DE10016130C1 - Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen - Google Patents

Abstract

Zwei einander entgegengesetzt gerichtete Positionierarme (8) verfahren senkrecht zu einer linearen Transportstrecke (1) für Substrate (2). Die Positionierarme (8) sind so kurz gehalten, daß sie in einer Ebene problemlos aneinander vorbei fahren können. Bestückköpfe (9) sind teleskopisch über das freie Ende der Positionierarme (8) hinaus verfahrbar. Zu beiden Seiten einer Mittelachse (M) zwischen den beiden Positionierarmen (8) sind Abholplätze (5) für Bauelemente (6) vorgesehen und liegen im Abholbereich beider Bestückköpfe (9). DOLLAR A Dadurch können beide Positioniersysteme auf sämtliche Bauelemente (6) zugreifen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen, wobei die Sub­ strate auf einer linearen Transportstrecke transportierbar und in einem Bestückfeld der Transportstrecke fixierbar sind, wobei seitlich der Transportstrecke Stellplätze für Zufüh­ reinheiten mit Abholplätzen für die Bauelemente aneinanderge­ reiht sind, wobei die Abholplätze in der Nähe einer Stirnsei­ te der Zuführeinheiten angeordnet sind, wobei zu beiden Sei­ ten eines Mittelbereiches des Bestückfeldes zwei zur Trans­ portstrecke senkrecht stehende Längsführungen angeordnet sind, wobei an der jeder der Längsführungen zwei querstehende Positionierarme verfahrbar sind, an dem ein Bestückkopf mit einem Greifer zum Handhaben der Bauelemente verfahrbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. durch die US 5,002,448 bekannt geworden. Danach sind die beiden einander entgegenra­ genden Positionierarme so lang gehalten, daß sie beide das gesamte Bestückfeld überdecken. Die Zuführeinheiten bestehen aus flachen, mit Bauteilegurten belegten wechselbaren Modulen die in der Transportrichtung der Substrate derart aneinander gereiht sind, daß ihre Abholplätze in der Nähe des Bestück­ feldes liegen. Da sich die beiden Positionierarme einander überlappen, können sie nicht gleichzeitig bestücken, sondern einer von ihnen muß dann jeweils bis über die Zuführeinheiten ausweichen. Bei Bestückköpfen mit einer Vielzahl von Saugpi­ petten für die Bauelemente kann dies zu Leerlauf führen, ins­ besondere als das Abholen der Bauelemente erheblich schneller als das Bestücken vonstatten gehen kann.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß jeder der Positio­ nierarme nur auf die Bauelemente zugreifen kann, die auf sei­ ner Seite der Vorrichtung angeordnet sind. Werden z. B. überwiegend Bauelemente von einer Seite benötigt, wird der andere Positionierarm mit seinem Bestückkopf weitgehend untätig bleiben müssen.

Ferner ist durch die EP 03 15 799 A1 eine Bestückvorrichtung bekannt, bei der der Bestückkopf an einem Ende eines telesko­ partig ausgebildeten Positionierarms angebracht und in der Achsrichtung des Positionierarms verfahrbar ist. Der Ver­ schiebeweg des Bestückkopfes ist hierbei durch die Länge des verschiebbaren inneren Teleskoparms und die erforderliche Mindestlänge der Überlappung mit dem stationären äußeren Te­ leskoparm begrenzt.

Durch die DE 197 07 267 A ist ferner eine Bestückvorrichtung für Substrate bekannt geworden, die eine lineare Transport­ strecke auf, auf der die Substrate transportierbar und in einem Bestückfeld fixierbar sind. Seitlich der Transportstrecke sind Stellplätze für zumindest zwei Reihen von Zuführeinheiten mit Abholplätzen für die Bauelemente angeordnet. Senkrecht zur Transportstrecke sind zwei Längsführungen an einem Chassis der Vorrichtung angebracht, wobei an jeder Längsführung ein Bestückkopf mit zumindest einem Greifer zum Handhaben der Bauelemente verfahrbar ist. Die querstehenden Positionierarme sind dabei zur gleichzeitigen Bestückung von zwei verschiedenen Leiterplatten in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet.

Nach der US 5 743 005 A sind die schwenkbaren roboterartigen Positionierarme einer Bestückvorrichtung einander zugewandt und überdecken sich in ihrem Bewegungsbereich. Auf der Transportstrecke sind zwei hintereinanderliegende Bestückplätze für je ein Substrat vorgesehen.

Nach der JP 9-321491 A sind ferner die Stellplätze für zwei Reihen der Zuführeinheiten auf einer Seite der Transport­ strecke vorgesehen, wobei die Stirnseiten der Zuführeinheiten einander zugewandt und die Abholplätze in zwei eng benachbarten Reihen zu beiden Seiten einer zur Transportstrecke senkrechten Mittelachse aneinander gereiht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestückleistung zu erhöhen und/oder den Nutzungsgrad der Bestückköpfe zu ver­ bessern.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Die annähernd auf die halbe Länge des Bestückfeldes verkürz­ ten Positionierarme können bei hoher Steifigkeit und gutem Schwingungsverhalten erheblich leichter ausgebildet werden. Sie können ungehindert aneinander vorbeifahren, wobei ledig­ lich darauf geachtet werden muß, daß die Bestückköpfe ent­ sprechend zurückgezogen sind. Die zusätzliche Relativbewegung zwischen den Zuführeinheiten und dem Greifer ermöglicht es, daß dieser jeweils die Abholplätze auf der anderen Seite der Mittelachse zugreifen kann.

Zwar kann jedes der beiden Portale nur etwas mehr als das halbe Bestückfeld bedienen, da jedoch für jeden Bestückkopf sämtliche Bauelemente erreichbar sind, läßt sich der Arbeits­ inhalt gut auf beide Hälften eines im Mittelbereich fixierten Substrats verteilen. Bei kleineren Substraten ist es außerdem möglich, zwei Substrate zu beiden Seiten der Mittelachse (M) zugleich in das Bestückfeld einzubringen und voll zu bestücken, ohne daß es dabei zu wechselseitigen Behinderungen kom­ men kann.

Bei einer Anordnung der Zuführeinheiten auf nur einer Seite der Transportstrecke kann die Längsführung so kurz gehalten werden, daß sie die Abholplätze der beiden Reihen und die Breite des Bestückfeldes überdeckt.

Die Anzahl der Zuführeinheiten ist nicht durch die Länge der verfahrbaren Positionierarme, sondern durch die Länge der stationär am Chassis verankerten Längsführung begrenzt, die zur Vergrößerung der Typenvielfalt der bereitstehenden Bau­ elemente problemlos verlängert werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet:

Der Träger nach Anspruch 3 kann mittels eines einfachen Hu­ bantriebs zwischen zwei Fixpositionen um z. B. den Abstand zwischen den beiden Reihen der Abholplätze verschoben werden, so dass beide Abholreihen anwechselnd im Zugriffsbereich ei­ nes der beiden Positioniersysteme liegen. Der Greifer braucht hierbei keine Zusatzbewegung auszuführen.

Der Überhub des Greifers läßt sich nach Anspruch 3 durch eine verstellbare, z. B. schwenkbare Lagerung am Bestückkopf zwi­ schen einer Abhol- und einer Verfahrposition erreichen, so daß der Greifer in der Abholstellung die zweite Abholreihe noch erreicht und daß in der Verfahrstellung keine Teile des Bestückkopfes über das freie Ende des Positionierarmes hin­ ausragen. Dadurch kann jedes der beiden Positioniersysteme auf sämtliche Bauelemente beider Reihen zugreifen, ohne den Träger für die Zuführeinheiten verschieben zu müssen.

Durch eine teleskopische Lagerung nach Anspruch 4 können die Bestückköpfe ohne zusätzliche Verstellmittel soweit über das freie Ende des Positionierarms ausgefahren werden, daß ihre Saugpipetten auch die jenseits der Mittelachse liegenden Ab­ holplätze erreichen.

Durch die Anordnung der Zuführeinheiten zu beiden Seiten der Transportstrecke nach Anspruch 5 kann ihre Anzahl verdoppelt werden.

Durch die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7 ist es möglich, die Arbeitsinhalte der Bestückvorrichtung gleichmä­ ßig auf beide Teilbereiche zu verteilen, so daß beide Posi­ tioniersysteme voll ausgelastet werden können. Die relativ seltenen Substrate, die sich über die volle Länge des Be­ stückfeldes erstrecken, sind einer solchen Handhabung zwar nicht zugänglich. Allerdings kann auch beim Bestücken durch Übergreifen auf den anderen Teilbereich ein Ausgleich erzielt werden. Die weit überwiegende Anzahl der Substrate ist aber erheblich kürzer, so daß ihr Bestückschwerpunkt problemlos auf die Mittelachse eingestellt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisiert eine Seitenansicht einer Vor­ richtung zum Bestücken von Substraten mit elektri­ schen Bauelementen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung auf Fig. 1.

Nach den Fig. 1 und 2 weist die Vorrichtung eine lineare Transportstrecke 1 für plattenförmige Substrate 2 auf, die in einem Bestückfeld 3 der Transportstrecke 1 in unterschiedli­ chen Transportstellungen fixierbar sind. Zu beiden Seiten der Transportstrecke 1 sind auf einem stationären Träger 14 Stellplätze für je zwei Reihen von Zuführeinheiten 4 angeord­ net, die im Bereich einer Stirnseite 12 Abholplätze 5 für elektronische Bauelemente 6 aufweisen. Die Zuführeinheiten 4 erstrecken sich parallel zur Transportstrecke 1 derart, daß ihre Abholplätze 5 senkrecht zur Transportrichtung aneinander gereiht sind.

Die Zuführeinheiten (4) beider Reihen sind in entgegengesetz­ ter Richtung orientiert, so daß die Stirnseiten 12 mit den Abholplätzen einander zugewandt sind und zwei einander eng benachbarte parallele Reihen bilden. Eine Mittelachse (M) zwischen den beiden Reihen der Abholplätze 5 erstreckt sich senkrecht zur Transportstrecke 1 durch die Mitte des Bestück­ feldes 3.

Zu beiden Seiten des Bestückfeldes 3 sind an einem Chassis 11 der Bestückvorrichtung Längsführungen 7 angebracht, die sich senkrecht zur Transportstrecke 1 erstrecken. An jeder der Längsführungen 7 ist mittels eines Linearmotors 13 ein quer­ stehender Positionierarm 8 verfahrbar, entlang dem ein Be­ stückkopf 9 zum Handhaben der Bauelemente 6 verfahrbar ist. Dieser ist als Revolverkopf ausgebildet und weist eine Viel­ zahl von sternförmig abstehenden, z. B. als Saugpipetten aus­ gebildeten Greifern 10 zur Aufnahme einer entsprechend großen Anzahl der Bauelemente 6 auf.

Es ist auch möglich, die beiden Längsführungen mit Abstand über dem Bestückfeld 3 und den Positionierarm nach beiden Seiten ragend unterhalb der Längsführung anzuordnen. Ein sol­ che Bauweise verkürzt die freien Längen der Positionierarme.

Die einander entgegenragenden Positionierarme 8 sind so kurz gehalten, daß sie die Mittelachse M nicht ganz erreichen und daß ihre Enden im Vorbeifahren einander nicht berühren. Die Bestückköpfe 9 sind an den Positionierarmen 8 so geführt, daß sie teleskopartig geringfügig über deren freies Ende hinaus verfahrbar sind. Der Überhub der Bestückköpfe ist so groß ge­ halten, daß die Greifer 10 auch die jeweils gegenüberliegende Abholreihe erreichen können. Dadurch ist es möglich, daß bei­ de Bestückköpfe 9 auf sämtliche Bauelemente 6 und auf einander überlappende Teilbereiche des Substrats 2 zugreifen kön­ nen.

Alternativ zu oder in Kombination mit der teleskopischen La­ gerung kann der Träger 14 mit einem Hubantrieb 15 ausgestat­ tet sein, durch den er senkrecht zur Reihenrichtung der Ab­ holplätze 5 um den Abstand zwischen den beiden Reihen ver­ schoben werden kann. Dadurch können beide Abholreihen abwech­ selnd in den Zugriffsbereich jeweils eines der Bestückköpfe 9 gelangen, ohne daß dazu eine Verfahrbewegung des Greifers 10 über das Ende des Positionierarmes hinaus erforderlich ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Bestücken von Substraten (2) mit elektri­ schen Bauelementen (6),
wobei die Substrate (2) auf einer linearen Transportstrecke (1) transportierbar und in einem Bestückfeld (3) der Trans­ portstrecke (1) fixierbar sind,
wobei seitlich der Transportstrecke (1) Stellplätze für zu­ mindest zwei Reihen von Zuführeinheiten (4) mit Abholplätzen (5) für die Bauelemente (6) angeordnet sind,
wobei die Abholplätze (5) in der Nähe einer Stirnseite (12) der Zuführeinheiten (4) angeordnet sind,
wobei zu beiden Seiten eines Mittelbereichs des Bestückfeldes (3) zwei zur Transportstrecke (1) senkrecht stehende Längs­ führungen (7) an einem Chassis (11) der Vorrichtung ange­ bracht sind,
wobei an jeder der Längsführungen (7) ein querstehender Posi­ tionierarm (8) verfahrbar ist, entlang dem ein Bestückkopf (9) mit zumindest einem Greifer (10) zum Handhaben der Bau­ elemente (6) verfahrbar ist und
wobei die in einer gemeinsamen Verfahrebene liegenden Posi­ tionierarme (8) einander entgegen ragen,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf zumindest einer Seite der Transportstrecke die Stell­ plätze für zumindest zwei zur Transportstrecke senkrechte Reihen der Zuführeinheiten (4) vorgesehen sind,
daß die Stirnseiten (12) der beiden Reihen der Zuführeinhei­ ten (4) einander zugewandt sind, deren Abholplätze (5) in zwei eng benachbarten Reihen zu beiden Seiten einer zur Transportstrecke senkrecht stehenden Mittelachse (M) angeord­ net sind,
daß die Mittelachse (M) durch den Mittelbereich des Bestück­ feldes verläuft,
daß die beiden Positionierarme (8) bis kurz vor die Mittel­ achse (M) zwischen den beiden Längsführungen (7) reichen und daß die Vorrichtung Mittel zum Erzeugen einer, zusätzlichen Relativbewegung zwischen den Greifern (10) und den Zuführeinheiten (4) aufweist, durch die Abholplätze der jeweils jen­ seits der Mittelachse (M) liegenden Reihe in den Zugriffsbe­ reich des Greifers (10) gelangen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinheiten (4) auf zumindest einem Träger (14) fixierbar sind, und daß die der in der Transportrichtung um zumindest den halben Abstand zwischen den beiden Reihen der Abholplätze (5) verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (14) am Chassis (11) stationär gelagert ist und daß der Greifer (10) über das freie Ende des Positionier­ armes (8) hinaus bis über die jenseits der Mittelachse (M) angeordneten Abholplätze (5) verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestückkopf (9) am Positionierarm (8) teleskopartig gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinheiten (4) zu beiden Seiten der Trans­ portstrecke (1) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) in der Transportrichtung veränderlich im Bestückfeld (3) mit Teilbereichen zu beiden Seiten der Mitte­ lachse (M) fixierbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat (2) in der Transportrichtung im Bestückfeld derart justierbar ist,
daß beide Teilbereiche mit annähernd der gleichen Anzahl der Bauelemente (6) bestückbar sind.