DE2320199C3

DE2320199C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen gedruckter Leiterplatten

Info

Publication number: DE2320199C3
Application number: DE2320199A
Authority: DE
Inventors: Louis V. Montreal Quebec Tardoskegyi
Original assignee: ELECTROVERT Ltd MONTREAL QUEBEC CA
Current assignee: ELECTROVERT Ltd MONTREAL QUEBEC CA
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2320199B2; GB1456729A; CA1001529A; US3868272A; DE2320199A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen gedruckter, mit Bauelementen bestückter und gelöteter Leiterplatten, in dessen Verlauf diese auf einer durchbrochenen Unterlage durch von oben und von unten auf sie gerichtete Strahlen einer Reinigungsflüssigkeit hindurehgcführt werden.

Eine typische gedruckte Leiterplatte hat die Form einer Platte oder einer Karte, die aus einem Kunststoff besteht und auf der auf der einen oder auf beiden Oberflächen Leiterzüge aus Kupfer aufgedruckt sind und die überdies mit Löchern versehen ist, die dazu dienen, die Anschlußleitungen elektronit ;her Bauelemente aufzunehmen, die dann mit der gedruckten Leiterplatte verbunden werden. Eine typische gedruckte Leiterplatte sieht im Querschnitt so aus, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Nachdem die Bauelemente auf der gedruckten Leiterplatte plaziert worden sind, indem ihre Anschlußleitungen in die öffnungen der Platte eingesteckt worden sind, werden diese Anschlußleitungen abgeschnitten und unterhalb der Platte umgebogen. Sie werden dann mit den aus Kupfer bestehenden Leitungszügen in einer Reihe von Bearbeitungsgängen verlötet. In einem ersten Schritt wird die Unterseite der gedruckten Leiterplatte mit Flußmittel versehen, beispielsweise dadurch, daß die Platte durch eine stehende Welle eines flüssigen Rußmittels hindurchgezogen wird. Nach dem Fluxen der Unterseite der gedruckten Leiterplatte wird 'diese" vorgeheizt, um das Lösungsmittel des Flußmittels verdampfen zu lassen und um einen Hitzeschock durch das Löten zu vermeiden. Die vorgeheizte Leiterplatte wird dann mit flüssigem Lötmittel in Berührung gebracht, beispielsweise durch Vorbeitewegen an einer stehenden Welle dieses Lötmittels. Das heiße Lötmittel heizt die gedruckte Leiterplatte und die Anschlußleitungen noch weiter auf, wodurch das Flußmittel in die öffnungen der Leiterplatte hineingetrieben wird, gefolgt vom Lötmittel selbst, so daß schließlich die Anschlußleitungen mit den gedruckten Leiterzügen verlötet sind. Nach Beendigung des Lötvorganges sind sowohl die Unterseite als auch die Oberseite der gedruckten Leiterplatte mit Rückständen des Flußmittels rx;.1eckt, die später zu Korrosionen führen können oder Schwierigkeiten mit Kriechströmen verursachen. Aus diesem Grund ist es notwendig, diese Flußmittelrückstände gründlich und vollständig von beiden Flächen der gedruckten Leiterplatte zu entfernen.

Die Herstellung vollständig bestückter gedruckter Leiterplatten, einschließlich der Schritte des Drukkcns. des Bohrens, des Einsetzens der Anschlußleitungen, des Fluxens und des 1 .ötens ist bei Massenherstellungsanlagen vollständig automatisiert. Bis jetzt konnten die Reinigungsvorrichtungen, die an eine derartige automatische Hießbandherstellung angepaßt waren oder in dieselbe eingefügt waren, nur zu einem sehr geringen Maß an Sauberkeit führen. Während ein derartig geringes Maß an Sauberkeit bei einigen Arten von gedruckten Leiterplatten mittlerer Qualität noch annehmbar sein mag, so erfordern gedruckte Leiterplatten hoher Qualität eine zusätzliche Reinigung viii Hand, die zu hohen Herstellungskosten und Hcrstelliingszeiten führt

Mehrere Arien von Reinigungsvorrichtungen sind entweder schon auf dem Markt oder werden für den Eigenbedarf von Herstellern elektronischer Bauelemente gebaut. Unter diesen verschiedenartigen Vorrichtungen befinden sich auch die als Wcllcnreiniger bekannten. Bei Wcllenrcinigern ist es erforderlich, die gedruckten Leiterplatten in Rahmen oder in sogenannten Fingerförderern zu hallen. Die Leiterplatten werden in langsam bewegte Wasser- oder Lösungsmiüelwellen getaucht. Auf Grund der geringen Vorbcibewegungsgeschwindigkeilen und der begrenzten

Eintauchzeiten ergeben sich lediglich mittlere Reinheitsgrade, und insbesondere diejenigen Stellen der gedruckten Leiterplatten, an denen diese gehalten werden, sind oft nicht ordentlich gereinigt. Außerdem ist der Verlust an Lösungsmittel sehr hoch.

Bei einem anderen Typ von Reinigungsvorrichtung kommt iine Kombination von Bürsten und Wellen zur Anwendung. Zusätzlich zu langsam bewegten Wasser- oder Reinigungsmittelwellen sind bei diesen Reinigungsvorrichtungen Bürsten vorgesehen, durch die das Reinigen der Unterseite der gedruckten Leiterplatten verbessert werden soll. Bei diesen Arten von Reinigungsvorrichtungen ergibt sich zwar eine leichte Verbesserung der Reinigungswirkung bei der Unterseite der gedruckten Leiterplatten, die Oberseite derselben und die Stellen, an denen die Leiterplatten gehalten werden, werden jedoch auch hier nicht ordentlich gereinigt.

Eine weitere Art von Reinigungsvorrichtung ist der Sprühreiniger, bei dem die Leiterplatten aui horizontal verlaufenden oder leicht geneigten Siebförderbändern durch das Reinigungsmittel hindurchgeführt werden und von oben und unten mit Wasser oder Lösungsmittel besprüht werden. Ein grundsätzliches Problem macht diesen dritten Typ von Reinigungsvorrichtung weitgehend wirkungslos. Um gute Reinigungsergebnisse erzielen zu können, muß ein kräftig aufprallender Strahl hoher Geschwindigkeit verwendet werden, der direkt auf die gesamten zu reinigenden Oberflächen, auch unterhalb der Bauelemente treffen sollte. Zu den Gründen, aus denen bei bekannten Sprühreinigern diese Bedingungen nicht erfüllt werden, gehören folgende:

1. Die Leiterplatten liegen auf dem Sieb und werden nicht gehalten, so daß sie von jeder Art von Sprühstrahlen großer Aufprallkraft weggeschleudert werden. Die Folge hiervon ist, daß nur •nit sehr begrenzter Sprühkraft gearbeitet werden kann, was auch dementsprechende Endergebnisse zur Folge hat.

2. Wenn das Sprühsystem Zerstäuberdüsen aufweist, wird der größte Teil der Sprühenergie für das Zerstäuben verbraucht. Außerdem werden die winzigen Tröpfchen von der die gedruckten Leiterplatten bedeckenden Flüssigkeitsschicht absorbiert; ihre Aufprallkraft reicht nämlich nicht aus, um bis zu den zu reinigenden Oberflächen durchzudringen. Solche Sprühsysteme haben insbesondere um und unter den Bauelementen keine Wirksamkeit.

3. Wenn mit Löchern versehene Sprührohre verwendet werden, die die Strahlen unter Winkeln von 3<;"-45" bezogen auf die Horizontale auftreffen lassen, können diese nur zusammen mit sehr niedrigen Drücken zur Anwendung kommen, da sie andererseits die gedruckte Leiterplatte auf dem Siebförderband herumschleudern wurden. Außerdem haben sie den weiteren Nachteil, daß sie sieh überlappen.

Der unter 1. genannte Nachteil ist zwar bei einem anderen bekannten Reinigungsverfahren (US-PS 3421211) nicht vorhanden, da bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens die gedruckten Leiterplatten auf einer durchbrochenen Unterlage in Form eines Trae^erüstes dadurch festgehalten werden, daß sie in Rillen von Bestandteil desselben bildenden Qucrstiickcn eingeführt sind. Diese Art der Mefcstigung hat jedoch einerseits den Nachteil, daß zum Einführen der Platten eine relativ lange Zeit benötigt wird, und daß das Einführen nicht ohne weiteres mechanisiert und damit in einen Fließbandprozeß eingefügt werden kann, und andererseits den Nachteil,

"> daß die Ränder der Platten durch die Halterung al»gedeckt sind und dort daher nicht gereinigt werden können.

Es ist außerdem eine weitere Reinigungsvorrichtung in Form einer Industriespülmaschine bekannt

'" (US-PS 2250238), bei der zwar auf solche Halterungen für die zu reinigenden Gegenstände verzichtet ist, andererseits aber mit fächerförmigen Düsen gearbeitet wird, um eine Turbulenz des flüssigen Reinigungsmittels zu bewirken, die hier erwünscht ist, da Gegen- > stände der verschiedensten Formen mit gekrümmten Oberflächen gereinigt werden nollen. Besondere Maßnahmen, durch die gewährleistet wird, daß die zu reinigenden Gegenstände »hre Lage auf der Unterlage beibehalten, erübrigen sich hier wegen des relativ

-" hohen Gewichts der zu reinigeiiden Gegenstände.

Neben den vorstehend erwähnten Reinigungsvorrichtungen gibt es noch Ultraschallreiniger in verschiedenen Ausführungsformen, die, wenn sie richtig eingesetzt werden, sehr wirkungsvoll sind.

·!"' Diese Vorrichtungen arbeiten jedoch sehr langsam und können nicht im Fließbandbetrieb verwendet werden, so daß die Arbeitskosten hoch sind und die Ergebnisse von der Zuverlässigkeit der Bedienungsperson abhängen.

*<) Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Reinigungsverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben anzugeben, mit deren Hilfe die Nachteile der bekannten, vorstehend erwähnten Reinigungsvorrichtungen vermieden werden können,

Ii und die im Zuge einer Fließbandproduktion zu verwenden sind und dabei eine gute Reinigungswirkung bei leichter Handhabung und geringem Aufwand gewährleisten.

Es soll hierbei insbesondere den nachfolgend zu-

iii sammengefaßten Anforderungen Rechnung getragen sein:

1. Es muß ein mechanisch bewirktes Arretieren der gedruckten Leiterplatte an dem sich bewegenden Siebförderband vermieden werden, damit die

ti Ober- und Unterseiten der Leiterplatten in ihrer

Gesamtheit vom Reinigungsvorgang betroffen werden.

2. Die gedruckten Leiterplatten müssen fest auf der Oberfläche des die Auflage bildenden Förder-

>ii bandes gebalten sein, während Strahlen hoher

Geschwindigkeit auf sie auftreffen, ohne daß sie weggeschleudert werden

3. F.s muß ein Reinigiingsmiticlstrahl verwendet wcrdcii. der in der Lage ist, dK: die gedruckten

ν« Leiterplatten bedeckende Flussigkcitsschicht /u

durchdringen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß ungeachtet der Tatsache, daß die FluBmittclrückstiindc auf der Unterseite der gedruckten Leiterplatten ein Mchr-

Wi fachcs derjenigen auf der Oberseite der Leiterplatten betragen, die Unterseite relativ leicht zu reinigen ist, weil sich dort keine darüberliegeiidc Flüssigkeitsschicht befindet und daher der Sprühstrahl die Lcitcrplattcnflächc ohne wcile-

>,·, res erreichen kann Hin/.ukotnmi, daß sich dorl

auch keine Bauelemente befinden, die '.!on Sprühstrahl behindern könnten.
■4. Rs muß ein Strahl von RcMiigiingsflüssigkcit vor-

handcn sein, der in der Lage ist. die Zwischenräume unter den Bauelementen auf der Oberseite der gedruckten Leiterplatte zu durchdringen.

5. Es muß vermieden werden, daß es während des Reinigungsvorganges zur Bildung von Spritzern und zu einer Nebelbildung kommt, da sich hierdurch außerordentlich große Lösungsmittelverluste ergeben.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reinigungsflüssigkeit in Form von kompakten und kohärenten Strahlen hoher Geschwindigkeit unter rechtem Winkel auf die Flächen der nur unter Schwerkraftwirkung auf der Unterlage gehaltenen Leiterplatten gerichtet wird, wobei die von oben kommenden Strahlen in einem Verteilungsbereich, der in Richtung der Leiterplattenbewegung größer als der Verteilungsbereich der von unten kommenden Strahlen ist und diesen vollständig überdeckt, und mit einer Aufprallenergie auftreffen, die diejenige der von unten kommenden Strahlen überwiegt, und daß die Leiterplatten während ihres Durchlaufs durch den Strahlenbereich in bezug auf die Unterlage verschoben werden.

Der Reinigungsvorgang findet in einem Druckbehälter statt, der außer einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung für das endlose Siebförderband und die auf ihm befindlichen gedruckten Leiterplatten allseitig geschlossen ist. Wenn eine gedruckte Leiterplatte in den Druckbehälter eintritt, wird sie zunächst von den nach unten gerichteten Strahlen hoher Geschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit erfaßt, bevor die nach oben gerichteten Reinigungsflüssigkeitsstrahlen an ihr angreifen. In entsprechender Weise ist das Ausgesetztsein der Unterseite der gedruckten Leiterplatte den nach oben gerichteten Strahlen gegenüber beendet, bevor die Leiterplatte aus dem Einflußbereich der nach unten auf die Oberseite gerichteten Strahlen gelangt, womit ein sicheres Anhaften der gedruckten

leistet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zu dessen Durchführung ist besonders zur Verwendung in der Fließbandherstellung von gedruckten Leiterplatten geeignet. Ein weiterer Vorteil, den die Erfindung mit sich bringt, besteht darin, daß zum Festhalten der gedruckten Leiterplatten auf der perforierten Auflage während des Reinigungsvorganges keine Halteelementc erforderlich sind, da das Anhaften entweder unter Schwerkraftwirkung oder unter der Wirkung des auf die Oberseite der Platten ausgeübten hydraulischen Druckes bewirkt wird.

Durch das Verschieben der Leiterplatten während des Durchlaufs durch den Strahlenbereich in bezug auf die Unterlage ist dafür gesorgt, daß sämtliche Teile der Leiterplattenunterseite im Zuge des Reinigungsvorganges vom Reinigungsmittelstrahl erreicht werden und daß nicht einzelne Teile dauernd durch die Unterlage abgedeckt werden.

Gemäß weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird dieses Verfahren in aufeinanderfolgenden Stufen unter Verwendung verschiedenartiger Reinigungsflussigkeiten bei jeweils denselben durch die Stufen hindurch bewegten Leiterplatten durchgeführt. Es wird aiso hier die durch die erfindungsgemäßer. Merkmale bedingte Eignung für einen Fließbandbetrieb ausgenutzt, um eine Reinigung gelöteter, gedruckter leiterplatten den praktischen Bedürfnissen entsprechend in einfacher Weise durchzuführen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei mit der Auslaßseite einer Hoch-"' druckpumpe für die Reinigungsflüssigkeit verbundene Verteilerköpfe sowie als Unterlage für die gedruckten Leiterplatten ein endloses, über Transportrollen horizontal bewegtes Siebförderband aufweist, daß die Verteilerköpfe an der Oberseite bzw. an der Unterseite des Förderbandes parallel zu diesem verlaufend angeordnet sind, daß der obere Verteilerkopf in Förderbandbewegungsrichtung eine größere Ausdehnungaufweist als der untere Verteilerkopf und diesem gegenüber mittig angeordnet ist, daß beide Verteiler-

¹' köpfe jeweils eine ebene, dem Förderband zugekehrte Wandfläche haben, die eine Vielzahl von in FördcrbandbewegunKsrichtunß gestaffelten, nahe beieinanderliegenden und mit dem Verteilerkopfinnenraum verbundenen Verteilerdüsen tragen, deren Sprühach-

-'" sen senkrecht zu der Oberseite bzw. Unterseite des Förderbandes stehen, und daß Mittel zum Parallel verschieben der Leiterplatten auf dem Förderband vorgesehen sind.

Die Prinzipien der Erfindung werden nachstehend

• an Hand eines typischen Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Querschnitt durch eine typische gedruckte Leiterplatte mit an ihren gedruckten Leiter- ^;i1 zügen befestigten elektronischen Bauelementen,

Fig 2 einen Teilschnitt durch einen Druckbehälter, der eine Düse zeigt, mit deren Hilfe ein kohärenter oder kompakter Strahl von Reinigungsflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit gegen die Oberseite einer ge-

• druckten Leiterplatte gerichtet wird, wie sie in Fig I gezeigt ist,

Fig. 3 die schematische Ansicht einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung, die Bestandteil eines Fließbandes zur Herstellung gedruckter Leiter-"■ platten ist.

der die kompakten oder kohärenten Strahlen hoher Geschwindigkeit erzeugenden Düsen zeigt,

Fig. 5 eine Ansicht, die derjenigen der Fig. 3 äh-

'"' nelt. jedoch der Erläuterung einer Mehrstufenreinigung dient.

Inder Fig. I ist eine gedruckte Leiterplatte 10dargestellt, auf deren Unterseite sich gedruckte Leitungs-/uge 11 befinden und deren Oberseite ebenfalls ge-■ druckte Leitungszüge tragen kann. Die gedruckte Leiterplatte 10 ist darüber hinaus mit sie durchsetzenden Offnungen 12 versehen. Elektronische Schaltkreiselemente, die mit 15 bezeichnet sind, werden in der Weise mit der gedruckten Leiterplatte verbunden,

v> daß ihre Anschlußleitungen 16 durch die öffnungen 12gesteckt werden und dann mit den gedruckten Leitungszugen verlötet werden, wie dies bei 13 angedeutet ist. Typische elektronische Bauelemente, die auf einer derartigen gedruckten Leiterplatte angebracht

mi werden, sind Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten, Transistoren und dergleichen. Wie vorstehend erwähnt, wird nach dem Einsetzen der Anschlußleitungen 16 der Bauelemente in die öffnungen 12 die Unterseite der gedruckten Leiterplatte IO mit FIuB-

·,-. mittel überzogen, dann vorerwärmt, um das Losungsmittel des Flußmittels verdampfen zu lassen und um einen Hilzestoß zu vermeiden. Die vorerwärmte gedruckte Leiterplatte wird dann mit dem flüssigen Lot-

mittel in Berührung gebracht, wozu sie /.. IJ. an einer stellenden Welle derartigen flüssigen Lot mittels vorbeigcfiihrl wird. Das Überziehen mit Flußmittel kann auch dadurch zustande gebracht werden, daß die gedruckte Leiterplatte mit einer stehenden Welle flüssigen Flußmittels in Berührung gebracht wird. Das heiUo Lötmittel heizt die gedruckten Leitungszüge und die Anschlußleitungen weiter auf, wodurch das Flußmittel, gefolgt von dem Lötmittel, durch die Öffnungen 12 hindurchgctrienen wird, so daß schließlich die Anschlußleitungen mit den gedruckten Leitungs-/ügen verlötet sind. Wenn der Lötvorgang beendet ist, sind sowohl die Ober- als auch die Unterseite der gedruckten Leiterplatte mit Flußmittclrückständcn bedeckt, die später zu Korrosionen führen können, oder aber wegen der Möglichkeit des Entstehens von Kriechströmen Schwierigkeiten bereiten können, so dab eine gründliche keinigung der Ober- und ί inicrscite der Leiterplatte 10 erforderlich ist.

Der Reinigungsvorgang mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich am besten an Hand der I-ig. 2 erläutern, die den Reinigungsvorgang der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10 demonstriert. Ein obenliegcnder Druckbehälter 20A ist mit einer Einlaßöffnung 21 versehen, der durch eine geeignete Pumpe, wie sie weiter unten noch beschrieben werden wird, unter hohem Druck Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird Der obcnlicgendc Druckbehälter 20/1 weist im wesentlichen rcchteckförmigcn Querschnitt auf und entspricht in seiner Breite derjenigen der zu reinigenden gedruckten Leiterplatte, seine Länge beträgt ein Vielfaches der Länge gedruckter Leiterplatten. Die untere Wand 22 dieses obenliegenden Druckbehälters 20/4 weist eine große Zahl von mit Gewinde versehenen Öffnungen auf, die, wie noch erläutert werden wird, in einem bestimmten Muster angeordnet sind. In jede dieser Öffnungen ist eine Düse 23 eingeschraubt, die so ausgebildet ist, daß mit ihrer Hilfe unter großer Geschwindigkeit ein kohärenter Strahl von Reinigungsflüssigkeit unter einem rechten Winkel auf die Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10 gerichtet werden kann. Die mit 25 bezeichneten Strahlen durchdringen auf Grund ihrer hohen Aufprallencrgic die die Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10 überlagernde Flüssigkeitsschicht 26 und breiten sich dann in horizontaler Richtung aus, um an die Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 zu gelangen.

Aus den Fig. 1 und 2 erkennt man. daß wenigstens einige der elektronischen Bauelemente 15 einen geringen Abstand von der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 aufweisen, in dem sie von ihren Anschlußleitungen 16 getragen werden. Wenn der sich in horizontaler Richtung ausbreitende, von den Strahlen 10 ausgehende RcinigungsmittelfluB auf ein Schaltelement 15 auftrifft, das einem horizontal verlaufenden Ruß einen Widerstand entgegensetzt, wird die hohe Aufprallcncrgie in Druckenergie umgewandelt, so daß ein Strom sich unter den Bauelementen IS entlang bewegenden Reinigungsmittels ausgebildet wird, der für einen guten Reinigungseffekt sorgt. Wie nachstehend im einzelnen erläutert werden wird, sind die Düsen 23 so ausgelegt, daß einerseits jedes Bauelement an seiner Oberseite von mehreren Strahlen tier kohärenten Reinigungsflüssigkeit direkt getroffen, wird, und daß andererseits mehrere Strahlen an den Bauelementen entlang verlaufen, so daß sich sowohl «-■in Rcinigungscffck« unterhalb der Bauelemente als auch auf dem verbleibenden Teil der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 ergibt. Die Fig. 2 dient, wie angegeben, der Beschreibung des Reinigungsvorganges bei der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 10, es sei jedoch bemerkt, daß sich im wesentlichen dieselben Vorgänge bei der Keinigung der Unterseite der gedruckten Leiterplatte 10 abspielen.

Die Fig. 3 zeigt eine einzige, die Erfindung verkörpernde Reinigungsstufe, die Bestandteil eines Produktionsbandes für die Herstellung von gedruckten Leiterplatten ist. Die gedruckten Leiterplatten werden in der obenerwähnten Weise in einer geeigneten Flux- und Löteinheit 27 mit Flußmittel versehen und gelötet. Diese Einheit kann von der im US-Patent 3386 166, veröffentlicht am 4. September 1968 beschriebenen Art sein. Die gedruckten Leiterplatten werden über eine geeignete Rutsche 28 an ein endloses Siebiörderbanu 30 weiicigegeben. Die Ai'iiicfcirichtung der gedruckten Leiterplatten ist durch den Pfeil 31 angezeigt. Das endlose Siebförderband 30 wird über obere und untere Stützrollen 32 und 33 hinweggezogen und bewegt sich in Richtung des Pfeiles 34. Die relative Lage der Rollen ist derart, daß das Förderband 30 in seiner oberen Bahn im wesentlichen waagerecht verläuft. Diese obere Bahn erstreckt sich in waagerechter Richtung durch eine mit 35 bezeichnete Rciiiigungseinheit hindurch, zu der im wesentlichen ein rechteckförmiger Behälter 36 gehört, der außer einer Einlaßöffnung 37 für das Band und gedruckte Leiterplatten an der einen Stirnwand und einer entsprechenden Auslaßöffnung 38 in der gegenüberliegenden Wand im wesentlichen geschlossen ist. In der Nachbarschaft der Einlaßöffnung 37 und der Auslaßöffnung 38 sind Luftdüsen 40 vorgesehen, mit deren Hilfe an diesen öffnungen Luftvorhänge erzielt werden, um die Neigung zum Spritzen und zur Dunstbildung zu verringern.

Der obenliegende Druckbehälter 20/1 bzw. der untenliegende Druckbehälter 20 B sind so innerhalb des Behälters 36 gehalten, daß sie sich parallel zum oberen Verlauf des Förderbandes 30 und parallel zueinander erstrecken, wobei sie im wesentlichen gleichweit von der Oberseite bzw. der Unterseite des Förderbandes 30 entfernt sind. Die Druckbehälter 20/1 und 20 B sind so ausgebildet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. der obenliegcnde Druckbehälter 20/1 ist jedoch wesentlich länger als der untere Druckbehälter 20 B, der der Länge nach mittig zum oberen Druckbehälter 20/1 angeordnet ist. Der Sinn dieser besonderen Anordnungsart wird nachstehend noch näher erläutert.

Im Verlauf des Reinigungsvorganges wird der Behälter 36 auf ein geeignetes Niveau mit Reinigungsflüssigkeit 41 gefüllt. In Abhängigkeit von der Ordnung der betreffenden Reinigungsstufe innerhalb des Reinigungsprozesses und von den bei der Bearbeitung der gedruckten Leiterplatte verwendeten Flußmittel kann es sich bei der Reinigungsflüssigkeit um ein biologisch abbaubares Lösungsmittel, um ein neutralisierendes Mittel oder um Wasser handeln. Bei der in Fig. 3 dargestellten Reinigungsstufe wird die Reinigungsflüssigkeit 41 vom Boden des Behälters 36 aus einer Hochdruckpumpe 45 zugeführt, die es über eine Zufuhrleitung 43 und Ventile 44 an die Druckbehälter 20/1 und 20 B weitergibt, von denen aus es in Form von scitüch voneinander nur wenig beabstandeten kohärenten Strahlen 25 A und 25 B hoher Geschwindigkeit verteilt wird. Diese Strahlen sind in rechtem Winkel auf die Oberflächen der gedruckten leiterplatten

gerichtet. Wenn ein Strahl 25/1 oder 2SW auf eine Oherfläche der gedruckten Leiterplatte auftrifft, wird er in einen sich schnell der Oberfläche entlang in jeder Richtung ausbreitenden Film umgewandelt, der an dieser Oberfläche anhaftet. Dieser Film bewirkt einen Reinigungsvergang, in dessen Verlauf die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit abgeführt und frische Reinigungsflüssigkeit kontinuierlich nachgeliefert wird. Die Reinigungsflüssigkeit, die an der Oberfläche der Leiterplatte anhaftet, dringt auch in die Zwischenräume zwischen der Platte und den Bauteilen ein und reinigt die abgedeckten Oberflächenteile und die Ritzen.

Wenn die gedruckten Leiterplatten auf dem endlosen Siebförderband 30 in den Behälter 36 eintreten, werden sie gleich den kohärenten, kompakten Strahlen 25/4 ausgesetzt, die gegen ihre Oberfläche gerichdurch die Leitung 42 und durch ein mit dieser verbundenes aber nicht dargestelltes Ventil fließen lassen kann. Die Deckenwandung des Behälters kann abnehmbar ausgebildet sein, so daß es möglich ist, eine gründliche Reinigung des Inneren vorzunehmen, nachdem die Reinigungsflüssigkeit entfernt worden ist. Ein Verlust an Reinigungsflüssigkeit kann durch Hinzufügen zusätzlicher Reinigungsflüssigkeit über eine geeignete, normalerweise geschlossene öffnung oder über entweder die Hinlaßöffnung 37 oder die Auslaßöffnung 38 ausgeglichen werden. Die gründlich gereinigten, gedruckten Leiterplatten, die die Reinigungsstufe 35 auf dem endlosen Siebförderband 30 verlassen, werden im Falle eines Einstufenbetricces längs einer geneigten Abfuhrrutsche 45 abgegeben. In der Fig. 4 ist die Anordnung der Vielzahl von

terplatten fest gegen das endlose Siebförderband 30. Etwas später treffen die von dem unteren Druckbehälter 20B ausgehenden kompakten und kohärenten Strahlen 25 B mit großer Geschwindigkeit auf die Unterflächen der gedruckten Leiterplatte. Diese unteren Strahlen haben keinerlei störenden Einfluß auf die gedruckten Leiterplatten, da diese von den nach unten gegen die Leiterplatten gerichteten Strahlen 25/1 fest gegen das endlose Siebförderband 30 gehalten werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Leiterplatten aus dem Einflußbereich der Strahlen 25 B austreten, bevor sie denjenigen der Strahlen 25 A verlassen, so daß die Leiterplatten bei ihrer Bewegung auf die Auslaßöffnung 38 zu fest gegen das endlose Siebförderband 30 gehalten werden.

Die relativ feinen netzartigen Bestandteile des endlosen Siebförderbandes 30 hindern die unteren Strahlen 25 B daran, auf der gesamten unteren Fläche der gedruckten Leiterplatten 10 aufzutreffen. Um zu vermeiden, daß die Bereiche der gedruckten Leiterplatten, die mit den siebbildenden Bestandteilen des endlosen Bandes 30 direkt in Berührung stehen, den nach oben gerichteten kohärenten und kompakten Strahlen 25 B überhaupt nicht ausgesetzt sind, wird das Förderband 30 in seinem oberen, den Behälter 36 durchsetzenden Verlauf über Rollen 46 geführt, die auf Wellen 47 exzentrisch gelagert sind und an der Bandunterseite angreifen. Wegen der exzentrischen Lagerung dieser Rollen wird das Förderband im Bereich der Verteilerköpfe in kleine Vibrationsbewegungen versetzt, die zusammen mit der gleichzeitigen Fortbewegung des Bandes in Förderrichtung dazu führen, daß die gedruckten Leiterplatten 10 auf dem Förderband kleine Parallelverschiebungen erfahren. Damit werden auch jene ursprünglich durch die siebbildenden Teile des Förderbandes abgedeckten Bereiche den von unten kommenden Reinigungsmittelstrahlen ausgesetzt.

In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Reinigungsflüssigkeit mit Hilfe der Pumpe 45 und der Leitungen 42 und 43 zu einem Kreislauf veranlaßt wird. Es handelt sich hierbei lediglich um ein Ausführungsbeispiel, da die Reinigungsflüssigkeit ebensogut den Druckbehältern 20/1 und 20ß über die Zuführungsleitung 43 durch eine Pumpe 45 zugeführt werden könnte, die mit einem besonderen Reinigungsn-üssigkciisbehäUer verbunden ist. In einigen Fällen wäre diese Anordnung von Vorteil. Der behälter 36 ist mit einem Abflußspund oder einem entsprechenden O.'gan versehen, mit dessen Hilfe man die Flüssigkeit aus dem Behälter abfließen lassen kann oder :n 25 zn

bringen. Die Düsen 23 sind über die Breite des endlosen Förderbandes 30 in aufeinanderfolgenden Reihen angeordnet, wobei sie sowohl in Bewegungsrichtung des Bandes als auch quer zum Band um etwa 2,5 cm voneinander beabstandet sind. Um die Ausbildung eines wirksamen Reinigungsflusses zu ermöglichen, sind die Düsen von Reihe zu Reihe um etwa 0,3 cm versetzt, so daß die gedruckte Leiterplatte durch die Strahlen 25/1 und 25fl vollkommen erfaßt wird. Die Anzahl der in der Reinigungsvorrichtung 35 verwendeten Düsen hängt von der Menge der Rückstände auf den angelieferten gedruckten Schaltungsplatten und von der Geschwindigkeit des endlosen Siebförderbandes 30 ab, das in irgendeiner geeigneten Weise, wie z. B. durch einen Motor, angetrieben sein kann, der mit einer oder mit mehreren der Rollen 32 oder 33 in Wirk verbindung steht. Die Einheit 35 ist darüber hinaus mit Auslaßöffnungen versehen, die im Zusammenhang mit der Überwachung und Wartung, mit Abflußventilen, Überlauf- und Steuerverbindungen eine Rolle spielen. Während bei der in Fig. 3 etwas schematisch dargestellten Zirkulationsanordnung die Pumpe 45 außerhalb des Behälters 36 befindlich dargestellt ist, würde man in der Praxis eine Reinigungsstufe mit zirkulierendem Reinigungsmittel mit in der Flüssigkeit befindlich stehenden Pumpen ohne Stopfbüchse versehen, um ein Tropfen zu vermeiden. Diese Pumpen wären dann auch mit großen und leicht auswechselbaren Filtern verschen. Die Geschwindigkeit der Strahlen 25/1 und 25 ß kann auf eine Geschwindigkeit von ungefähr 20 cm pro Sekunde bzw. auf 1200 m pro Minute eingestellt werden.

In der Fig. 5 ist eine typische mehrstufige Reinigungsvorrichtung dargestellt, die fünf Stufen 35-1 bis 35-5 aufweist. In einem derartigen Falle erstreckt sich das Förderband 30 über alle die Stufen hinweg, bevor es in entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird. Die Eingangsstufc 35-1 übernimmt die mit Flußmittel versehene und gelötete gedruckte Leiterplatte 10 mit den auf ihr befindlichen Bauelementen 15 von der Vorrichtung 27 zum Fluxcn und Löten und zwar mittels der Rutsche 28, der entlang die gedruckten Leiterplatten auf das endlose Siebförderband 30 gleiten. Die Stufe 35-1 gleicht im wesentlichen der im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen, ihr Behälter 36 ist mit dem erforderlichen Reinigungsmittel gefüllt, das nach llersteilervorschriii verdünnt und auf eine Temperatur erhitzt ist, die um 40 bis 50° unter dem normalerweise erforderlichen Wert liegt. Für die Wirksamkeit des besonderen Düsensystems sind hör«. Temperaturen nicht erforderlich.

Die gedruckten Leiterplatten, die die Eingangsstufc 35-1 auf dem endlosen Siebförderband 30 verlassen, gelangen dann in die zweite Stufe 35-2, in der sie nach einem Waschvorgang mit einem Lösungsmittel oder ähnlichen Mittel in der Stufe 35-1 einem weiteren gründlichen Waschvorgang unterzogen werden, um die Lösungsmittelrückstände von den Plattenoberflächen und aus den Ritzen zu entfernen. Die Stufe 35-2 ist im wesentlichen genauso wie die Stufe 35-1 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß sie mit zum Waschen verwendeten Wasser gefüllt ist, und daß Verluste in ihrem Wasserkreislauf durch zum Spülen verwendetes Wasser, das von der Stufe 35-3 kommt, ergänzt wird. Als Altern itivlösung hierzu könnte der Stufe 35-2 dauernd durch die Pumpe 45 frisches Wasser nachgeliefert werden. Der Wasser-Waschvorgang wird mit Hilfe vuiii'rei Reihen von ulicien Diisci'i 23 iii'iu zwei Reihen von unteren Düsen 23 durchgeführt.

Die dritte Stufe 35-3 ist eine Spülstufe, die zwei Reihen von Düsen 23 aufwiest, von denen sich die eine oberhalb des endlosen Siebförderbandes 30 und die andere unterhalb-desselben befindet. Die Düsen werden mit Leitungswasser, weichem Wasser oder destilliertem Wasser versorgt. Die Aufgabe der Spiilstufe 35-3 besteht darin, das leicht verschmutzte Wasser des Kreislaufes, das an den Leiterplatten anhaftet, durch reines Wasser zu ersetzen. Die Spülwasserzufuhr ist mit dem Förderband gekoppelt und wird mit demselben in Beirieb gesetzt bzw. unterbrochen. Wenn es sich bei dem verwendeten Spülwcsser um destilliertes Wasser handelt, sind die Verteilerdüsen und Leitungen aus entsprechend widerstandsfähigen Materialien hergestellt.

Um soviel Spülwasser als möglich von den Leiterplatten zu entfernen und um das Trocknen zu erleichtern, werden die Leiterplatten dann durch die vierte Stufe 35-4 hindurchgerührt, in der fünf Reihen von Düsen angeordnet sind, die mit Preßluftqucllen in Verbindung stehen, wobei drei Reihen oberhalb der Leiterplatten und zwei Reihen unterhalb derselben angeordnet sind. Die Luftzufuhr ist ebenfalls mit dem Förderband gekoppelt, so daß sie einsetzt, wenn das Förderband sich zu bewegen beginnt, und unterbro-

O'iCi'i Wird, WCmm CS cii'iMciit.

Von der viertel, Stufe 35-4 aus werden die Leiterplatten <in eine letzte Stufe 35-5 weitergegeben, wo ihre beiden Seiten einem Strom elektrisch geheizter Luft ausgese'zt werden, deren Temperatur bis zu .12(1 C hinauf regelbar ist. Von der letzten Stufe 35-5 aus werden die gedruckten Leiterplatten 10 durch das endlose Siebförderband 30 an eine geneigte Abgaberutsche 48 weitergegeben, von der sie. gründlich gereinigt, von Hand oder mit Hilfe zusätzlicher Fördermittel entfernt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen gedruckter, mit Bauelementen bestückter und gelöteter Leiterplatten, in dessen Verlauf diese auf einer durchbrochenen Unterlage durch von oben und von unten auf sie gerichtete Strahlen einer Reinigungsflüssigkeit hindurchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet,daß die Reinigungsflüssigkeit in Form von kompakten und kohärenten Strahlen (25 A, 2SB) hoher Geschwindigkeit unter rechtem Winkel auf die Flächen der nur unter Schwerkraft-Wirkung auf der Unterlage (30) gehaltenen Leiterplatten (10) gerichtet wird, wobei die von oben kommenden Strahlen (25,4) in einem Verteilungsbereich, der in Richtung der Leiterplattenbewegung größer als der Verteilungsbereich der von unten kommenden Strahlen (25 ß) ist und diesen vollständig überdeckt, und mit einer Aufprallenergie auftreffen, die diejenige der von unten kommenden Strahlen (25 B) überwiegt, und daß die Leiterplatten (10) während ihres Durchlaufs durch den Strahlenbereich in bezug auf die Unterlage (30) verschoben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in aufeinanderfolgenden Stufen (35-1 bis 35-5) unter Verwendung verschiedenartiger Reinigungsflüssigkeiten bei jeweils dert ilben durch die Stufen hindurch bewegten Leiterplatte (JO) durchgeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei mit der Auslaßseite (43) einer Hochdruckpumpe (45) für die Reinigungsflüssigkeit (41) verbundene Verteilerköpfe (20/4, 205) sowie als Unterlage für die gedruckten Leiterplatten (10) ein endloses, über Transportrollen (32) horizontal bewegtes Siebförderband (30) aufweist, daß die Verteileiköpfe (20/1, 20ß) an der Oberseite bzw. an der Unterseite des Förderbandes (30) parallel zu diesem verlaufend angeordnet sind, daß der obere Verteilerkopf (20/4) in Förderbandbewegungsrichtung eine größere Ausdehnung aufweist als der untere Verteilerkopf (20S) und diesem gegenüber mittig angeordnet ist, daß beide Verteilerköpfe (2OA, 20ß) jeweils eine ebene, dem Förderband (30) zugekehrte Wandfläche (22) haben, die eine Vielzahl von in Förderbandbewegungsrichtung gestaffelten, nahe bcieinanderliegenden und mit dem Verteilerkopf innenraum verbundenen Verteilerdüsen (23) trafen, deren Sprühachsen senkrecht zu der Oberseite bzw. Unterseite des Förderbandes (30) stehen, und daß Mittel (46) zum Parallel verschieben der Leiterplatten auf dem Förderband vorgesehen sind.