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Title:
DEVICE FOR PRODUCING MULTI-LAYER CIRCUIT BOARDS AND USE THEREOF IN A MULTI-LEVEL HEAT PRESS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/041111
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for producing multi-layer circuit boards, comprising a multi-part tool having a tool lower part (2) and a tool upper part (1), wherein, in the intended use of the tool, multiple functional layers (5) and at least one insulating layer (4) of a multi-layer circuit board to be produced are arranged between the tool lower part (2) and the tool upper part (1), and comprising at least one measuring transducer, wherein the measuring transducer is provided between the tool upper part (1) and the tool lower part (2) and is in contact with at least one functional layer (5) and/or an insulating layer (4) of the multi-layer circuit board to be produced, characterised in that: a tool logic module (7) and a measurement value transmission module (12) with a receiving unit (9) and with a transmission unit (10) cooperating with the receiving unit (9) are provided, wherein the tool logic module (7) is retained on the tool and designed for receiving measurement values of the measuring transducer and wherein the tool logic module (7) has a transmitter, which is designed for the wireless forwarding of the measurement values and/or data obtained from same to the receiving unit (9) of the measurement value transmission module (12); a data line (14) is provided, leading from the transmission unit (10) of the measurement value transmission module (12) to a primary manufacturing control unit (13); and the transmission unit (10) is designed for transmitting on the measurement values received from the receiving unit (9) and/or the data obtained from same, via the data line (14), to the primary manufacturing control unit (13). The invention also relates to the use of the device in a multi-level heat press.

Inventors:
ROTTE ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100669
Publication Date:
March 23, 2023
Filing Date:
September 12, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ULRICH ROTTE ANLAGENBAU UND FOERDERTECHNIK GMBH (DE)
International Classes:
B32B37/00; B32B15/20; B32B27/06; B32B27/14; B32B37/06; B32B37/18; B32B38/00; B32B39/00; B32B41/00; H05K1/00; H05K3/46; H05K13/00; H05K13/08
Foreign References:
DE102016113985A12018-02-01
IT201900001739A12020-08-06
US20140020245A12014-01-23
Attorney, Agent or Firm:
TARVENKORN WICKORD & PARTNER PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten umfassend ein mehrteiliges Werkzeug mit einem Werkzeugunterteil (2) und einem Werkzeugoberteil (1), wobei zwischen dem Werkzeugunterteil (2) und dem Werkzeugoberteil (1) bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Werkzeugs mehrere Funktionsschichten (5) und wenigstens eine Isolationsschicht (4) einer herzustellenden mehrschichtigen Leiterplatte angeordnet sind, und umfassend wenigstens einen Messwertgeber, wobei der Messwertgeber zwischen dem Werkzeugoberteil (1) und dem Werkzeugunterteil (2) vorgesehen und an wenigstens eine Funktionsschicht (5) und/oder eine Isolationsschicht (4) der herzustellenden mehrschichtigen Leiterplatte angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeuglogikmodul (7) und ein Messwertübertragungsmodul (12) mit einer Empfangseinheit (9) und einer mit der Empfangseinheit (9) zusammenwirkenden Übertragungseinheit (10) vorgesehen sind, wobei das Werkzeuglogikmodul (7) an dem Werkzeug gehalten und eingerichtet ist zur Entgegennahme von Messwerten des Messwertgebers und wobei das Werkzeuglogikmodul (7) einen Sender umfasst, der eingerichtet ist zur kabellosen Weitergabe der Messwerte und/oder daraus gewonnenen Daten an die Empfangseinheit (9) des Messwertübertragungsmoduls (12), dass eine von der Übertragungseinheit (10) des Messwertübertragungsmoduls (12) zu einer übergeordneten Fertigungssteuereinrichtung (13) geführte Datenleitung (14) vorgesehen ist und dass die Übertragungseinheit (10) eingerichtet ist zur Weiterübertragung der von der Empfangseinheit (9) empfangenen Messwerte und/oder der daraus gewonnenen Daten über die Datenleitung (14) an die übergeordnete Fertigungssteuereinrichtung (13).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Messwerte des Messwertgebers an das Werkzeuglogikmodul (7) eine Signalleitung vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor und/oder ein Feuchtesensor als Messwertgeber vorgesehen sind. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermodraht (6) vorgesehen ist, der zugleich den Temperatursensor und die Signalleitung bildet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugunterteil (2) mit einer dem Werkzeugoberteil (1) abgewandten Unterseite an eine Heizplatte (3) angelegt ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeuglogikmodul (7) an dem Werkzeugunterteil (2) festgelegt ist. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (9) des Messwertübertragungsmoduls (12) der Heizplatte (3) ortsfest zugeordnet und/oder an der Heizplatte (3) montiert ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeuglogikmodul (7) ein Gehäuse (8) vorsieht, in dem Mittel zur Entgegennahme der Messwerte und/oder Mittel zum Aggregieren und/oder Nachbearbeiten der Messwerte und/oder der Sender angeordnet sind, wobei an dem Gehäuse (8) eine Einlassöffnung (21) und eine Auslassöffnung (22) für ein Kühlfluid gebildet sind und wobei das Gehäuse (8) einen Fluidkanal für das Kühlfluid bildet oder einen solchen umschließt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwertübertragungsmodul (12) einen Trägerkörper (19) vorsieht, wobei der Trägerkörper (19) ortsfest zugeordnet und/oder an der Heizplatte (3) montiert ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Fluidleitungen (16, 17) für das Kühlfluid zu dem Trägerkörper (19) des Messwertübertragungsmoduls (7) geführt sind und dass zwischen dem Trägerkörper (19) und dem Gehäuse (8) des Werkzeuglogikmoduls (7) elastische Anschlusshülsen (18) vorgesehen sind, die die Fluidleitungen (16, 17) mit der Einlassöffnung (21) und der Auslassöffnung (22) verbinden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (9) des Messwertübertragungsmoduls (12) an dem Trägerkörper (19) festgelegt ist. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Etagen-Heizpresse zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten durch Laminierung.

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Description:
Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten und deren Verwendung in einer Etagen-Heizpresse

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten umfassend ein mehrteiliges Werkzeug mit einem Werkzeugunterteil und einem Werkzeugoberteil, wobei zwischen dem Werkzeugunterteil und dem Werkzeugoberteil bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Werkzeugs mehrere Funktionsschichten und wenigstens eine Isolationsschicht einer herzustellenden mehrschichtigen Leiterplatte angeordnet sind, und umfassend wenigstens einen Messwertgeber, wobei der Messwertgeber zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil vorgesehen und an wenigstens eine Funktionsschicht und/oder Isolationsschicht der herzustellenden mehrschichtigen Leiterplatte angelegt ist.

Mehrschichtige Leiterplatten werden heute üblicherweise in einer Etagen-Heizpresse hergestellt, wobei im Rahmen einer experimentellen Erprobung des Fertigungsverfahrens geeignete Prozessparameter für den Betrieb der Etagen- Pressheizung bestimmt werden und die sich anschließende Serienfertigung unter Verwendung der so experimentell bestimmten Prozessparameter durchgeführt wird. Um die notwendigen Parameter bei der experimentellen Erprobung zu ermitteln, werden vorbereitend in dem Werkzeug insbesondere kupferbasierte Funktionsschichten und Isolationsschichten abwechselnd übereinandergelegt. Zwischen zwei dieser Schichten wird ein Temperatursensor als Messwertgeber positioniert und es wird eine Signalleitung aus dem Werkzeug hinausgeführt. Der Temperatursensor bildet dabei einen verlorenen Sensor, der nicht wiederverwendet werden kann.

Ein freies Ende der Signalleitung wird typischerweise temporär an einer Außenseite des Werkzeugs festgelegt, beispielsweise mittels eines Klebestreifens. Das bestückte Werkzeug wird dann mit einer Vielzahl weiterer Werkzeuge in eine Etagen-Heizpresse eingesetzt. Das Werkzeugunterteil liegt dabei auf einer Heizplatte der Etagen- Heizpresse auf und ist relativ zu demselben ausgerichtet beziehungsweise positioniert. Die Heizplatte dient als Träger für das Werkzeug. Das Werkzeugoberteil ist beabstandet zu einer oberhalb desselben angeordneten weiteren Heizplatte vorgesehen, die - mit Ausnahme der obersten Heizplatte - ein weiteres bestücktes Werkzeug trägt.

Um nun in der experimentellen Erprobung Messwerte zu ermitteln und Verfahrensparameter bestimmen zu können, werden die freien Enden der Signalleitung vom jeweiligen Werkzeug abgelöst und mit einer Datenspeicherbox verbunden, die mit den Heizplatten und den Werkzeugen in einer Thermokompressionskammer der Etagen-Heizpresse angeordnet ist. Anschließend wird die Thermokompressionskammer geschlossen und die Heizplatten so gegeneinander verfahren, dass sich die Werkzeuge sandwichartig zwischen zwei Heizplatten befinden und die bestückten Werkzeuge erwärmen, wobei die Funktions- und Isolationsschichten im Werkzeug unter Druck verbunden werden. Während dieses Vorgangs wird insbesondere die Temperatur im Inneren des Werkzeugs mittels des Temperatursensors gemessen.

Die Bestimmung der Prozessparameter erfolgt im Rahmen der experimentellen Erprobung offline. Während der experimentellen Erprobung werden die Daten lediglich erfasst und in der Datenspeicherbox gesammelt. Die Aufbereitung und Auswertung der Daten erfolgt nachgelagert. Die während der experimentellen Erprobung ermittelten Messwerte dienen daher gerade nicht dazu, um steuernd oder regelnd in den laufenden Fertigungsprozess einzugreifen. Darüber hinaus ist der Aufwand der manuellen Verkabelung der einzelnen Temperatursensoren in der warmen Etagen- Heizpresse aufgrund des beengten Raumangebots und der dort vorherrschenden Temperaturen von typischerweise 100 °C oder mehr aufwendig, zeitintensiv und für den Maschinenführer mit dem Risiko behaftet, sich zu verbrennen.

In Ausnahmefällen wird das vorstehend für den Fall der experimentellen Erprobung beschriebene Vorgehen auch im Rahmen der Serienfertigung der Leiterplatten angewandt. Aufgrund des hohen Zeitaufwands und der damit einhergehenden hohen Kosten wird dieser Aufwand jedoch nur in Ausnahmefällen getrieben, beispielsweise wenn die herzustellenden Leiterplatten in sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt werden und der Anwender daher besondere Anforderungen an die Überwachung und Dokumentation der Fertigung stellt. Eine Verwendung der Messwerte zum online-Eingriff in den laufenden Fertigungsprozess ist aber auch in diesem Fall nicht realisiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten anzugeben.

Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeuglogikmodul und ein Messwertübertragungsmodul mit einer Empfangseinheit und einer mit der Empfangseinheit zusammenwirkenden Übertragungseinheit vorgesehen sind, wobei das Werkzeuglogikmodul an dem Werkzeug gehalten und eingerichtet ist zur Entgegennahme von Messwerten des Messwertgebers und wobei das Werkzeuglogikmodul einen Sender umfasst, der eingerichtet ist zur kabellosen Weitergabe der Messwerte und/oder daraus gewonnenen Daten an die Empfangseinheit des Messwertübertragungsmoduls, dass eine von der Übertragungseinheit des Messwertübertragungsmoduls zu einer übergeordneten Fertigungssteuereinrichtung geführte Datenleitung vorgesehen ist und dass die Übertragungseinheit eingerichtet ist zur Weiterübertragung der von der Empfangseinheit empfangenen Messwerte und/oder der daraus gewonnenen Daten über die Datenleitung an die übergeordnete Fertigungssteuereinrichtung.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die während des Prozesses gewonnenen Messwerte und/oder die daraus gewonnenen Daten hybrid, das heißt abschnittsweise drahtlos und abschnittsweise kabel- beziehungsweise leitungsgebunden übertragen werden. Es kann insofern vorbereitend im Rahmen der Bestückung des Werkzeugs die vollständige Signalkette vom Messwertgeber bis zu dem Sender des Werkzeuglogikmoduls hergestellt werden. Dies erfolgt außerhalb der Thermokompressionskammer der Etagen-Heizpressung. Das so vorbereitete Werkzeug kann dann in die Etagen-Heizpresse eingesetzt werden. Der Sender des Werkzeuglogikmoduls wird dabei benachbart zu der Empfangseinheit des Messwertübertragungsmoduls angeordnet, welche dauerhaft in der Thermokompressionskammer vorgesehen ist. Eine manuelle Verkabelung des Messwertgebers in der Thermokompressionskammer entfällt demzufolge vollständig. Die Bestückung der Etagen-Heizpresse wird insofern signifikant vereinfacht und das Risiko, dass sich der Maschinenführer beim Verkabeln des Messwertgebers verbrennt, entfällt vollständig.

Zudem gelangen die Messwerte, die der Messwertgeber im laufenden Prozess gewinnt, und/oder die daraus gewonnenen Daten über das Werkzeuglogikmodul zum Messwertübertragungsmodul und werden von dort über die Datenleitung an die Fertigungssteuereinrichtung der Etagen-Heizpresse weitergereicht. Die Fertigungssteuereinrichtung erhält die Messwerte demzufolge während des laufenden Fertigungszyklus online zur Verfügung gestellt und kann anhand der Messwerte den Fertigungsfortschritt überwachen und/oder in den laufenden Prozess eingreifen. Hierdurch gelingt es, die Fertigungsqualität zu steigern und den Ausschuss im erheblichen Maße zu reduzieren. Und sollte doch einmal korrigierbare Fehler während der Herstellung auftreten, wird dies unmittelbar erkannt und es kann vermieden werden, dass fehlerhafte Produkte in Umlauf gelangen und verbaut werden.

Nach der Erfindung können die mit Hilfe des Messwertgebers gewonnenen Messwerte selbst beziehungsweise die daraus gewonnenen Daten drahtlos oder kabelbeziehungsweise leitungsgebunden übertragen werden. Der Begriff der daraus gewonnenen Daten umfasst insbesondere, aber nicht ausschließlich solche Daten, die durch Glättung, Komprimierung, Aggregation und/oder mathematische Verarbeitung der Messwerte des Messwertgebers gewonnen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein Drucksensor, ein Temperatursensor und/oder ein Feuchtesensor als Messwertgeber vorgesehen. Vorteilhaft liefern diese Messwertgeber Messwerte, welche Aussagen über die Qualität und/oder Funktionsfähigkeit der Leiterplatte liefern und/oder zur Steuerung des laufenden Fertigungsverfahrens benutzt werden können. Besonders durch die Möglichkeit der online-Beeinflussung des laufenden Fertigungsverfahrens kann es dabei gelingen, die Prozesszeiten ohne nachteilige Beeinflussung der Qualität und Funktionsfähigkeit der Leiterplatten auf ein Minimum zu reduzieren. Druck und/oder Temperatur in der Etagen-Heizpresse werden dabei so lange aufrechterhalten und so eingestellt, dass die Funktions- und Isolationsschichten sich zuverlässig in der gewünschten Weise miteinander verbinden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung dient eine Signalleitung der Übertragung der Messwerte des Messerwertgebers an das Werkzeuglogikmodul. Insbesondere wird dabei ein Thermodraht verwendet, der zugleich den Temperatursensor und die Signalleitung bildet. Vorteilhaft ergibt sich durch die Verwendung des Thermodrahts eine sehr kostengünstige Realisierung der Vorrichtung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Empfangseinheit des Messwertübertragungsmoduls der Heizplatte ortsfest zugeordnet beziehungsweise an derselben montiert. Vorteilhaft kann hierdurch beim Einsetzen des Werkzeugs in die Etagen-Heizpresse und der Ausrichtung desselben zur Heizplatte das an dem Werkzeug montierte Werkzeuglogikmodul zugleich relativ zur Empfangseinheit positioniert werden. Eine separate Ausrichtung des Werkzeugs beziehungsweise des Senders zur Empfangseinheit entfällt mit der Folge, dass sich die Bestückung der Etagen-Heizpresse weiter vereinfacht und der Maschinenführer signifikant entlastet wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden das Werkzeuglogikmodul oder Teile desselben fluidisch gekühlt. Das während der Fertigung in der Thermokompressionskammer des Etagen-Heizpresse vorgesehene Werkzeuglogikmodul sieht zu diesem Zweck ein Gehäuse vor, in dem Mittel zur Entgegennahme der Messwerte, Mittel zum Aggregieren beziehungsweise Nachbearbeiten der Messwerte und/oder der Sender angeordnet sind. An dem Gehäuse sind darüber hinaus eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für ein Kühlfluid gebildet und das Gehäuse selbst bildet einen Fluidkanal für das Kühlfluid oder umschließt einen solchen. Als Kühlfluid kann beispielsweise Umgebungsluft verwendet werden, welche von außerhalb der Thermokompressionskammer zugeführt wird. Vorteilhaft können temperaturempfindliche Funktionskomponenten des Werkzeuglogikmoduls, beispielsweise die Mittel zum Entgegennehmen der Messwerte, die Mittel zum Aggregieren und/oder Nachbearbeiten der Messwerte und/oder der Sender während der Herstellung der Leiterplatte aktiv gekühlt werden. Hierdurch gelingt es, die Temperatur der genannten Funktionskomponenten auf 120 °C oder weniger zu begrenzen und in der Folge Störungen an den Funktionskomponenten des Werkzeuglogikmoduls vorzubeugen, obwohl die Temperatur zum Verbinden der Funktions- und Isolationsschichten bei etwa 180 °C liegt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind Fluidleitungen für das Kühlfluid zu einem der Heizplatte zugeordneten Trägerkörper des Messwertübertragungsmoduls geführt. Zwischen dem Trägerkörper des Messwertübertragungsmoduls und dem Gehäuse des Werkzeuglogikmoduls sind elastisch verformbare Anschlusshülsen vorgesehen, die die Fluidleitungen beim Einsetzen des Werkzeugs in die Etagen-Heizpresse mit der an dem Gehäuse gebildeten Einlass- und Auslassöffnung verbinden. Es wird insofern unmittelbar beim Einsetzen des Werkzeugs in die Etagen-Heizpresse der Kühlkreislauf geschlossen ausgebildet. Ein manueller Anschluss der Fluidleitungen an den Kühlkanal des Werkzeuglogikmoduls entfällt. Wieder wird der Maschinenführer hierdurch entlastet.

Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung. Sie haben keinen einschränkenden Charakter.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten mit einem bestückten mehrteiligen Werkzeug, einem Werkzeuglogikmodul und einem Messwertübertragungsmodul, wobei ein Werkzeugunterteil des Werkzeugs an eine Heizplatte angelegt ist und eine Empfangseinheit des Messwertübertragungsmodul an der Heizplatte gehalten wird, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Details X der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Anordnung nach Fig. 1, wobei das bestückte mehrteilige Werkzeug mit dem daran montierten Werkzeuglogikmodul beabstandet von der Heizplatte angeordnet ist, und

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Teil einer Etagen-Heizpresse mit einer Fertigungssteuereinrichtung.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten umfasst ein mehrteiliges Werkzeug mit einem Werkzeugunterteil 2 und einem Werkzeugoberteil 1, einen Messwertgeber und ein Werkzeuglogikmodul 7, dem vom Messwertgeber erfasste Messwerte über eine Signalleitung zugeführt werden. Weiter umfasst die Vorrichtung ein Messwertübertragungsmodul 12 mit einer Empfangseinheit 9 und einer Übertragungseinheit 10 sowie eine der Weiterübertragung der Messwerte beziehungsweise daraus gewonnener Daten dienenden Datenleitung 14. Die Empfangseinheit 9 und die Übertragungseinheit 10 des Messwertübertragungsmoduls 12 sind räumlich getrennt voneinander angeordnet und vorliegend über eine Leitung 11 datentechnisch miteinander verbunden.

Das Werkzeug mit dem Werkzeugoberteil 1 und dem Werkzeugunterteil 2, das Werkzeuglogikmodul 7, der Messwertgeber und die Empfangseinheit 9 des Messwertübertragungsmoduls 12 sind bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit einer Mehrzahl von Heizplatten 3 in einer Thermokompressionskammer 20 einer Etagen-Heizpresse angeordnet. Die Übertragungseinheit 10 des Messwertübertragungsmoduls 12 sowie eine über die Datenleitung 14 mit der Übertragungseinheit 10 verbundene Fertigungssteuereinrichtung 13 der Etagen-Heizpresse sind außerhalb der Thermokompressionskammer 20 vorgesehen. Die Fertigungssteuereinrichtung 13, die Thermokompressionskammer 20 sowie die Heizplatten 3 sind nicht Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sie gehören jedoch zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Etagen-Heizpresse.

Bei der Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten werden zunächst in einem vorbereitenden Schritt außerhalb der Thermokompressionskammer 20 der Etagen- Heizpresse Funktionsschichten 5 und Isolationsschichten 4 der herzustellenden Leiterplatte abwechselnd in dem Werkzeug angeordnet und zwischen dem Werkzeugoberteil 1 und dem Werkzeugunterteil 2 geschichtet. Während des Schichtens werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung insgesamt sechs Thermodrähte 6, die zugleich den Messwertgeber und die Signalleitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden, zwischen den Schichten 4, 5 angeordnet. Die Anordnung der Thermodrähte 6 erfolgt dabei vorzugsweise zwischen unterschiedlichen Schichten 4, 5 so, dass die Thermodrähte 6 außerhalb der später durch Zuschnitt herzustellenden Leiterplatte des Schichtaufbaus liegen.

Die Thermodrähte 6 werden aus dem Schichtaufbau hinaus zum Werkzeuglogikmodul 7 geführt und dort kontaktiert. Das Werkzeuglogikmodul 7, welches ein Gehäuse 8, einen Sender sowie weitere Funktionskomponenten zur Entgegennahme und/oder Speicherung und/oder Nachbearbeitung der Messwerte vorsieht, ist an dem Werkzeugunterteil 2 des Werkzeugs festgelegt. Der interne Aufbau des Werkzeuglogikmoduls 7 ist so realisiert, dass die über die Signalleitung zugeführte Messwerte zu dem Sender gelangen.

In Vorbereitung der Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatten wird in der vorbeschriebenen Weise eine Mehrzahl von Werkzeugen vorkonfiguriert und über geeignete Handhabungsmittel bevorzugt automatisiert zur Etagen-Heizpresse transportiert. Die Mehrzahl der Werkzeuge werden dann in die Thermokompressionskammer 20 der Etagen-Heizpresse so eingesetzt, dass jedes Werkzeug mit einer Unterseite seines Werkzeugunterteils 2 von oben auf eine Heizplatte 3 gelegt und relativ zu derselben positioniert wird. Die Anzahl der Heizplatten 3 in der Thermokompressionskammer 20 ist dabei bevorzugt so gewählt, dass unter jedem Werkzeugunterteil 2 eine Heizplatte 3 vorgesehen ist und dass zusätzlich eine weitere Heizplatte 3 oberhalb des Werkzeugoberteils 1 eines obersten Werkzeugs in der Thermokompressionskammer 20 vorgesehen wird. Beim Einsetzen der Werkzeuge in die Thermokompressionskammer 20 der Etagen- Heizpresse wird das Werkzeuglogikmodul 7 mit dem Sender benachbart zu der ebenfalls in der Thermokompressionskammer 20 installierten Empfangseinheit 9 des Messwertübertragungsmoduls 12 positioniert. Zwischen dem Sender des Werkzeuglogikmoduls 7 und der Empfangseinheit 9 des Messwertübertragungsmoduls 12 ist ein Abstand dabei so gewählt, dass eine drahtlose Übertragung der Messwerte oder der daraus gewonnenen Daten von dem Sender des Werkzeuglogikmoduls 7 zu der Empfangseinheit 9 möglich ist.

Die drahtlose Übertragung erfolgt vorliegend exemplarisch unter Verwendung einer Nahfeldkommunikationsroutine. Der Sender des Werkzeuglogikmoduls 7 umfasst dann beispielsweise eine NFC-Spule (NFC: Near Field Communication) und die Empfangseinheit 9 des Messwertübertragungsmoduls 12 ist als ein NFC-Reader ausgebildet beziehungsweise sieht einen solchen vor. Die NFC-Spule und der NFC- Reader wirken dabei so zusammen, dass die Messwerte beziehungsweise die daraus gewonnenen Daten kabellos übertragen beziehungsweise weitergegeben werden. Beispielsweise ist eine Energieversorgung für das Werkzeuglogikmoduls (7) im Rahmen der NFC-Kommunikation über das Messwertübertragungsmodul (12) realisiert.

Um im Zuge der Positionierung der Werkzeuge an den Heizplatten 3 zugleich den Sender eines jeden Werkzeugs relativ zu der Empfangseinheit 9 des dem jeweiligen Werkzeug zugeordneten Messwertübertragungsmoduls 12 zu gewährleisten, ist an jeder Heizplatte 3 ein Trägerkörper 19 vorgesehen, an dem die Empfangseinheit 9 festgelegt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Trägerkörper 19 exemplarisch durch einen Doppel-L- beziehungsweise Z-förmigen Profilkörper gebildet.

Um nun die in dem Werkzeug angeordneten Funktions- und Isolationsschichten 4, 5 miteinander zu verbinden, wird die Thermokompressionskammer 20 auf zirka 180 °C aufgeheizt. Zugleich werden die Heizplatten 3 zusammengefahren und auf diese Weise die Schichten 4, 5 in den Werkzeugen gegeneinander angedrückt. Nach einer gewissen Haltezeit, die insbesondere abhängig von der Temperatur, dem Druck und dem Material der verwendeten Funktions- und Isolationsschichten 4, 5 variiert, sind die Schichten 4, 5 dann stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei benachbarte Funktionsschichten 5 jeweils durch eine Isolationsschicht 4 voneinander getrennt und gegeneinander isoliert sind. Die Thermodrähte 6 sind fest mit dem Schichtaufbau verbunden. Sie können als verlorene Sensoren nicht wiederverwendet werden.

Um die Funktionskomponenten des Werkzeuglogikmoduls 7 und insbesondere den Sender gegen eine zu hohe Temperatur zu schützen, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung eine fluidische Kühlung für das Werkzeuglogikmodul 7 realisiert. Die fluidische Kühlung sieht zwei Fluidleitungen 16, 17 vor, über die ein Kühlfluid zu- und abgeführt wird. Darüber hinaus sind an dem Gehäuse 8 des Werkzeuglogikmoduls 7 eine Einlassöffnung 21 und eine Auslassöffnung 22 für das Kühlfluid vorgesehen.

Zum Verbinden der Einlass- und Auslassöffnung 21 , 22 einerseits mit den Fluidleitungen 16, 17 andererseits dienen elastische Anschlusshülsen 18, welche an den Trägerkörper 19 auf einer dem Werkzeuglogikmoduls zugewandten Seite festgelegt sind. Die Anschlusshülsen 18 sind mit den Fluidleitungen 16, 17 verbunden. Darüber hinaus sind die Anschlusshülsen 18 an den Trägerkörper 19 so positioniert, dass sie beim Einsetzen des Werkzeugs in die Thermokompressionskammer 20 an die Einlass- und Auslassöffnung 21 , 22 angesetzt werden. Die Anschlusshülsen 18 können sich dabei elastisch verformen. Infolge der Verformung wird eine Anpresskraft bereitgestellt, die zu einer hinreichend dichten Verbindung und einer nur geringen Leckage führt.

Das Kühlfluid gelangt über eine erste Fluidleitung 16 und eine erste Anschlusshülse 18 zu der Einlassöffnung 21 des Gehäuses 8 und fließt über die Auslassöffnung 22, eine zweite Anschlusshülse 18 sowie eine zweite Fluidleitung 17 ab. Das Gehäuse 8 selbst dient vorliegend als Fluidkanal und verbindet die Einlass- und Auslassöffnung 21 , 22. Auf diese Weise ist eine Kühlung der in den Gehäuse 8 installierten Funktionskomponenten des Werkzeuglogikmoduls 7 realisiert.

Als Kühlfluid kann beispielsweise Umgebungsluft verwendet werden, die von außerhalb der Thermokompressionskammer zuführt wird.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Teil einer Etagen- Heizpresse kann die Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten verbessert werden. Die mit Hilfe des Thermodrahts bestimmten Messwerte und/oder die daraus gewonnenen Daten können der Fertigungssteuereinrichtung (13) der Etagen-Heizpresse online, das heißt unmittelbar im laufenden Fertigungszyklus zugeführt werden. Die Fertigungssteuereinrichtung (13) kann anhand der Messwerte und/oder der daraus gewonnenen Daten entscheiden, ob ein Eingriff in den laufenden Prozess notwendig ist, und beispielsweise die Haltezeit verlängern oder verkürzen oder die Temperatur beziehungsweise den Druck nachregeln. Zudem können die Messwerte und/oder die daraus gewonnenen Daten zu Dokumentationszwecken gespeichert werden.

Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.