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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von elektronischen Schaltungen, beispiels- weise Chips, auf einer Leiterplatte, Keramiksubstrat od. dgl. mit einem Kleber, wobei der Kleber auf den Chip aufgebracht wird. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, dass zum Befestigen von elektronischen Schaltungen, also von beispielsweise Chips, auf einer Leiterplatte ein Kleber verwendet wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Kleber auf die Leiterplatte oder das Keramiksubstrat aufgebracht und dann dem Chip entspre- chend positioniert. Es wird also mit einer Einheit, die vorzugsweise drei Bewegungsfreiheiten besitzt und die einen Stempel aufweist, der Kleber aus dem Vorratsbehälter auf die Leiterplatte aufgebracht. Der Chip wird mit einer in einer Saugnadelhalterung vorgesehenen Saugnadel, die vorzugsweise ebenfalls drei Bewegungsfreiheiten hat, zu der Klebestelle auf der Leiterplatte ange- liefert und entsprechend befestigt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dass zwei Einheiten oder Kopfmaschinen mit jeweils vorzugsweise drei Bewegungseinheiten, die praktisch in einer Ebene ihre Arbeitsbewegungen ausführen, vorgesehen werden müssen.
Weiters ist aus der JP 4-130 636 A ein positionierbarer Stempel bekannt, der zur Verringerung des Klebstoffauftrages zuerst in einen Klebstoffvorrat getaucht, anschliessend auf die entsprechen- de Position gebracht und dort der Klebstoff aufgetragen wird.
Ferner ist aus der JP 7-015 123 A ein nach oben gerichteter Klebstoffspender bekannt. Mittels eines Steuergerätes wird der Klebstoff auf die Unterseite des Bauelementes aufgetragen.
Darüber hinaus ist aus der JP 7-321 452 A eine Vorratswanne bekannt, in die ein Bauelement eingetaucht wird, das von einer beweglichen Saugnadel gehalten wird.
Nachteilig bei allen diesen bekannten Verfahren ist, dass keine definierte Verteilung des Kle- bers hinsichtlich Dicke und Auftragsform gegeben ist.
Abschliessend ist aus der US 4 618 392 A eine Anlage zum Aufkleben von Etiketten bekannt, die einen schwenkbaren Stempel aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einer- seits die obigen Nachteile vermeidet und das anderseits eine rationellere Fertigung gewährleistet.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der bevorratete und für mindestens eine Verklebung notwendige Kleber von einem Stempel aufgenommen wird, dass dieser Stempel um 180 verschwenkt wird und dass der mit einer Saugnadel transportierbare Chip zur Kleberübernahme über den nach oben gerichteten Stempel positioniert wird und dass an- schliessend der Chip mit der Saugnadel zur Verklebung auf die entsprechende Position auf der Leiterplatte transportiert wird. Mit dieser Erfindung ist es erstmals möglich, die Bestückungsge- schwindigkeit weit zu erhöhen. Mit diesem Verfahren gemäss der Erfindung entfällt der Zwischen- schritt des bekannten Verfahrens, nämlich der Transport des Klebers mit einer aufwendigen Ein- heit. Vorteilhaft ist dadurch eine Verkürzung der Arbeitszeit möglich.
Vor allem ist dies auch darauf zurückzuführen, dass der Kleber nach der Bereitstellung aus dem Vorratsbehälter, direkt und hin- sichtlich Dicke und Auftragsform genau definiert auf einen zur Befestigung vorgesehenen Teil, nämlich auf den Chip, aufgebracht wird.
Gemäss einem besonderen Merkmal der Erfindung ist das erfindungsgemässe Verfahren da- durch gekennzeichnet, dass der für mindestens eine Verklebung notwendige Kleber in einer Wan- ne bevorratet wird und von dem Stempel, der in die Wanne eintaucht, aufgenommen wird. Unter Berücksichtigung bestimmter Randbedingungen gewährleistet dieser Verfahrensablauf eine ratio- nelle Fertigung. Durch den Entfall verschiedenster vorher aufgezeigter Verfahrensschritte ist diese Variante sicher zeitmässig die optimalste Möglichkeit. Gerade in dem Bereich, in dem die Erfindung ihren Einsatz findet, ist die benötigte Zeit ein entscheidendes Kriterium.
Nach einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung, ist diese dadurch gekennzeichnet, dass der für mindestens eine Verklebung notwendige Kleber, vorzugsweise mit Druck, aus einem mit nach oben gerichteter Öffnung vorgesehenen Klebstoff-Spender (Dispenser) bereitgestellt wird und von dem Stempel aufgenommen wird. Auch mit dieser Verfahrensvariante ist eine Verkürzung der Arbeitszeit pro Verklebung möglich. Auch hier entfallen auf Grund der direkten Aufbringung des Klebers auf die zu benetzende Fläche des Chips arbeits- und zeitintensive Zwischenschritte. Die Öffnung des Klebstoff-Spenders kann in einer Nadel, die am Klebstoff-Spender angeordnet ist, vorgesehen werden. Ebenso kann aber auch eine Öffnung eines Sprühmechanismus für den Klebstoff nach oben gerichtet sein.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Verteilung des Klebers bei der Übernahme des Klebers der Chip relativ zur Öffnung des Klebstoff-Spenders in einem frei definierten Muster verfahren, wobei gleichzeitig dem Volumsstrom des Klebers aus der Öffnung ein bestimmter, jedoch frei definierbarer, Zeitverlauf aufgeprägt wird. Durch diese Weiterbildung kann die Quantität des Klebers definiert auf der zu benetzenden Fläche des Chips einfach aufgebracht werden. Derar- tige Muster können beispielsweise entsprechend eines Sterns, einer Schneeflocke, einer Fischgrä- te oder dergleichen ausgebildet sein.
Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens wird zur Ver- teilung des Klebers bei der Übernahme des Klebers die Öffnung des Klebstoff-Spenders in einem frei definierten Muster relativ zum Chip verfahren, wobei gleichzeitig dem Volumsstrom des Klebers aus der Öffnung ein bestimmter, jedoch frei definierbarer, Zeitverlauf aufgeprägt wird. Entspre- chend den obigen Ausführungen kann auch bei dieser Variante der Kleber definiert aufgebracht werden.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Quantität des Klebers vom Bereich des Mittelpunktes der mit Kleber zu benetzenden Fläche des Chips zu den Aussenrändern ab. Es ist an sich bekannt, dass die Klebestellen des Chips auf der Leiterplatte exakt ausgeführt werden müssen.
So muss gewährleistet sein, dass keine, auch noch so kleine, Lufteinschlüsse in der Klebestelle auftreten. Derartig kleine Luftblasen können im Trocknungsprozess quasi explodieren und die Qualität des Produktes stark reduzieren. Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine exakte Klebestelle zu erreichen.
Es ist auch weiters Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und mit der eine rationelle Fertigung durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeich- net, dass eine, einen den Kleber beinhaltende Wanne vorgesehen ist, dass ein in die Wanne eintau- chender und Kleber aufnehmender Stempel vorgesehen ist, dass dieser Stempel in einem um 180 schwenkbaren Arm angeordnet ist und dass eine den Chip transportierende Saugnadel vorgesehen ist, wobei die Übergabe des Klebers vom Stempel auf den Chip nach der 180 -Verschwenkung des Stempels erfolgt. Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, eine Einrichtung zu schaffen, die nur eine Einheit oder Kopfmaschine mit einer Bewegungsfreiheit von vorzugsweise drei Achsen auf- weist. Damit ist ein kompliziertes Abstimmen der Transportwerkzeuge nicht mehr erforderlich.
Ferner ist auch die Flip-Mechanik, also die um 180 verschwenkbare Stempel-Einheit, unkompli- ziert in der Konstruktion, so dass deren Funktionalität sicher gewährleistet werden kann.
Eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Einrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass ein den Kleber nach oben abgebender Klebstoff-Spender vorgesehen ist, dass ein den Kleber aufnehmender Stempel vorgesehen ist, dass dieser Stempel in einem um 180 schwenkbaren Arm angeordnet ist und dass eine den Chip transportierende Saugnadel vorgese- hen ist, wobei die Übergabe des Klebers vom Stempel auf den Chip nach der 180 -Verschwen- kung des Stempels erfolgt. Auch bei dieser Konstruktion der Maschine ist vorteilhafterweise nur eine Einheit, nämlich die zum Transport des Chip, notwendig.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Saugnadel in einer Saugnadelhalterung gela- gert, die der Saugnadel mindestens zwei Bewegungsfreiheiten gewährt. Durch die Bewegungsfrei- heit der Saugnadel ist eine Positionierung des Chips auf der Leiterplatte gewährleistet.
Nach einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Saugnadel in einer Saugnadelhalte- rung gelagert, die der Saugnadel mindestens drei Bewegungsfreiheiten, nämlich in x, y und z- Richtung, gewährt. Je mehr Bewegungsfreiheiten die Saugnadel aufweist, desto qualitativ hoch- stehender erfolgt die Positionierung des Chips. Es liegt durchaus im Bereich dieser Technik auch Saugnadelhalterungen mit vier Bewegungsfreiheiten, nämlich x, y, z-Richtung und Drehen einzu- setzen.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung mit einem verschwenkbaren Stempel,
Fig. 2 die Kleberübernahme vom Stempel,
Fig. 3 die Verklebung des Chips auf einer Leiterplatte.
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Einführend sei festgehalten, dass in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen sind, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebenen so wie dargestellten Figuren bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale aus dem gezeigten Aus- führungsbeispiel für sich eigenständige, erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
Gemäss der Fig. 1 bis 3 ist eine Einrichtung zum Befestigen von elektronischen Schaltungen, also insbesondere von sogenannten Chips 1, auf einer Leiterplatte 2 oder einem Substrat, vor- zugsweise Keramiksubstrat, mit einem Kleber 3 in den einzelnen Schritten aufgezeigt.
Entsprechend der Fig. 1 ist in einer Wanne 4 der Kleber 3 bevorratet. Die Wanne 4 kann als
Drehteller ausgebildet sein. Der bevorratete Kleber 3 wird mittels einer Rakel 11 in der Wanne 4 kontinuierlich gleichmässig verteilt, so dass für jede Kleberübernahme eine definierte Menge zur Verfügung steht. Für die Kleberübernahme ist ein Stempel 5 auf einem Arm 6 vorgesehen, der um eine Achse 7 um 180 verschwenkbar ist und der in die Wanne 4 eintaucht und die für eine Verkle- bung notwendige bzw. definierte Klebermenge aufnimmt. Nach dem Aufnehmen des Klebers 3 wird der Stempel 5 um die Achse 7 um 180 verschwenkt, so dass die Aufnahmefläche des Stem- pels 5 nach oben weist.
Der nächste Schritt wird entsprechend der Fig. 2 aufgezeigt. Der zur Verklebung vorgesehene Chip 1 wird mit einer Saugnadel 8, die in einer Saugnadelhalterung 9 angeordnet ist, von der Ablösung von der Folie bis zu seiner Verklebung auf der Leiterplatte 2 transportiert. Der von der
Folie abgelöste Chip 1 wird über der mit Kleber 3 versehenen Aufnahmefläche des Stempels 5 mit der Saugnadel 8 positioniert und zur Kleberübernahme mit dem Kleber 3 in Kontakt gebracht. Der mit Kleber 3 versehene Chip 1 wird mit der Saugnadel 8 zur Verklebungsstelle auf der Leiterplatte 2 weitertransportiert.
Die Verklebung des Chips 1 auf der Leiterplatte 2 ist entsprechend der Fig. 3 dargestellt. Dabei wird der Chip 1 über der definierten Verklebungsstelle der Leiterplatte 2 positioniert und vorzugs- weise durch Absenken des Chips 1 mit der Saugnadel 8, zur Verklebung mit der Leiterplatte 2 gebracht.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung kurz aufgezeigt, liegt der Vorteil dieses Verfahrens und der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor allem darin, dass nur eine Saugnadelhal- terung 9 in der Anlage Verwendung findet. Die Bereitstellung des Klebers 3 erfolgt über einen Stempel 5 der nur um eine Achse 7 schwenkbar ist. Es wird also in der Transportebene nur eine Saugnadelhalterung 9 bewegt, so dass keine Abstimmungs- oder Koordinationsprobleme gegeben sind. Auch die Schwenkeinrichtung, also der Arm 6 für den Stempel 5 ist sehr einfach im Aufbau und ist auch einfach mit dem Transportweg des Chips 1 zu koordinieren.
Die Saugnadel 8 ist in der Saugnadelhalterung 9 derart gelagert, dass sie mindestens zwei Be- wegungsfreiheiten aufweist. Vorzugsweise findet aber eine Saugnadelhalterung 9 Verwendung die der Saugnadel 8 drei Bewegungsfreiheiten, nämlich in x, y und z-Richtung gewährt. Bei speziellen Anlagen sind jedoch Saugnadelhalterungen 9 im Einsatz, die der Saugnadel 8 vier Bewegungsfrei- heiten, nämlich die vorher genannten und Drehen, gewährt. Mit einem derartigen Werkzeug sind natürlich hohe Qualitäten und auch Quantitäten in der Fertigung zu erzielen.
Ein weiterer Schritt zur Erhöhung der Qualität der Verklebungsstelle ist dadurch zu erreichen, dass der Kleber 3 auf der zu benetzenden Fläche des Chips 1 hinsichtlich Dicke und Auftragsform definiert verteilt wird. Die Definierung der Kleberverteilung kann mit einem Muster, beispielsweise entsprechend einem Stern, einer Schneeflocke oder einer Fischgräte, des Stempels 5 erreicht werden. Die Kleberverteilung über die zu benetzende Chipfläche kann durch besondere Massnah- men, die natürlich in Richtung Prozessoptimierung gehen, variiert werden. So kann beispielsweise die Quantität des Klebers 3 vom Bereich des Mittelpunktes der mit Kleber zu benetzenden Fläche des Chips 1 zu den Aussenrändern abnehmen.
Eine weitere Ausführungsvariante des Verfahren und auch der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei dem der Kleber 3 auf den Chip 1 aufgebracht wird, ist, dass der für mindestens eine Verklebung notwendige Kleber 3 aus einem mit nach oben gerichteter Öffnung vorgesehenen Klebstoff-Spender 10, einem sogenannten Dispenser, bereitgestellt wird. In dieser Ausführungs-
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variante ist die Öffnung in einer Nadel des Dispensers vorgesehen. Natürlich könnte auch ein Sprühmechanismus für den Kleber 3 Verwendung finden. Die Bereitstellung kann mit Druck erfol- gen. Der mit der Saugriadel 8 transportierbare Chip 1 wird zur Kleberübernahme über dem Stem- pel 5 positioniert und vorzugsweise zur Kleberübernahme abgesenkt.
Anschliessend wird der Chip 1 mit der Saugnadel 8, die in der Saugnadelhalterung 9 angeordnet ist, zur Verklebung auf die entsprechende Position auf der Leiterplatte 2 transportiert. Die Verklebung erfolgt im Sinne der Ausführungen zur Fig. 3.
Zur Erzielung des definierten Kleberauftrages auf der zu benetzenden Chipfläche kann sowohl der Chip 1 und/oder auch der Dispenser 10 entsprechend einem Muster verfahren werden. Dem Volumsstrom des Klebers 3 aus der Öffnung des Dispensers 10 kann ein bestimmter, jedoch ein frei wähl- oder definierbarer, Zeitverlauf aufgeprägt sein.
Natürlich ist es auch denkbar, dass die Öffnung des Dispensers 10 nach unten gerichtet ist, wo- bei der Stempel den Kleber sinngemäss übernimmt.
Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel einzelne Teile unproportional vergrössert bzw. schematisch dargestellt sind, um das Verständnis der erfindungsgemässen Lösung zu verbessern. Des weiteren können auch einzelne Teile der zuvor beschriebenen Merkmalskombination des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit anderen Einzelmerkmalen eigenständige, erfindungsgemässe Lösungen bilden.
Vor allem können die einzelnen, in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemä- #en Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Befestigen von elektronischen Schaltungen, beispielsweise Chips, auf einer Leiterplatte, Keramiksubstrat od. dgl. mit einem Kleber, wobei der Kleber auf den
Chip aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorratete und für mindestens eine Verklebung notwendige Kleber (3) von einem Stempel (5) aufgenommen wird, dass dieser Stempel (5) um 180 verschwenkt wird und dass der mit einer Saugnadel (8) trans- portierbare Chip (1) zur Kleberübernahme über den nach oben gerichteten Stempel (5) positioniert wird und dass anschliessend der Chip (1) mit der Saugnadel (8) zur Verklebung auf die entsprechende Position auf der Leiterplatte (2) transportiert wird.