DE10061756A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entnehmen von Bestückelementen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entnehmen von Bestückelementen aus mit Bestückelementen versehenen Bestückelement-Trägern (300), bei welchem eine Vakuumpipette (100) über einem Bestückelement (200) positioniert wird und die Vakuumpipette (100) an eine Vakuumquelle angeschlossen wird. Hierbei bildet sich an der Vakuumpipette (100) eine Luftströmung aus. Durch die Luftströmung an der Vakuumpipette (100) wird auf das Bestückelement (200) eine Kraft ausgeübt, durch welche es sich auf die Vakuumpipette (100) zubewegt. Somit kann erfindungsgemäß ein Bestückelement (200) stoßfrei aus einem Bestückelement-Träger (300) entnommen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entnehmen von Bestückelementen aus mit Bestückelementen ver­ sehenen Bestückelement-Trägern.

Bei herkömmlichen Verfahren zum Entnehmen von Bestückelemen­ ten aus Bestückelement-Trägern wird eine Vakuumpipette von oben auf das zu entnehmende Bestückelement abgesenkt. Die Va­ kuumpipette berührt das zu entnehmende Bestückelement und übt dabei eine Kraft auf das Bestückelement aus. Hat die Vakuum­ pipette das Bestückelement berührt, wird ein Saugkanal der Vakuumpipette mit einer Vakuumquelle verbunden. Durch das Va­ kuum wird die zum Halten des Bestückelements an der Vakuumpi­ pette erforderliche Haltekraft erzeugt. Daher kann bei einge­ schaltetem Vakuum das Bestückelement an der Vakuumpipette ge­ halten aus dem Bestückelement-Träger entnommen werden.

Sowohl der Bestückelement-Träger als auch die Positionierung der Vakuumpipette und des Bestückelement-Trägers sind mit To­ leranzen behaftet, welche insbesondere bei Bestückelementen mit geringen Gehäuseabmessungen unvermeidbar sind. Darüber hinaus ist es gewünscht, die Kontaktfläche der Vakuumpipette in Relation zu dem zu entnehmenden Bestückelement relativ groß auszubilden um einen Saugkanal mit großem Querschnitt zu ermöglichen, so dass es aufgrund der Toleranzen dazu kommen kann, dass die Vakuumpipette teilweise auf dem Bestückele­ ment-Träger drückt, wenn die Vakuumpipette nicht genau genug über dem Bestückelement positioniert worden ist. Dadurch kann das Bestückelement im Bestückelement-Träger festgeklemmt wer­ den, so dass ein Entnehmen des Bestückelements nicht mehr möglich ist. Auch bei empfindlichen Bestückelementen mit ei­ ner Mehrzahl von an deren Gehäuse vorragenden Anschlussele­ menten führt eine unexakt aufgesetzte Vakuumpipette dazu, dass Bestückelemente nicht mehr entnommen werden können oder beschädigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entnehmen von Bestückelementen anzuge­ ben, mittels welchen ein sicheres Entnehmen von Bestückele­ menten möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfah­ ren nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem unabhängigen Patentan­ spruch 13. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entnehmen von Bestüc­ kelementen aus mit Bestückelementen versehenen Bestückele­ ment-Trägern wird eine Vakuumpipette in einem vorbestimmten Abstand über einem Bestückelement positioniert. Anschließend wird die Vakuumpipette mit einer Vakuumquelle verbunden, auf­ grund der sich im Bereich der Vakuumpipette ausbildenden Strömung wird das Bestückelement an die Vakuumpipette ge­ saugt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren muss die Vakuum­ pipette das Bestückelement nicht berühren, um das Bestückele­ ment aus dem Bestückelement-Träger entnehmen zu können. Da­ durch kann es nicht zu Verformungen des Bestückelement- Trägers kommen. Vielmehr kann das Bestückelement ohne vorhe­ rige mechanische Einwirkung auf den Bestückelement-Träger von der Vakuumpipette sicher entnommen werden.

Es ist auch möglich, die Vakuumpipette an die Vakuumquelle anzuschließen, bevor die Vakuumpipette über dem Bestückele­ ment positioniert worden ist. Hierdurch kann der Entnahmepro­ zess beschleunigt werden, da das Vakuum an der Vakuumpipette zu dem Zeitpunkt, an welchem die Vakuumpipette über dem zu entnehmenden Bestückelement positioniert wird, bereits zur Verfügung steht und so das Bestückelement sehr schnell ent­ nommen werden kann.

Ferner ist es möglich, die Vakuumpipette an die Vakuumquelle anzuschließen, nachdem die Vakuumpipette über dem zu entneh­ menden Bestückelement positioniert worden ist. Dies bietet den Vorteil, dass zunächst der vorbestimmte Abstand exakt eingestellt werden kann und erst anschließend das Vakuum an der Vakuumpipette anliegt. Dadurch wird ein exaktes Einhalten des vorbestimmten Abstandes sichergestellt und damit die Funktionssicherheit des Entnahmeprozesses des Bestückelements verbessert.

Der vorbestimmte Abstand kann geringer sein als die Abmessun­ gen des Bestückelements. Der vorbestimmte Abstand kann bei­ spielsweise vor oder während des Betriebs ermittelt werden oder vor dem Betrieb festgelegt werden. Beispielsweise ist es möglich, den vorbestimmten Abstand vor dem Betrieb empirisch zu ermitteln. Der so ermittelte vorbestimmte Abstand wird dann während des Betriebs verwendet, indem in einem Lernzy­ klus die Vakuumpipette bis auf das Bestückelement abgesenkt und anschließend um den empirisch ermittelten Abstand von dem Bestückelement abgehoben wird. Diese Position wird als Soll­ position für den Bestückprozess verwendet.

Es kann jedoch auch erforderlich sein, den vorbestimmten Ab­ stand vor dem Betrieb frei festzulegen, beispielsweise wenn mit neuen Bestückelementen oder neuen Bestückelement-Trägern gearbeitet wird, für die keine Erfahrungswerte über den ein­ zuhaltenden Abstand bestehen. Ferner kann es auch erforder­ lich sein, den vorbestimmten Abstand während des Betriebs zu ermitteln. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn sich während des Betriebs durch Temperaturveränderung oder Ver­ schleiß die Toleranzen verändern, so dass ein sicheres Ent­ nehmen der Bestückelemente nicht mehr gewährleistet ist.

Der vorbestimmte Abstand kann zwischen 0,01 und 1,0 mm betra­ gen.

Der vorbestimmte Abstand wird beispielsweise ermittelt, indem die Vakuumpipette an die Vakuumquelle angeschlossen und dar­ aufhin zu dem Bestückelement abgesenkt wird, bis das Bestüc­ kelement aus dem Bestückelement-Träger an die Vakuumpipette gesaugt worden ist. Mittels eines Messsystems kann der unmit­ telbar vor dem Ansaugen des Bestückelements an die Vakuumpi­ pette vorliegende Abstand als vorbestimmter Abstand erfasst werden. Dieses Verfahren lässt sich beispielsweise iterativ durchführen, wobei von einem vorgegebenen Wert für den vorbe­ stimmten Abstand ausgegangen wird und durch eine Mehrzahl von Iterationen, während welcher der Wert des vorbestimmten Ab­ stands variiert wird, derjenige Wert für den vorbestimmten Abstand ermittelt wird, bei welchem die Sicherheit der Ent­ nahme von Bestückelementen und/oder die Geschwindigkeit des Entnahmeprozesses am größten ist. Es ist auch möglich das Va­ kuum geregelt zuzuschalten, beispielsweise durch ein geregel­ tes Ventil, eine geregelte Vakuumquelle oder einen Druckspei­ cher, um ein sicheres und kontrolliertes Ansaugen des Bestüc­ kelements bereitzustellen.

Das Messsystem kann beispielsweise die Position der Vakuumpi­ pette erfassen. Ferner kann das Messsystem auch den Abstand zwischen der Vakuumpipette und einer freiliegenden Oberfläche des Bestückelements erfassen. Es ist auch möglich, dass das Messsystem den Abstand zwischen der Vakuumpipette und jener Oberfläche des Bestückelement-Trägers erfasst, an welcher die Bestückelemente freiliegen.

Mittels des Meßsystems kann eine Rückkopplung zwischen vorge­ gebenem Sollwert für die Position der Vakuumpipette und vor­ liegendem Istwert der Position der Vakuumpipette vorgesehen sein, welcher beispielsweise mittels einer Steuervorrichtung verarbeitet und dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt werden kann. Das Meßsystem kann ein optisches, mechanisches, elektromagnetisches oder kapazitives Meßsystem sein.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise, nachdem mindestens ein Entnahmefehler während des Betriebs aufgetreten ist, der vorbestimmte Abstand erneut eingestellt bzw. ermittelt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass wäh­ rend des Betriebs auftretende Veränderungen berücksichtigt und somit eine möglichst hohe Entnahmesicherheit beim Entneh­ men der Bestückelemente aus dem Bestückelement-Träger sicher­ gestellt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entnehmen von Bestücke­ lementen weist eine mit einem Antrieb versehene Vakuumpipette auf, welche an eine Vakuumquelle anschließbar ist. Mittels der Vakuumpipette sind Bestückelemente aus einem Bestückele­ ment-Träger entnehmbar. An der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Messvorrichtung vorgesehen, mittels welcher die Po­ sition der Vakuumpipette erfassbar ist. Ferner ist eine Steu­ ervorrichtung vorgesehen, welche mit der Messvorrichtung ge­ koppelt ist und von welcher der Antrieb der Vakuumpipette derart steuerbar ist, dass mittels der Vakuumpipette Bestüc­ kelemente stoßfrei aus dem Bestückelement-Träger entnehmbar sind. Der Saugquerschnitt der Vakuumpipette kann dabei run­ den, ovalen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Die stoß­ freie Entnahme ermöglicht, die zu entnehmenden Bestückelemen­ te aus dem Bestückelement-Träger zu entnehmen, ohne zuvor die Vakuumpipette in Kontakt mit den zu entnehmenden Bestückele­ menten zu bringen. Dadurch kann keine Verformung des Bestüc­ kelement-Trägers auftreten. Ein sicheres Entnehmen der Be­ stückelemente wird somit gewährleistet.

Die Steuervorrichtung der Bestückelement-Entnahmevorrichtung ist beispielsweise geeignet, mittels des Antriebs die Vakuum­ pipette in einem vorbestimmten Abstand über einer freiliegen­ den Oberfläche des Bestückelements zu positionieren. Der vor­ bestimmte Abstand ist hierbei, beispielsweise empirisch, der­ art bemessen, dass ein sicheres Entnehmen der Bestückelemente möglich ist.

Die Messvorrichtung kann beispielsweise in dem Antrieb der Vakuumpipette integriert sein. Hierdurch werden zusätzliche externe Anbauten an der Vakuumpipette vermieden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a bis 1d ein Verfahren zum Entnehmen von Bestückele­ menten nach dem Stand der Technik, und

Fig. 2a bis 2d ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entneh­ men von Bestückelementen.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Entnehmen von Bestückele­ menten aus einem Bestückelement-Träger wird, wie aus Fig. 1a ersichtlich, eine Vakuumpipette 100, welche mit einem Saugka­ nal 120 versehen ist, von oben auf ein Bestückelement 200 zu­ bewegt, welches in einem Bestückelement-Träger 300 angeordnet ist. Wie aus Fig. 1b ersichtlich, wird die Vakuumpipette 100 auf das Bestückelement 200 gedrückt. Hierbei wird von der Vakuumpipette 100 eine Kraft auf das Bestückelement 200 aus­ geübt. Nachdem die Vakuumpipette 100 das Bestückelement 200 in dem Bestückelement-Träger 300 berührt hat, wird der Saug­ kanal 120 der Vakuumpipette 100 mit einer Vakuumquelle ver­ bunden, so dass das Bestückelement 200 an die Vakuumpipette 100 gesaugt wird. Das derart an der Vakuumpipette 100 festge­ legte Bestückelement 200 kann, wie aus Fig. 1c ersichtlich, mittels der Vakuumpipette 100 aus dem Bestückelement-Träger 300 entnommen werden.

Mit immer geringer werdenden Abmessungen der Bestückelemente 200 treten bei diesem Verfahren jedoch Probleme auf. Bei­ spielsweise, sind der Bestückelement-Träger sowie dessen Po­ sitionierung und die Positionierung der Vakuumpipette 100 im Verhältnis zu den Abmessungen des Bestückelements 200 mit im­ mer größeren Toleranzen behaftet. Hierdurch kann es vorkom­ men, dass die Vakuumpipette 100 beim Absenken auf das Bestüc­ kelement 200 nicht ausschließlich das Bestückelement 200 son­ dern auch den Bestückelement-Träger 300 berührt. Wie aus Fig. 1d ersichtlich, kann es dabei vorkommen, dass Teile des Bestückelement-Trägers 300 durch die von der Vakuumpipette 100 auf denselben ausgeübte Kraft verformt werden, so dass das Bestückelement 200 in den Bestückelement-Träger 300 ein­ geklemmt wird und nicht mehr entnommen werden kann. Diese Problematik tritt insbesondere bei sehr kleinen Bestückele­ menten 200 auf, da hierbei Vakuumpipetten 100 mit sehr gerin­ gen Durchmessern verwendet werden müssen, um Verschmutzungen der Vakuumpipetten durch Lotpaste oder andere Rückstände zu vermeiden. Die Kraft, welche auf den Bestückelement-Träger 300 einwirkt ist aufgrund der geringen Durchmesser der Vaku­ umpipetten sehr groß. Diese große auf den Bestückelement- Träger 300 einwirkende Kraft kann dann zu Verformungen des Bestückelement-Trägers 300 führen, welche ein Entnehmen des Bestückelements 200 verhindern.

Aus den Fig. 2a bis 2d ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Wie aus Fig. 2a ersichtlich, wird eine mit einem Saugkanal 120 versehene Vakuumpipette 100 auf ein in einem Bestückelement-Träger 300 angeordnetes Bestücke­ lement 200 abgesenkt. Mittels eines Messsystems 400, welches mit der Vakuumpipette 100 gekoppelt sein kann, wird die Posi­ tion der Vakuumpipette 100 erfasst. In einem vorbestimmten Abstand d über dem Bestückelement 200 wird die Vakuumpipette 100 positioniert, wie aus Fig. 2b ersichtlich. Der Abstand d beträgt beispielsweise zwischen 0,01 mm und 1,0 mm, insbeson­ dere zwischen 0,2 mm und 0,3 mm. Beim Positionieren der Vaku­ umpipette 100 über dem Bestückelement 200 in dem vorbestimm­ ten Abstand d ist auch eine gewisse Toleranz der Positionie­ rung der Vakuumpipette 100 gegenüber der Position des Bestüc­ kelements 200 möglich, wie aus Fig. 2b ersichtlich. An­ schließend wird der Saugkanal 120 mit einer Vakuumquelle ver­ bunden, so dass, wie aus Fig. 2c ersichtlich, eine Luftströ­ mung an der Vakuumpipette 100 entsteht. Durch die Luftströ­ mung wird eine Kraft F auf das Bestückelement 200 ausgeübt, durch welche das Bestückelement 200 zu der Vakuumpipette be­ wegt wird. Wie aus Fig. 2d ersichtlich, kann, nachdem das Bestückelement 200 an die Vakuumpipette 100 gesaugt worden ist, das Bestückelement 200 mittels der Vakuumpipette 100 aus dem Bestückelement-Träger entfernt werden.

Durch die Erfindung werden somit insbesondere bei kleinen Be­ stückelementen oder empfindlichen Bestückelementen Entnahme­ fehler vermieden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Entnehmen von Bestückelementen aus mit. Be­ stückelementen versehenen Bestückelement-Trägern, bei wel­ chem:
eine Vakuumpipette (100) in einem vorbestimmten Abstand
(d) über einem Bestückelement (200) positioniert wird, und
die Vakuumpipette (100) an eine Vakuumquelle angeschlossen wird,
wobei das Bestückelement (200) von einer sich aufgrund des Vakuums im Bereich der Vakuumpipette (100) ausbildenden Strö­ mung erfaßt und an die Vakuumpipette (100) gesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vakuumpipette (100) an die Vakuumquelle angeschlossen wird bevor die Vakuumpipet­ te über dem Bestückelement (200) positioniert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vakuumpipette (100) an die Vakuumquelle angeschlossen wird, wenn die Vakuumpipet­ te (100) über dem Bestückelement positioniert worden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ab­ stand (d) geringer ist, als die Abmessungen des Bestückele­ ments (200).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ab­ stand (d) während oder vor dem Betrieb ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ab­ stand (d) vor dem Betrieb festgelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, wobei der Abstand zwi­ schen 0,01 und 1 mm beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Abstand (d) ermittelt wird, indem die Vakuumpipette (100) an die Vakuumquelle ange­ schlossen wird und daraufhin zu dem Bestückelement (200) abgesenkt wird, bis das Bestückelement (200) aus dem Bestücke­ lement-Träger (300) an die Vakuumpipette (100) angesaugt wird und mittels eines Meßsystems (400) diese Position der Vakuum­ pipette (100) als ermittelter Abstand (d) erfaßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei von dem Meßsystem (400) die Position der Vakuumpipette (100) erfaßt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei von dem Meßsystem (400) der Abstand zwischen der Vakuumpipette (100) und einer frei­ liegenden Oberfläche des Bestückelements (200) erfaßt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei von dem Meßsystem (400) der Abstand zwischen der Vakuumpipette (100) und der Oberflä­ che des Bestückelement-Trägers (300) erfaßt wird, an welcher die Bestückelemente (200) frei liegen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei der Abstand (d) erneut eingestellt bzw. ermittelt wird, nachdem mindestens ein Entnahmefehler während des Betriebs aufgetre­ ten ist.

13. Bestückelement-Entnahmevorrichtung mit einer mit einem Antrieb versehenen Vakuumpipette (100), welche an eine Vaku­ umquelle anschließbar ist, und mittels welcher Bestückelemen­ te (200) aus einem Bestückelement-Träger (300) entnehmbar sind, gekennzeichnet durch
eine Meßvorrichtung (400), mittels welcher die Position der Vakuumpipette (100) erfassbar ist, und
eine Steuervorrichtung, welche mit der Meßvorrichtung (400) gekoppelt ist, und von welcher der Antrieb der Vakuum­ pipette (100) derart steuerbar ist, daß mittels der Vakuumpi­ pette (100) Bestückelemente (200) stossfrei aus dem Bestücke­ lement-Träger (300) entnehmbar sind.

14. Bestückelement-Entnahmevorrichtung nach Anspruch 13, wo­ bei die Steuervorrichtung derart eingerichtet ist, mittels des Antriebs die Vakuumpipette (100) in einem Abstand (d) über einer freiliegenden Oberfläche des Bestückelements (200) zu positionieren.

15. Bestückelement-Entnahmevorrichtung nach Anspruch 13 oder 12, wobei die Meßvorrichtung (400) in dem Antrieb integriert ist.