Quarzglas, bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) axial von Kühlluft durchströmt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) Hohlzylinder sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (1 c, 1 d) am Umfang angetrieben und gelagert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammer (2) außer­ halb der Strahlengänge der Strahler (3) wenigstens zwei Austrittsdüsen (6, 7) für Kühlluft aufweist, von denen eine Austrittsdüse (6) von oben auf die in Förderrichtung erste Förderwalze (1 c) und eine andere Austrittsdüse (7) von unten zwischen die erste (1 c) und zweite (1 d) Förderwalze gerichtet ist.