本发明涉及改进的用来将干膜叠层板上的盖层除去的方法和装置。本发明特别适用于在制作印刷电路板的生产线中施覆干膜和对其进行处理。 在印刷电路板的制作中,典型地是将由一层可光敏成象的成分构成的钎料覆盖膜,施覆到印刷电路板的一面或两面上。让这个由一种光刻胶物质组成的光敏成象层暴露于其图形由膜板或线路原图给出的光化射线,然而,将光敏成象层在有机溶剂或水溶液中显影,将成象层的暴光部分或未暴光部分冲洗掉(这取决于光敏成象材料是正定的还是负定的),然后对留在表面上的部分用热和/或紫外光进行固化,比如,使之形成一层硬的永久性的钎料覆盖膜,用来保护印刷电路使之与电路板有同样长地寿命。
本领域中,一种已知的将一层光敏成象成分施覆到印刷电路板表面的已有技术方法是以液体形式施覆材料,然后或者待其干燥或者对材料进行部分固化处理,使其形成半稳定的膜层。
以干膜方式而不是以液体方式对印刷电路板施覆一光敏成象层,这有一些优点。尤其是,干膜没有有机溶剂,因此在工作场所没有这种危害,也不需要为防止有机溶剂蒸气弥散而用设置来保护直接工作环境和更广泛的环境。
典型地,干膜包括一个承载材料的盖层,这种材料略为柔软,但有足够的刚性以对覆在盖层一个表面上的那层光敏成分提供支承结构。盖层可由聚酯材料制成,比如由聚乙烯对酞酸盐(PET)制成,诸如以MELINEXR为商标的那种产品。
为了保护光敏成象层,以及为了使干膜能够卷曲,一般将光敏成象层的暴露表面用一诸如聚乙烯层之类的可除去的保护层来覆盖。这种干膜的一个品种由本申请受让者Morton International公司以LAMIAR DMR商标出售。
这种已有技术干膜的用法一般如下。在将保护性的聚乙烯层从光敏成象成分上除去之后,马上将干膜施覆到印刷电路板的表面上。这比如可利用自动化设备来实现,当干膜从卷筒上展开时自动化设备将保护层剥下并卷起来。将干膜施覆到电路板的表面上,使光敏成象层与板表面直接接触。利用热、真空和机械压力,使光敏成象层紧密地贴在板的表面上。
PET盖层仍保持覆盖着光敏成象层,保护光敏成象层使之不暴露于氧气和手拿时伤害。盖层也允许将一个图形或模板直接放在干膜顶上以便进行接触印刷,如果采用接触印刷的话(通常从获得最佳图象分辨度的观点来看是较佳的)。将干膜暴露于穿过PET盖层的有一定图形的光化射线。
然后除去PET盖层,以使显影剂能接触到暴光了的光敏成象层。根据光敏成象层的组份,光敏成象层可用有机溶剂、水溶液显影剂或半水溶液显影剂来显影。这里的半水溶液显影剂是指显影剂中含约90%或更多体积的水溶液,而其余的是诸如2-丁氧基乙醇及其他乙二醇乙醚之类的有机溶剂。光敏成象层可以是正定的,在这种情况下,暴光部分由显影剂除掉;或者也可以是负定的,此情况下,非暴光部分由显影剂除掉。大多数用来制备钎料覆盖膜的光敏成象层是负定的。大多数光敏成象成分层需要在显影后进行固化以使其变得硬且耐久,以起到钎料覆盖膜的作用。根据光敏成象层的成分,固化可用热和/或紫外光束进行。
印刷电路板几乎总是有不平的表面,其上的电路图线高出非导电材料板的表面。电路图线可以是蚀刻的金属层的保留部分或可以用板表面制成。最好是钎料覆盖膜,尤其是用光敏成象成分制成的钎料覆盖膜与电路板的表面形状相附贴。足以覆盖板表面和凸起的图线的附贴的钎料覆盖膜可使昂贵的光敏成象成分的用量为最少。
在一具有诸如印刷电路板上的电路图线之类的凸起区域的表面上施覆附贴的钎料覆盖膜的方法揭示了Leo Roos等人有美国专利4,889,790和F·J·Axon等人的美国专利4,992,354中,这些专利都转让给了本发明的受让人。其揭示内容在此作为参考。
这些专利中所揭示的方法及应用包括用一层干膜将形成钎料覆盖膜的光敏成象成分层施覆到印刷电路板上,在干膜中,有一中间层位于一承载膜或称为盖层与光敏成象层之间。干膜的这个中间层可选择成粘贴于交敏成象成分层,使之比对盖层粘得更牢,以允许或便于在将光敏成象成分层施覆到一印刷电路板后除去盖层,而中间层仍在光敏成象成分层上作为“顶罩”。这种顶罩是非胶粘材料,可与其他诸如用于接触印刷的线路原图之类的其他表面接触放置。顶罩也作为一氧气阻挡层,使光敏成象成分层能在除去盖层后不暴露地保留在印刷电路板上一段时间。
采用具有“中间层”或“顶罩”的干膜使上述专利中的方法成为可能。其每种情况中,都有一使之达到附贴的步骤,例如在除去盖层之后要用真空使之附贴。因为盖层是在附贴步骤之前除去的,因此可获得较好的附贴,在将薄的光敏成象成分层施覆到具有间隔很小的图线的板上时附贴得尤其好。由于顶罩可与接触印刷的原图直接接触,以及由于顶罩比盖层或称承载膜薄得多,从而它对分辨度的损害比盖层的要小得多,因而也能获得较好的分辨度。
为了形成一钎料覆盖膜,首先将保护性的聚乙烯层从干膜上剥离,并将光敏成象成分层的暴露表面施覆到印刷电路板的表面上。利用热、真空和机械压力将干膜层压到印刷电路板的表面上,部分地使光敏成象成分层附贴。在大约60秒之内,在印刷电路板和干膜还未明显冷却之前,除去干膜的盖层,从而光敏成象成分层和其上的顶罩能完全与印刷电路板的表面形状附贴并且基本上包封住图线。然后,使光敏成象成分层暴露于穿过顶罩的有一定图形的光化射线。用一种显影除去光敏成象成分层的暴光或未暴光部分,而使这一层的保留部分仍然是层压在电路板上。随后,对光敏成象成分层的留在电路板上的那部分用比如热和/或紫外光进行固化。
现将1990年8月7日授于Robert C.Stumpf等人的美国专利No.4,946,524中,揭示的内容在此引为参考,它揭示了将干膜钎料覆盖膜材料施覆到印刷电路板上的施覆器和施覆方法,同时允许对施覆了干膜的板进行拿动,抽出存在于干膜和板之间的空气,以及除去盖层。当在真空层压之前,在板的表面上覆盖有一松的膜层时,可方便地将存在于干膜和印刷电路板表面之间的空气抽出。为此,专利4,946,524的施覆器能将干膜粘在板的前边缘和后边缘上,而使干膜的中间部分松松地覆在其上。干膜是作为一在板表面的周边范围内切下来的分离的一片粘在板上的。为方便起见,将这种有松松地施覆到其表面上的干膜片的印刷电路板称作“预叠层板”。
在我的于1991年8月9日提交于意大利的编号为A000610的待批申请中,揭示了一种可在生产线系统中连续自动工作以便在热、真空和机械压力下将一光刻胶形成层施覆到其上已经松松地预叠了干膜的印刷电路板上的一种方法和装置,从而获得没有气泡且与诸如印刷电路板的电路图线的表面形状紧密附贴的叠层,其中,干膜是作为在印刷电路板表面范围内切下来的分离膜片松松地施覆在板上的。特点是,一个由两部分组成的传送或真空施覆器的一部分是端对端形式的两输入传送器,另一部分是一传送带和真空叠层器。传送带的特征是使用一个具有一孔的无端带,在施覆器处于真空叠层状态时,真空叠层器的移动式下台板通过此孔向上运动而与叠层器的上台板密封接触,印刷电路板就被叠压成层,并且无端带的上段的一部分是处于叠层器的真空室内。
上述方法和装置的结果是鼓舞人心的。但在采用这些方法和装置在生产线系统中进行连续自动工作时碰到了困难。特别是在将这种装置或者说这样一种连续工艺过程中的机器用于从叠层板上自动除去时盖层时困难更大。
除需要对盖层去除方法和装置进行改进处,还需要改进聚酯和光刻胶层之间的分离,改进去除动作以尽量减小损伤叠层板的可能性以及改进对聚酯废料的处理。
本发明的一个目的是提供一种用来将聚酯盖层从干膜叠层板上去除的改进的方法和装置。
本发明的另一个目的是提供一种可实用于从叠层板的一面或同时从其两面去除干膜的盖层的改进了的自动装置。
本发明的再一个目的是提供这样一种自动装置,它能够容易并且有效地从叠层板的一面侧或同时从其两面将干膜盖层去除,而又不损伤板。
本发明还有一个目的,就是提供一种除去叠层于板上的干膜的盖层的方法,其步骤包括:
(a)在压着一滚花装置的同时沿着干膜的一个边缘并与之接触地使滚花装置相对于板而运动;
(b)同时,跟随着滚花装置对着干膜的上述边缘吹第一股空气流,以便在此区域将盖层的一部分从干膜分开,以及
(c)将板传送至一抽吸辊,抽吸辊一与板的表面接触就开始转动,从而所述盖层的已经被从干膜的那一区域分离开的那一部分被抽吸辊吸住,并且随着抽吸辊的继续转动,盖层被完全从干膜上去除。
本发明还有一个目的,就是提供一种用来从叠层于板上的干膜上去除盖层的改进了的装置,这装置成套地包括:
一个滚花轮,
一个第一空气吹射器,
一个装置,在其压着滚花轮时就使滚花轮沿着所述干膜的边缘运动,同时驱使第一空气吹射器跟随着滚花轮对着所述干膜的边缘吹第一股空气流以在这一区域内将盖层的一部分从干膜上分离;
一个抽吸辊,以及
一个用来将板传送至抽吸辊的装置,抽吸辊一与板的表面接触就开始转动,从而所述盖层的已被从干膜的那一区域分离的那一部分被抽吸辊吸住,并且随着抽吸辊的继续转动,盖层被完全从干膜上去除。
为实现本发明的这些及其他目的,提供了一种自动化的聚酯盖层去除装置,其特点是提供了滚花轮运动与空气吹射装置的独特联合,它们在一单个行程中协同动作而将盖层的一个边缘从叠层板分离。空气吹射器设置得靠近滚花装置,每一侧有一个,它们由一可编程序逻辑控制器(PLC)来驱动,一次驱动一个。在滚花装置的行程中工作的那个空气吹射器是顺着行程方向“跟着”滚花轮装置的那一个。
以上述方式被从叠层板上分离的盖层边缘被一抽吸辊吸住并由一传动带系统传送到一送出系统。有一第二空气吹射器(其气流比与滚花装置联合动作的空气吹射器弱)来帮助吸住作用,即通过将盖层的已分离部分压抵在抽吸辊上来加强吸住作用。
当盖层完全离开传动带时,它以收卷起来的方式处于送出系统的筒道内。由用于抽出抽吸辊内的空气的风机把有压力的空气流吹入这一筒道内,此空气流或者叫做“风”足以迫使卷起来的盖层进入废物箱而离开盖层去除装置。
一位于传动带系统内的检查系统判断出是否一面的或两面的盖层还没有从每一后续的板上去除。如发现板上的盖层没有除去,PLC就工作,以便由位于输出从动辊上的气动系统将此板废除。
本发明的各种新颖特征在后附的并构成本说明书的一部分的权利要求书中详细指出为了更好地理解本发明,它的工作优点以及使用它能达到的具体目的,请参看说明本发明的几个较佳实施例的附图和描述。
为描述本发明,详细的描述是结合附图进行的,附图构成说明书的一部分,相似部分用同样的标号表示。其中:
图1是本发明的用于从叠层板上除去盖层的装置的立体图;
图2是放大的局部立体图,显示了每次一块地将叠层板送入这一装置并且使它们每个依次抵到水平挡板上面对齐的输入传送系统;
图2A是用来对图2中的挡板进行垂直调整的调整螺母;
图3是显示用于叠层板的抓取系统以及一滚花装置的立体图,滚花装置由一气动缸从去除装置的水平轴线上的一侧传动到其另一侧;
图4显示了滚花装置和空气吹射器,它们协同动作以将叠层板的聚酯盖层的内边缘或前边缘从其上的光敏成象层分离开;
图5和图6显示出,在滚花行程过程中工作的那个空气吹射器是沿着行程方向跟随滚花装置的轮子的;
图7和图8显示出已在前边缘被从板上分离的叠层板的盖层是如何被抽吸辊吸住并传送到驱动带系统的;
图9是与图1相似的装置的立体图,但比例较小,显示了吹气及排气系统;
图10是沿图9中的10-10线剖取的局部示图,显示了用于聚酯盖层废料的传动带系统及送出系统;
图11是从后侧观察的盖层去除装置的立体图。
参看各附图,本发明的用来将盖层从叠层板上自动去除的装置或更精确地说是机器用标号2表示。如图1至3所示,装置2包括一传送机构4,用来一个一个地使每个接连的叠层板6从分别与待去除的盖层8和10相关的顶表面和底表面移向或移离装置2。传送机构4包括输入从动辊12和输出从动辊14,从动辊12位于装置2的入口处或称输入侧,从动辊14位于其出口处或称输出侧。
由于叠层板6一般两侧上都叠压有干膜,且每侧干膜上都有需要去除的盖层,因此,装置2的结构是对称于传送机构4的传送轴线的。为了说明简单,这里的描述主要针对图2所示的装置2的上半部分结构,尽管有时也要对下半部分作具体描述。
装置2还包括一细长的可设定的前缘对齐机构16(下称“挡板”),以及一夹持板的系统18。而且,装置2包括一滚花装置或机构20、一对细长的抽吸辊22和24,一对传动带系统26和28,一对送出系统30和32,以及一包括配电箱的机架34和包括下面将要描述的排气机构或风机的致动器。
如图11所示,装置2还包括一叠层压板报废系统36。报废系统36设置成与输出从动轮14为协动关系,从动轮14的横向动作就废掉盖层没有去除的板。在图11中,传送带系统26和28以及送出系统30和32,连同一块叠层板6都表示得更详细,可以看出,盖层,亦即顶层8和底层10已被去除,并正在从输出从动轮14上离开装置2。
在装置2的运行中,如图2所示,需要从其顶表面及底表面分别去除盖层8和10的叠层板由输入从动辊12以一比如为1-3米/分的可调速度送入装置2。在本发明的一个实施例中,叠层板6的尺寸应在0.1-5毫米厚、200×200毫米-650×650毫米的长和宽。叠层板6运动到碰到挡板16上并停住。然而,由于输入传动辊14的连续旋转,板6的前边缘移动到与装置2的水平轴线38-38对齐。装置2的垂直轴线40-40基本与水平轴线38-38垂直。
用图2A所示的螺母42以图2中的箭头41所示在垂直轴线40-40上可垂直地手动调节挡板16,以1毫米的步长,最大行程为10毫米,垂直调节挡板16的目的是使叠层板6停止时使得其上的干膜的前边缘处于或靠近于滚花机构20的轮子50处。干膜可以是从板的前边缘的最边上(前缘70毫米处)开始就叠压在板上,或者在距前边缘最大为10毫米(前缘10毫米)处叠压在板上。
叠层板6在与装置2的水平轴38-38对齐后,由板夹紧系统18的部件19的如箭头43所示的向上运动夹住并夹持在对齐位置上。一达到这一状态,挡板16就被如图3及箭头45所示向下驱动,从而产生一间隔或路径,通过此间隔或路径,滚花机构20可横向地移过板6和装置2。然后,滚花机构20由一致动器比如一气动缸装置(未示)驱动并如箭头47所示从装置2的一侧沿水平轴线38-38行走到另一侧。滚花机构20向另一方向的运动如箭头49所示。在其每个方向的运动过程中,滚花机构20都在适当的压力下接合亦即接触板6前边缘两侧(上侧和下侧)的起始2-3mm处,在其两侧上形成细长刻痕,刻痕将盖层8和10的分别相关的前边缘从板的上下面表面上分别分离开。
同时,如图4所示,一空气吹射器46靠近滚花机构20的滚花轮50并以跟随的方式设置,此吹射器46可确定无疑地对着板的前边缘吹第一股空气流,将板的上表面上的盖层8的前边缘9的最初20-30毫米吹起来。在执行此操作时,滚花轮50和空气吹射器46是在板的一单个横向行程中一起动作的。
弹簧52使滚花机构20的轮子50压抵着叠层板6。这样,就不需要调整轮子50的压力来补偿需要去除盖层8和10的板的厚度变化。
如图4以及图5和图6所示,空气吹射器46位于滚花机构20上,在板6的上方,并在滚花轮子50的一侧。一个相似的空气吹射器48靠近滚花机构20,也在板6的上方且在滚花轮子的另一侧。空气吹射器46和48由一PLC(未示)驱动,且根据滚花机构20的行进方向,每次驱动一个。在滚花机构20的行进过程中工作的即被驱动的那个空气吹射器46或48是沿着行进方向跟着轮子50的那个,如图5和6中箭头51和53所示。
如图5和6所示,在滚花机构20上在板6的下方有与空气吹射器46和48相似的空气吹射器,其同样地由PLC来控制。
如图7和图8所示,在由上述滚花机构和空气吹射器的作用而将盖层8和10的前边缘刻痕并分离开后,叠层板被板夹持系统18放开关被输入从动辊12传动到抽吸辊22和24。一与板6接触,抽吸辊22和24就开始与其接触着转动。
已分别被从顶表面和底表分离开的盖层8和10的开头20-30毫米前边缘此时由抽吸辊22和24吸住并分别被从各自相关的干膜上往下剥,具体地说是由其上的孔来往下剥,并被传送至各自相关的传动带系统26和28。传送带系统26和28又将各盖层8和10传送到各自相关的送出系统30和32。分别设置在抽吸辊22和24后面的第二空气吹射器54和56(它们比空气吹射器46和48弱)通过将盖层8和10的各自已被剥离开的边缘压在相关的各抽吸辊22和24上来帮助抽吸作用。
与抽吸辊22相关的传动带系统26包括一直径较小的细长传动辊60,传动辊60在平行于轴线62的轴线64上,在轴吸辊22上方一段距离,这在图9和图10中看得最清楚。用适当柔性材料制成的多个隔开的无端带66以适当的张紧状态包绕着抽吸辊22和传动辊60。
而且,传动带系统22包括一对细长的隔开的传动辊68和70,两者都有一与传动辊60相同的直径,并且分别有抽吸辊22的轴线62及与传动辊60的轴线64平行的轴线72和74,传动辊60的抽吸辊22的轴线以及传动辊68和70的轴线都与装置2的水平轴线38-38平行。用适当柔性材料制成的多个隔开的无端带76以适当的张紧状态包绕着传动辊68和70。
抽吸辊22和传动辊68的轴线62和72的间距以及传动辊60和70的轴线64和74的间距是这样的,即这些皮带66和76的相邻段78和80相互平行并且靠得足够近但不接触,以便从抽吸辊22接收并传送分离的盖层8到透出系统30,这在图10中看得最清楚。抽吸辊22的转动方向能够把分离下来的盖层8送入到多根皮带66和76之间并使这些皮带能把分离的盖层8送到送出系统30。当盖层8完全从盖层传动带系统26出来时,它就是通过筒道58内的一个细长槽59而塞入位于与送出系统30相连的筒道58内,其中的尽管图中未示,从板6另一侧剥下的盖层10也类似地位于与送出系统32相连的筒道82内。
在送出系统30的筒道58以及送出系统32的筒道83内,如图9所示,空气在风机80的压力下流动,此风机也用于抽排抽吸辊22和24内的空气。这种空气流或风是处于足够的压力下的,足以迫使盖层8和10吹离各自相关的筒道58和82而吹入适当的废物箱装置(未示)。
如图10所示,适当地设置并安装在传送带系统30内的检查系统86识别也即感受盖层8是否已被从叠层板6上去除并提供一适当的电信号给PLC(未示)。有一类似的检查系统(未示)设置提与传送带系统28相关,用以感受盖层10是否已被去除。
因此,如果盖层8和10中的一个或两个没有被去除,如图11的箭头86所示,PLC就工作而通过驱动以90指示的气动系统把这块板6废除。
这样,根据本发明,提供了一种从叠层板的一侧或者同时从其两侧自动去除干膜的改进的方法和装置。本发明的特点是人的手不接触的独特的盖层去除技术,因此不会损伤除去盖层的叠层板。
在干膜钎料覆盖膜和其他在处理过程中需要去除真空叠压层和盖层的膜的在生产线上的处理中,本发明的盖层去除方法及装置构成自动连续材料流。
本发明提供了使盖层去除过程在生产线系统中实现自动化的手段。
根据本发明的详细描述,本技术领域内的熟练人员不偏离本发明的精神就能对本发明做出多种修改。因此,这里指出,本发明的范围不受以上描述和图示的特定实施例所限制。确切地说,本发明的范围内后附的权利要求书的范围所确定。