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DE3106563A1 - Vorrichtung zur montage von anschlussdrahtlosen elektronischen bauelementen auf einem substrat - Google Patents

Vorrichtung zur montage von anschlussdrahtlosen elektronischen bauelementen auf einem substrat

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Publication number
DE3106563A1
DE3106563A1 DE19813106563 DE3106563A DE3106563A1 DE 3106563 A1 DE3106563 A1 DE 3106563A1 DE 19813106563 DE19813106563 DE 19813106563 DE 3106563 A DE3106563 A DE 3106563A DE 3106563 A1 DE3106563 A1 DE 3106563A1
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DE
Germany
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component
substrate
pipette
slide
mounting head
Prior art date
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Withdrawn
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DE19813106563
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Godwin Jeroom Odo Ghislenus van 3200 Kessel Hooreweder
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Description

N.V. Philips1 eios^ppoÄ^ken, BnArö». \ j \.=. X \ 3 1 06563
PHN 9^99 -*- η . 14-1-1981
"Vorrichtung zur Montage von anschlussdrahtlosen elektronischen Bauelementen auf einem Substrat."
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Montage von anschlussdrahtlosen elektronischen Bauelementen auf einem Substrat mit einem Tisch, einem Montagekopf und Mitteln zum Ausrichten eines Substrates. Der zunehmende Trend zur Miniaturisierung in der elektronischen Industrie hat zu der Entwicklung anschlussdrahtloser quaderförmiger, plattenförmiger, blockförmiger und zylinderförmiger Bauelemente, d.h. Bauelemente ohne die herkömmlichen relativ langen radialen oder axialen Anschlussdrähte geführt (sogenannte Chip-Bauelemente) .
Diese drahtlosen Bauelemente sind entweder mit an einander gegenüberliegenden Flächen oder Seiten vorgesehenen Kontaktteilen, wie bei Kondensatoren, Widerständen, Spulen oder mit kurzen Anschlussfüssen, wie bei Dioden und Transistoren, versehen. Die Bauelemente werden auf einem Substrat mit gedruckten Leiterbahnen angeordnet, auf deren Bauelementeseite Klebstoff oder Lötpastenspuren angebracht sind. Die Bauelemente haben Abmessungen in der Grössen-Ordnung ab 0,5 mm. Wegen der geringen Abmessungen der Bauelemente und wegen des möglichen dichten Leiterbahnenmusters müssen die Bauelemente gegenüber den Leiterbahnen auf dem Substrat genau ausgerichtet werden.
Aus der DE-OS 24 48 96Ο ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, wobei die durch Röhren und Oeffnungen zugeführten Bau-elemente auf einer verschiebbaren Platte, die sich über dem Substrat befindet angeordnet werden, und zwar in einer Lage entsprechend der gewünschten Anordnung der Bauelemente auf dem Substrat; anschliessend wird die Platte weggeschoben, wobei die Elemente festgehalten werden, so dass sie letzten Endes auf das Substrat fallen. Dabei besteht die Gefahr, dass die Elemente infolge der unkontrollierten Fallbewegung kippen, sich
PHN" 9(>99 £-·3* 14-1-1981
drehen und/oder in einer nicht gewünschten ungenauen Lage auf das Substrat gelangen.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe anschlussdrahtlose Bauelemente auf kontrollierte und reproduzierbare Weise, mit einer minimalen Anzahl von Bewegungen und Richtungsänderungen sowie äusserst genau auf einem Substrat positioniert und montiert werden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentliehen dadurch gelöst, dass der Montagekopf einen Schlitten aufweist, der in einer Führung zwischen einer Aufnahmestellung und einer Abgabestellung verschiebbar ist und mit einer Ausnehmung zur Aufnahme und zum Transport eines Bauelementes versehen ist, wobei der Montagekopf weiterhin eine in vertikaler Richtung verschiebbare Pipette aufweist zum Uebernehmen eines Bauteils von dem Schlitten, wenn dieser sich in der Abgabestellung befindet, wobei die Führung im Bereich der Pipette mit einem Schacht versehen ist, durch den die Pipette ein übernommenes Bauelement auf das unter der Führung ausgerichtete Substrat bringen kann.
Durch den Schlitten wird das Bauelement geradlinig und mit relativ hoher Geschwindigkeit verschoben und befindet sich in der Abgabestellung des Schlittens in der gewünschten Χ-Ύ-Lage über dem ausgerichteten Substrat gerade unterhalb des Saugmundes der Pipette und wird durch die Pipette angesaugt und festgehalten. Danach kann der Schlitten zurück in die Aufnahmestellung gebracht werden, während die Pipette samt Bauelement durch den Schacht hindurch in Richtung auf das Substrat gebracht und das Bauelement letzten Endes auf dem Substrat angeordnet wird. Nach Aufhebung des Vakuums kann die Pipette wieder in die Ausgangslage gebracht werden. Durch die kontrollierte Verschiebung des Bauteils in nur zwei kontrollierten Bewegungen wird das Bauelement genau auf dem Substrat ausgerichtet.
Die Bauelemente werden von Hand oder beispielsweise mit Hilfe eines Greifers oder einer Pipette aus einem Schwingfüller oder aus einer Verpackung zugeführt und einzeln durch den vSchlitten in die Abgabe s teilung gebracht.
PHN 9699 ·$-.//·. 14-1-1981
Die Vorrichtung bietet jedoch, besonder« Vortoil Ln Kombination mit einem streifen- oder bandförmigen Träger, der mit Ausnehmungen versehen ist, in denen die Bauelemente eingeschlossen sind. Dazu weist eine bevorzugte Ausführungs form der Vorrichtung nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass der Montagekopf im Bereich der Aufnahmestellung des Schlittens mit einem Durchdrückstempel versehen ist, und die Vorrichtung weiterhin Mittel aufweist für den Trans port und die Führung eines streifen- oder bandförmigen Trägers mit zuzuführenden Bauelementen zwischen dem Durchdrückstempel und der Führung hindurch.
Dadurch, dass auf einfache Weise ein Bauelement von dom Triller auf don Schlitten <;obraclit wird mit Hilfe des Durchdrückstempels, der lediglich eine vertikale Bewegung ausführt, wird eine relativ hohe Montagefrequenz erzielt, was bei der aufeinanderfolgenden Montage einer Vielzahl von Bauelementen auf demselben Substrat von Bedeutung ist.
Quaderförmige, blockförmige, plattenförmige oder zylinderförmige elektronische Bauelemente sind durch ihre Form äusserst geeignet, in köcherfönnigen Magazinen gestapelt zu werden. Auch die Montage von Bauteilen, die in Magazinen gestapelt zugeführt werden, ist auf einfache und wirtschaftliche Weise mit einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung möglich, die das Kennzeichen aufweist, dass der Montagekopf im Bereich der Atxf nähme stellung des Schlittens mit einem Halter für ein Magazin mit gestapelten Bauelementen versehen ist und die Vorrichtung weiterhin Mittel enthält, zur Uebernahme jeweils eines Bauelementes durch den Schlitten. Dadurch, dass bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung die Pipette um ihre senkrechte Achse drehbar ist, kann das zu montierende Bauelement nicht nur in X-Y-Richtung, sondern auch in der Umfangs richtung gesehen in der gewünschter. Winkellage auf dem Substrat ausgerichtet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfirdung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be-
PHN 9699 **-& · 14-1-1981
schrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines AusführungsbeispieIs der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in einer anderen Stellung,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäss der Linie ΙΙΙ-ΙΙΣ in Fig. 1,
Fig. k einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäss der Linie IV-IV in Fig. 2,
Fig. 5 ein«; andere Aus führungs form der Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 6 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 5 gemäss der Linie VI-VI,
Fig. 7 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 8 einen Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
In den Figuren sind identische Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung
I zur Montage eines quaderförmigen, plattenförmigen, blockförmigen oder zylinderfÖrmigen elektronischen Bauelementes A mit Kontaktf lilchen F und olme Anschluss drähte auf einem Substrat S, das mit einer gedruckten Leiterbalm versehen
2g ist, weist einen Tisch 3» Stifte 5 zur Ausrichtung des Substrates S auf dem Tisch 3 und einen Montagekopf 7 auf. Mit Hilfe einer Seitenwand 9 ist der Montagekopf 7 in der X-Y-Richtung auf dem Tisch 3 einstellbar befestigt. Der Montagekopf 7 enthält im wesentlichen einen Schlitten 11, der in einer Rinne 13 eines köcherförmigen Balkens 15 verschiebbar ist, wobei die Rinne I3 als Führung für den Schlitten 11 dient. Das-Profil des Schlittens 11 und der Rinne I3 ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Schlitten
II ist zwischen zwei Endstellungen verschiebbar, und zwar zwischen einer in Fig. 1 dargestellten Aufnahmesteilung und einer in Fig. 2 darges bellten Abgabes üellung. Der Schlitten 11 ist mit einer Ausnehmung 23 versehen, die einen Sitz für ein auE'zuixohm«nües und zu trw-npii-t' tiorondes
PI[N 9699 τ§-' £ ' 14-1-1981
Bauelement A bildet und die eine horizontale Stützfläche 22 und eine vertikale Schubfläche 2k aufweist. Im Bereich der Abgabesteilung des Schlittens 11 ist der Balken 15 mit einem Schacht 25 versehen, die mit der Rinne 13 in Verbindung steht. Der Querschnitt des Schachtes 25 ist etwas grosser als und abhängig von dem des Bauelementes A. Im Bereich des Schachtes 25 ist der Montagekopf 7 mit einer Pipette 27 versehen, die in vertikaler Richtung verschiebbar ist. Der Schlitten 11 und die Pipette 27 werden mittels pneumatischer Zylinder 29 bzw. 3I verschoben. Die Endstellungen des Schlittens 11 und der Pipette 27 werden durch die Endstellungen der Kolben in den Zylindern 29 und 31 bestimmt.
Die in den Fig. 1 bis h dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: mittels der Stifte 5 wird ein Substrat S auf dom Tisch Ί ausfveri cAibo !;. Dor Schlitten 11 befindet sich in dex' in Fig. i dargoa teilten Ausnahmestellung. Ein Bauelement A wird auf geeignete Weise in die Ausnehmung 23 des Schlittens 11 gebracht. Daraufhin wird der Schlitten 11 in die Abgabestellung geschoben, die in Pig. 2 dargestellt ist, in welcher Stellung der Schlitten 11 den Schacht 25 abschliesst. Die Pipette 27 steht dabei in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage mit dem Saugmund in einer Oeffnung 28 des Balkens I5 und in unmittelbarer Nähe des Bauelementes A, das angesauft und leicht angehoben wird. Der Schlitten 11 wird daraufhin in die Aufnahmesteilung zurückgeschoben; sobald der Schlitten 11 den Schacht 25 freigegeben hat, kann die Pipette 27 zusammen mit dem Bauelonient A durch den Schacht .'25 hindurch in Richtung dos Substrates S geschoben werden, biö das Bauelement A eine vorher auf das Substrat aufgetragene Klebstoffschicht oder die Spuren aufgebrachter Lötpaste berührt, auf die das Bauelement durch die Pipette gedrückt wird. Daraufhin wird das Vakuum aufgehoben und die Pipette wieder aufwärts in
"" die Aus gangs lage gebracht.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist die Pipette 27 mit einer Stange 33 verbunden. In dieser Stange ist eine Rille 35 vorgesehen, die über einen Winkel von 90
PHN 9699 -6- - ΐ · 14-1-1981
läuft und mit einem Stift 37 zusammenwirken kann, der auf einem Hebel 39 angeordnet ist. Mittels des Hebels 39 kann der Stift 37 mib der Rille 35 in Eingriff oder ausser Eingriff gebracht werden. ¥enn der Stift 37 mit der Rille 35 im Eingriff ist, maclit die Pipette 27 während der vertikalen Verschiebung auch eine Drehbewegung um ihre senkrechte Achse H über einen Winkel von 90 » s° dass das Bauelement A gewünschtenfalls während der Verschiebung mit der Pipette über einen ¥inkel von 90 gedreht werden kann. Wenn die Pipette 27 ausser Eingriff mit der Rille 35 ist, findet keine Drehbewegung der Pipette statt.
Der Montagokopf 5I der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Vorr Lchtung weist ausser den bereits in den Fig. 1 bis h dargestellten identischen Elementen ausserdem einen DurchdrücLcstempel 53 (vgl. Fig. 6) auf, der in vertikaler Richtung verschiebbar ist und der über dem Balken 15 liegt in Höhe der Ausnehmung· 23 in dem Schlitten 11, wenn dieser sich in der Aufnahmestellung befindet. Der Durchdrückstempel 53 ist mit einem Transportblock 55 verbunden, der mit einem Spalt 57 versehen ist zur Führung des Schlittens 11 sowie mit FUhrungsrippen 59 zur Führung und zur Unterstützung eines aufzunehmenden Bauelementes A. Die Bauelemente A befinden sich in Ausnehmungen C eines bandförmigen Trägers B (vgl. Fig. 5). Der Träger B wird schrittweise in Richtung des Pfeiles D mittels einer Transportrolle 63 mit TransporLs Liften 65, die mit Transportlöchern P zusammenarbeiten, vorgeschoben. Der Transport des Trägers B ist derart synchronisiert, dass bei Stillstand des Trägers B ein Bauelement A in dem Träger B unter den Durchdrückstempel 53 zu liegen kommt. Der Stempel 53 lcann nun herabgefahren werden, so dass das Bauelement A aus dem Hohlraum C gedrückt und in die Ausnehmung 23 des Schlittens 11 gebracht wird. Daraufhin wird der Schlitten 11 mit dem von dem Träger B übernommenen Bauelement A in
^5 die Abgabestellung geschoben. Die weitere Montage des Bauelementes A erfolgt auf die bereits beschriebene Art und Weise. Nachdem der Stempel 5 3 wieder hochgefahren ist, wird cior Tr?5.,";er B um einen Schritt wo i tor· v()i'f>;r."-irhob(iH,
ψ- $
wonach ein[folgender Zyklus stattfinden kann.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine andere Aus f tlhrungs form der Vorrichtung, wobei die Bauelemente A in einem köcherförmigen Magazin 73 zugeführt werden, in dem sie gestapelt sind. Dazu ist der Montagekopf 71 dieser Vorrichtung mit einer Kammer 77 (vgl. Fig. 1 und 2) versehen., die in dem Balken 15 angebracht ist und die als Halterung für das Magazin 73 dient. Das Magazin 73 ist derart in der Kammer 77 gehaltert, dass die gestapelten Bauelemente sich ULor der Ausnehmung .'23 in dorn Schlitten 11 bofinden, wenn dieser sich in der· Aufnahme s teilung befindet. Dabei kommt die Stützfläche 22 des Schlittens 11 in eine Ausnehmung 79 <3-es Magazins 73 zu liegen, und zwar derart, dass das unterste Bauteil in dem Magazin auf der Stützfläche 22 zu liegen kommt. Diese Situation ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt.
Zum Entfernen eines Bauelementes A aus dem Magazin 73 wird der Schlitten 11 aus der in Fig. 7 dargestellten Aufnahmesteilung in die Abgabestellung gebracht, wodurch das unterste Bauelement A durch die vertikale Schubfläche 2k des Schlittens 11 in die Abgabestellung mitgeführt wird. Die weitere Montage des Bauelementes A erfolgt auf die bereits beschriebene Art und Weise. Der Schlitten 11 hat eine derartige Länge, dass das folgende Bauelement A des Stapels durch den Schlitten bei den hin- und hergehenden Bewegungen desselben vor unbeabsichtigter Verschiebung gesichert ist, und zwar dadurch, dass dieses Bauelement durch die Oberseite des Schlittens 11 unterstützt wird.
Mit 4i ist eine Feder bezeichnet, die eine relative Verschiebung der Pipette 27 gegenüber dem Kolben in dem Zylinder 31 ermöglicht, wenn die Kraft, mit der ein Bauelement A durch die Pipette 27 geger. das Substrat S gedrückt wird, zu hoch wird (vgl. Fig. 1 und 2); dadurch wird eine Beschädigung und/oder Bruch ci.er Elemente vermiedon.
Aus der Beschreibung der dar,'es teilten Ausführungsbeispiele geht deutlich hervor, dats die erfindmwsgemässe Vorrichtung bestimmt ist für die aufeinanderfolgende
PHN 9699 -8- -η· 14-1-1981
Montage individiieller identischer Bauelemente auf aufeinanderfolgenden Substraten. Nachdem mit der beschriebenen "Vorrichtung auf die beschriebene Art und Weise ein Bauelement A auf dom Substrat S angebracht ist, wird dieses Substrat S zu einem nachfolgenden Montagekopf gefördert, wogegen ein anderes Substrat in die dargestellte Vorrichtung gebracht wird.
■Hl·
Leerseite

Claims (3)

  1. PHN 9^99 -9- 14-1-1981
    PATENTANSPRUECBE:
    f Λ J Vorrichtung zur Montage von anschlussdrahtlosen elektronischen Bauelementen auf einem Substrat mit einem Risch, einem Montagekopf und Mitteln zum Ausrichten eines Substrates,.dadurch gekennzeichnet, dass der Montagekopf einen Schlitten aufweist, der in einer Führving zwischen einer Aufnahmestellung und einer Abgabe3teilung verschiebbar ist und mit einer Ausnehmung zur Aufnahme und zum Transport eines Bauelementes versehen ist, wobei der Montagekopf weiterhin eine in vertikaler Richtung verschiebbare
    ^O Pipetbe aufweist zum Uebernehmen eines Bauelementes von dem Schlitten, wenn dieser sich in der Abgabes teilung befindet, wobei die Führung im Bereich der Pipette mit einem Schacht versehen ist, durch den die Pipette ein übernommenes Bauelement auf das unter der Führung ausgerichtete Substrat bringen kann.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagekopf im Bereich der Aufnahmestellung des Schlittens mit einem Durchdrückstempel versehen ist, und die Vorrichtung weiterhin Mittel aufweist für den Transport und di.e Führung eines streifen- oder bandförmigen Trägers mit zuzuführenden Haue lr:rneii ban v.w.i aolion dom Durchdrücket emp el und der Führung hindurch.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagekopf im Bereich der Aufnahme stellung des Schlittens mit einem Halter für ein Magazin mit gestapelten Bauelementen versehen ist und die Vorrichtung weiterhin Mittel enthält zur Uebernahme jeweils eines Bauelementes durch den Schlitten.
    ■'+. Vorrichtung nach Anspruch I, 2 oder '}, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipette um ihre senkrechte Achse drehbar ist.
DE19813106563 1980-02-25 1981-02-21 Vorrichtung zur montage von anschlussdrahtlosen elektronischen bauelementen auf einem substrat Withdrawn DE3106563A1 (de)

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