Düse zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen

Bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten mit SMD- Bausteinen für die Oberflächenmontage (SMD=Surface Mounted Devices) werden durch eine in einer Positioniereinheit ange¬ ordnete Dosiervorrichtung zunächst Klebstofftropfen aufge¬ bracht, auf welche die S D-Bausteine dann aufgesetzt werden. Der Klebstoff härtet dann durch die Einwirkung von Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind danach in der richtigen Lage so fest auf der Leiterplatte fixiert, ^' daß die elektrische Verbindung im Schwallbad, durch Reflow-Löten oder durch Löten in der Dampf-Phase hergestellt werden kann. Die für das Auftragen des Klebstoffes eingesetzten Dosiervorrich- tungen bestehen im wesentlichen aus einer in einer federnden Halterung angeordneten und mit Druckluft beaufschlagbaren Klebstoff-Kartusche, einer in die Klebstoff-Kartusche einge¬ setzten Dosierdüse und einem der Dosierdüse zugeordneten Abstandshalter. Zum Aufbringen eines Klebstofftropfens wird diese in der Positioniereinheit des SMD-Bestückautomaten angeordnete Dosiervorrichtung abgesenkt, bis der Abstandshal¬ ter auf der Leiterplatte aufsitzt, wobei der dadurch verur¬ sachte Stoß durch ein Einfedern der Klebstoff-Kartusche aufgefangen wird. Aus der sich in dieser abgesenkten Stellung knapp oberhalb der Leiterplatte befindlichen Dosierdüse wird dann durch Druckluftbeaufschlagung der Klebstoff-Kartusche ein Klebstoff-Tropfen auf die Leiterplatte gepreßt, wobei die aufdosierte Klebstoffmenge von der Dosierzeit, vom Druck mit dem die Klebstoff-Kartusche beaufschlagt wird, von der Düsen¬ geometrie und der Viskosität des Klebstoffes abhängt. Die dynamische Viskosität hängt ihrerseits von der Temperatur des Klebstoffes ab. Zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit kann deshalb auch der Dosierdüse eine Kühl- und/oder Heizeinrich- tung zur Temperaturstabilisierung des hindurchgeführten Klebstoffes zugeordnet werden (vgl. EP-A-0 282 748).

Der Einfluß der Düsengeometrie auf die aufdosierte Klebstoff- menge wird durch den Einsatz von Düsen verschiedener Größe bewußt ausgenutzt. Kommt es jedoch zu Änderungen der Düsen¬ geometrie durch die Ablagerung von Klebstoffresten, so führt dies zu einer unerwünschten Reduzierung der aufdosierten Klebstoffmenge. Die Dosierdüsen müssen deshalb in regelmäßi¬ gen Intervallen gereinigt oder ausgetauscht werden. Um das schwierige und aufwendige Reinigen der Dosierdüsen zu vermei¬ den, werden auch Düsen aus Kunststoff eingesetzt, die nach einer Verschmutzung durch Anhaften der Klebstoffreste einfach weggeworfen und durch neue Düsen ersetzt werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Düse zum dosierten Auftragen von Klebstoff- tropfen auf ein Substrat zu schaffen, die leichter von Kleb¬ stoffresten befreit werden kann und außerdem eine Verlänge¬ rung der Reinigungsintervalle ermöglicht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, daß die antiadhäsive Beschichtung der Düse vom Klebstoff nicht oder allenfalls nur geringfügig benetzt wird und daß damit neben einer verbesserten Dosiergenauigkeit auch eine beträchtliche Verlängerung der Reinigungsintervalle erzielt werden kann. Dabei ist es als überraschend anzusehen, daß bei den geringen austrittsseitigen Inndendurchmessern der Düsen, die bei einer Klebstoffauftragsstation einer SMD- Fertigungslinie beispielsweise 0,3 mm, 0,44 mm und 0,6 mm betragen, eine die gewünschte Wirkung erzielende antiadhäsive Beschichtung überhaupt aufgebracht werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter¬ ansprüchen angegeben.

Die Erstreckung der antiadhäsiven Beschichtung über die Stirnfläche im Austrittsbereich der Düse gemäß Anspruch 2 erleichtert das Lösen der Klebstofftropfen von der Düse. Da sich der gesamte Klebstofftropfen löst und kein Klebstoff

hängenbleibt, führt dies zu einer weiteren Steigerung der Dosiergenauigkeit.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 erleichtert durch die gute Wärmeleitung des Metalls die Temperaturstabilisierung des durch die Düse hindurchgeführten Klebstoffes mit Hilfe einer Kühl- und/oder Heizeinrichtung. Die Verwendung von Aluminium oder Aluminium-Legierungen gemäß Anspruch 4 hat sich als besonders wirtschaftliche Lösung mit einer sehr guten Wärme- leitfähigkeit des Metalls bewährt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 zeichnet sich durch die besonders guten antiadhäsiven Eigenschaften der aus Polyte- trafluorethylen bestehenden Beschichtung aus.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ermöglicht die Ar-passung einer antiadhäsiven Oberflächenschicht an ein sonst nicht oder nur schwer beschichtbares Material des Düsenkörpers. Hierbei haben sich Nickel oder Nickel-Legierungen gemäß Anspruch 7 besonders bewährt.

Die Verwendung von chemisch aufgebrachten Nickel-Phospor- Legierungen gemäß Anspruch 8 ermöglicht das wirtschaftliche Aufbringen einer Grundschicht, die funktioneil an die Anfor- derungen des Basiswerkstoffes und der antiadhäsiven Oberflä¬ chenschicht angepaßt werden kann.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 ermöglicht eine dauerhafte antiadhäsive Beschichtung, die auch nach mehreren Reinigungs- Vorgängen noch voll wirksam ist. Eine Schichtstärke der gesamten Beschichtung von ca. 10 μm gemäß Anspruch 10 hat sich dabei als optimal herausgestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine Seitenansicht einer Düse zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen auf ein Substrat und

Figur 2 einen teilweisen Längsschnitt durch den Austrittsbe- reich der in Figur 1 dargestellten Düse.

Figur 1 zeigt eine mit DD bezeichnete Dosierdüse, die als auswechselbare Düse in der Klebstoffauftragsstation einer SMD-Fertigungslinie eingesetzt wird. Die beispielsweise aus AlMgSilF28 bestehende Dosierdüse DD besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser im Eintrittsbe¬ reich von 4,2 mm. Am austrittsseitigen Ende der Dosierdüse DD beträgt der Innendurchmesser 0,44 mm. Es handelt sich dabei um eine Dosierdüse mittlerer Größe. Die beiden anderen in der gleichen Klebstoffauftragsstation eingesetzten Dosierdüsen besitzen am austrittsseitigen Ende Innendurchmesser von 0,3 mm und 0, 6 mm.

Der in Figur 2 dargestellte Längsschnitt durch den Austritts- bereich der Dosierdüse DD zeigt, daß die Innenwandung und die

Stirnfläche im Austrittsbereich mit einer Beschichtung B versehen sind. Es handelt sich dabei um eine antiadhäsive, klebstoffabweisende Beschichtung B, die in Figur 2 nur in denjenigen Bereichen dargestellt ist, in denen sie zur Ver- besserung der Funktion und zur Vereinfachung der Wartung der Dosierdüsen DD erforderlich sind. Tatsächlich wird die Be¬ schichtung B ganzflächig innen und außen auf die Dosierdüse DD aufgebracht.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht eine insgesamt eine Schichtstärke von ca. 10 μm aufweisende Beschichtung B aus einer nicht näher erkennbaren Grundschicht und einer antiadhäsiven, klebstoffabweisenden Oberflächenschicht. Die Grundschicht besteht aus einer chemisch aufgebrachten Nickel- Phosphor-Legierung, während als Oberflächenschicht Polytetra- fluorethylen aufgebracht wird, welches meist kurz als PTFE bezeichnet wird.

Die vorstehend beschriebene Beschichtung wurde in einem als PTFE-DURNI bezeichneten Verfahren von der Fa. AHC-Oberflä- chentechnik, D-64331 Weiterstadt auf die Dosierdüse DD aufge- bracht.

Durch das Beschichten der aus einer Aluminiumlegierung beste¬ henden Dosierdüsen DD mit PTFE-DURNI wurde das Reinigen der Düsen erleichtert und gleichzeitig die erforderlichen Reini- gungsintervalle verlängert. Die antiadhäsiven, klebstoffab¬ weisenden Eigenschaften der Beschichtung B blieben dabei auch nach einer Vielzahl von Reinigungs orgängen erhalten.