DE19704260A1 - Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Beschichten von Lacken auf Leiterplatten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Beschichten von Lacken auf LeiterplattenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven
Beschichten von Lacken auf Leiterplatten , sowie zum selektiven Aufschmelzen
und Trocknen der beschichteten Oberflächen.
Zur Beschichtung von Leiterplatten mit Schaltungsdrucklacken sind für das
Walzenbeschichtungsverfahren mehrere Verfahren bekannt.
In der WO 92/07679 wird ein Walzenbeschichtungsverfahren beschrieben,
welches Lacke mit einer Viskosität von 300 bis 5000 mPa·s in zwei aufeinander
folgenden Beschichtungsvorgängen auf Leiterplatten aufträgt. In der PCT/
IB 94 00102 wird ein Walzenbeschichtungsverfahren beschrieben, das von einer
einmaligen Beschichtung mit schmelzbaren Beschichtungsmitteln bei Temperaturen
zwischen 60 und 100°C ausgeht. In der WO 96/00492 wird ein Walzenbeschich
tungsverfahren beschrieben, daß hochviskose Schaltungsdrucklacke bei 5 bis 20°C
auf Leiterplatten aufträgt. In dieser Veröffentlichung werden auch Möglichkei
ten zur Erzielung einer randfreien Beschichtung beschrieben.
Diese beschichtungsfreien Ränder werden durch sogenannte Metalldistanzschich
ten erzielt, die auf die Dosierwalzen im Randbereich aufgalvanisiert wurden.
Gleichfalls wird der nicht benötigte Lack im Randbereich von der Auftragswal
ze durch einen beheizten Rollrakel entfernt.
Mit diesen Vorrichtungen im Randbereich kann nur ein Format beschichtet wer
den. Während der Rollrakel erhebliche Probleme bei der Lackrückführung berei
tet, muß beim Formatwechsel die Dosierwalze mit der Metalldistanzschicht aus
gewechselt werden. Bei vielen verschiedenen Formaten ist der Aufwand unverhält
nismäßig hoch. Gegenüber dem Siebdruck, der nur die durch das Sieb definierte
Fläche bedruckt, wird beim Walzenbeschichtungsverfahren die gesamte Fläche
beschichtet. Dies hat einen höheren Verbrauch an Schaltungsdrucklack zur Fol
ge.
Bei der Beschichtung mit Lötstopplack muß eine Mindestabdeckung der Leiter
von 15 µm gewährleistet sein. Dies stellt für alle Leiterplatten die auf der
oben liegenden Seite beschichtet werden ein Problem bei der Trocknung dar.
Durch die Wärmeeinwirkung wird die Viskosität des Lackes herabgesetzt, so
daß er von den Leiterkanten abfließt. Um dies zu verhindern werden üblicher
weise tixotropierte Lacke verwendet. Außerdem werden Paternostertrockner
eingesetzt , in denen das Lösungsmittel bei Temperaturen von 60 bis 80°C
verdunstet wird, ohne daß es zu einer wesentlichen Viskositätserniedrigung
kommt. Dieses Trocknungsverfahren erfordert einen erheblichen Anlagenauf
wand pro Beschichtungsseite.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vor
richtung verfügbar zu machen, mit denen die geschilderten Probleme nicht
mehr auftreten.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung verfügbar zu machen, mit denen eine selektive Beschichtung der
Leiterplatten im Dickenbereich von 5 bis 50 µm möglich ist.
Die Lösung all dieser und noch weiterer damit in Verbindung stehender Aufga
ben erfolgt durch ein Verfahren und Vorrichtungen gemäß der unabhängigen
Patentansprüche 1, 5 und 10.
Besonders bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. zugehö
rigen erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind jeweils Gegenstand der entsprechen
den abhängigen Verfahrens- bzw. Vorrichtungsansprüche.
Insbesondere wird durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
selektiven Beschichten von Leiterplatten mit einem durch elektromagnetische
Strahlung, vorzugsweise UV- Strahlung vernetzbaren Schaltungsdrucklack ge
schaffen, der sich durch folgende Verfahrensschritte auszeichnet:
Ein hochviskoser lösungsmittelarmer bis lösungsmittelfreier Schaltungsdruck
lack wird auf eine Temperatur gebracht, bei der er eine Viskosität von 10 bis
50 Pa·s erreicht. In der auf die geeignete Beschichtungsviskosität eingestell
ten Konsistenz wird er einer Walzenbeschichtungsanlage zugeführt, wie sie in
der Fig. 1 dargestellt ist.
Der Lack wird in die aus der Dosierwalze 1 und Auftragswalze 2 gebildete
Wanne gegeben, die durch seitlich angebrachte Begrenzungen abgedichtet wird.
Die Dosierwalze 1 wird auf eine Temperatur aufgeheizt, die eine Viskositäts
einstellung des Lackes auf 10 bis 50 Pa·s ermöglicht.
Die 10 bis 20 mm dicke Gummierung der Auftragswalze 2 ist zur Vermeidung
von elektrostatischen Aufladungen leitfähig durch Rußpigmentierung eingestellt.
Die Dosierwalze 1 wird in Beschichtungsrichtung gedreht, wobei ein Gegenlauf
gegenüber der Auftragswalze 2 erzielt wird. Damit der Lack nicht aus der
Lachwanne 3 heraustransportiert wird, ist auf der Oberseite der Dosierwalze 1
ein Rakelmesser 5 angebracht.
Die Gummierung 4 hat eine auf 5 bis 50 µm Rauhigkeit geschliffene Oberfläche.
Die gegenlaufende beheizte Dosierwalze 1 setzt die Viskosität des Lackes 3 auf
10 bis 50 Pa·s herab und füllt die Rauhigkeitsporen der Auftragswalze 2.
mit Lack aus. Zur Erzielung definierter Schichtdicken sind daher Walzen mit de
finierter Oberflächenrauhigkeit der Gummierung erforderlich.
Der in der Oberflächenrauheit aufgenommene Lack wird dann durch einen definier
ten Laminierdruck auf die Leiterplatten L übertragen.
Zur Erzielung von beschichtungsfreien Bereichen an den Rändern oder in der
Mitte, werden Polyimid-, Metallfolien oder beschichtetes Gewebe 6 mittels
einer unter- und oberhalb der Auftragswalze 2 angebrachten Halterung 7
derart über die Auftragswalze 2 gespannt, daß eine Lackaufnahme verhindert
wird. Die Streifen 6 haben eine bevorzugte Dicke von 50 bis 200 µm und eine
Mindestbreite von 10 mm. Sie können in beliebiger Zahl über die Walzenbreite
verteilt angeordnet werden. Die Auftragswalze 2 gleitet auf diesen Streifen 6
wobei das Auftropfen von Lösungsmittel als Schmierung dient.
Die Leiterplatten werden mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 1 bis 5
m/min selektiv beschichtet.
Anschließend werden die Leiterplatten in eine erfindungsgemäße Aufschmelz- und
Trockenvorrichtung gegeben. Die Aufschmelzzone B ist mit einer Wendevorrich
tung 9 ausgestattet, unter der ein Infrarotstrahler angeordnet ist.
Durch einen auf die jeweilige Dicke der Leiterplatte abgestimmten Zeittakt
beim Wenden, wird jede Seite der Leiterplatte von unten in gleicherweise
mit IR-Strahlung erwärmt. Hierdurch wird die Oberflächenspannung des Lackes
herabgesetzt und eine streifenfreie Oberfläche erzeugt. Der Lack läuft nicht
mehr von den Leitern ab, so daß eine optimale Abdeckung schon mit einer ge
ringeren Lackmenge erreicht wird. Der Lack kann daher schnell bis auf 100°C
erwärmt und durch intensive Luftkonvektion getrocknet und gekühlt werden.
Diese auf der jeweiligen Unterseite durchgeführte Infraroterwärmung führt
dazu, daß beide Leiterplattenoberflächen eine gleichgute Qualität aufweisen.
Die Erfindung wird an nachstehenden Beispielen erläutert:
Basismaterial Typ FR 4 nach NEMA Dicke 0,2 mm Kaschierung beidseitig
35 µm Kupferfolie.
Walzenbeschichtungsanlage Typ ULT 500
Gummierung Fa. Lüraflex GmbH Typ LüRA 2002 schwarz Härte A 50 shore
Oberflächenrauhigkeit 15 µm, Dicke 5 mm
Schaltungsdrucklack: PER 20 Fa. Taiyo Viskosität 15 Pa·s 70 Gew. %
Walzenbeschichtungsanlage Typ ULT 500
Gummierung Fa. Lüraflex GmbH Typ LüRA 2002 schwarz Härte A 50 shore
Oberflächenrauhigkeit 15 µm, Dicke 5 mm
Schaltungsdrucklack: PER 20 Fa. Taiyo Viskosität 15 Pa·s 70 Gew. %
Beschichtungsgeschwindigkeit der Auftragswalze: | ||
5 m/min | ||
Geschwindigkeit der Dosierwalze: | 0,5 m/min | |
Dosierspalt: | 0 µm | |
Randabstreifung 10 mm: | 100 µm Polyimidfolie | |
Temperatur Basismaterial: | 25°C | |
Temperatur der Auftragswalze: | 20°C | |
Temperatur der Dosierwalze: | 20°C | |
Laminierdruck: | 30 daN/cm | |
Aufschmelzzone mittelwelliges IR Wellenlänge 2 µm: | 2 × 10 sek | |
Umlufttrockner @ | Temperatur: | 100°C |
Luftgeschwindigkeit: | 20 m/s | |
Lufttemperatur: | 100°C | |
Trockenzeit: | 20 sec | |
Ergebnis: Schichtdicke 10,7 ± 1 µm |
Basismaterial FR 4 n. NEMA Dicke 1,5 mm Leiterhöhe 40 µm Leiterbreite 150 µm
Walzenbeschichtungsanlage Typ ULT 500
Gummierung Fa. Lüraflex GmbH Ratingen Typ LÜRA 2002 schwarz Härte A 30 shore
Dicke 10 mm Grobschliff 50 µm Oberflächenrauhigkeit.
Gummierung Fa. Lüraflex GmbH Ratingen Typ LÜRA 2002 schwarz Härte A 30 shore
Dicke 10 mm Grobschliff 50 µm Oberflächenrauhigkeit.
Schaltungsdrucklack: Probimer 74 Fa. Ciba Viskosität 37 Pa·s | |
75 Gew. % | |
Beschichtungsgeschwindigkeit der Auftragswalze: | 1 m/min |
Geschwindigkeit der Dosierwalze: | 0,1 m/min |
Randabstreifung 10 mm: | 100 µm Polyimid |
Dosierspalt: | 0 µm |
Temperatur Leiterplatte: | 25°C |
Temperatur Auftragswalze: | 20°C |
Temperatur Dosierwalze: | 20°C |
Laminierdruck: | 50 daN/cm |
Aufschmelzzone mittelwelliges IR Wellenlänge 2 µm: | 2 × 20 sec |
Umlufttrockner Temperatur: | 100°C |
Luftgeschwindigkeit: | 10 m/s |
Trockenzeit: | 60 sec |
Ergebnis: Die Schichtdicke der Beschichtung betrug auf der Fläche 35 ± 2 µm @ | Die Leiterabdeckung betrug 15 ± 2 µm |
Claims (11)
1. Verfahren zum selektiven Beschichten von Lacken auf Leiterplatten
dadurch gekennzeichnet, daß fotostrukturierbare Schaltungsdrucklacke (3)
mit einer Viskosität von 10 bis 100 Pa·s einer aus mindestens zwei Walzen
paaren bestehenden Walzenbeschichtungsanlage zugeführt werden, deren
temperierbare Dosierwalzen (1) die Viskosität auf 10 bis 50 Pa·s halten und
im Gegenlauf mit der 0,1 bis 0,5 fachen Beschichtungsgeschwindigkeit
in die auf 5 bis 50 µm aufgerauhte gummierte Oberfläche (4) der Auftrags
walzen (2) pressen, die ihrerseits mit tangential gespannten Folien- oder
Gewebestreifen (6) vorzugsweise am Rand beschichtungsfrei gehalten werden
und den Lack selektiv in einer Beschichtungsdicke von maximal 50 µm pro
Beschichtungsvorgang mit einem Laminierdruck von 30 bis 50 dN/cm und ei
ner Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/min beidseitig auf Leiterplatten
übertragen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalzen
(2) auf die Temperaturen temperiert werden, die eine Einstellung der Be
schichtungsviskosität von 10 bis 50 Pa·s ermöglichen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung
von Lackschichtdicken bis zu 200 µm vier hintereinander angeordnete
Walzenpaare verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in Beschichtungs
richtung beliebig viele lackfreie Bereiche erzeugt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch
gekennzeichnet, daß eine Walzenbeschichtungsanlage verwendet wird, die aus
mindestens zwei temperierbaren Dosierwalzen (1) und zwei mit einer auf 5 bis
50 µm aufgerauhten Gummierung (4) versehenen temperierbaren Auftragswalzen be
steht, zwischen denen mittels oberhalb und unterhalb der Walzen angebrachter
Halterungen Folien (7) oder beschichtete Gewebestreifen (6) derart eingespannt
werden, daß eine Lackaufnahme der Auftragswalze (2) partiell verhindert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
zwei Walzenpaare (1, 2) unmittelbar ohne Zwischentrocknung hintereinander
angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Gummierung
(4) eine Dicke von 5 bis 10 µm hat, leitfähig eingestellt ist,und eine
Härte A von 30 bis 50 shore aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet , daß die Rauhig
keit der Gummioberfläche eine Toleranz von ± 1 µm aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Folien oder
beschichteten Gewebe (6) eine bevorzugte Breite von mindestens 10 mm und
eine Dicke von 50 bis 200 µm aufweisen.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur
Fixierung des Schaltungsdrucklackes auf den Leitern dadurch gekennzeichnet,
daß im Anschluß an die Beschichtungsanlage (9) ein IR-Strahler (10) installiert
ist, mit dem die jeweilige Leiterplattenunterseite bestrahlt werden kann.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungs
trocknung (8) vor der Konvektionstrocknung (11) in zwei getrennten Anlagesegmen
ten angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19704260A DE19704260A1 (de) | 1996-03-15 | 1997-02-05 | Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Beschichten von Lacken auf Leiterplatten |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19610158 | 1996-03-15 | ||
DE19627993 | 1996-07-11 | ||
DE19704260A DE19704260A1 (de) | 1996-03-15 | 1997-02-05 | Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Beschichten von Lacken auf Leiterplatten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19704260A1 true DE19704260A1 (de) | 1997-11-06 |
Family
ID=26023823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19704260A Withdrawn DE19704260A1 (de) | 1996-03-15 | 1997-02-05 | Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Beschichten von Lacken auf Leiterplatten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19704260A1 (de) |
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