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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Aufbringen von kleinen Kunststoffmengen auf elektrische
Bauteile, wie Mikrochips oder deren Träger, insbesondere zum Verkapseln
der elektrischen Bauteile, bei dem die elektrischen Bauteile und/oder
deren Träger
entlang eines Vorschubwegs weiterbewegt werden, eine erste Auftragseinheit
eine erste Kunststoffmenge auf ein elektrisches Bauteil und/oder
dessen Träger
appliziert und nachfolgend bezüglich
einer Vorschubrichtung mittels einer zweiten Auftragseinheit eine
zweite Kunststoffmenge appliziert wird. Die Erfindung betrifft ebenso
eine Vorrichtung zum Durchführen
dieses Verfahrens, sowie eine zugehörige Produktionsanlage.
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Eine der Anmelderin bekannte Technologie, bei
der dieses Verfahren angewendet wird, ist das Verkapseln von Mikrochips
bei Chipmodulen, wie sie insbesondere bei der Chipkartenherstellung
verwendet werden. Auf einem meist mehrschichtigen Trägerband,
das zugleich die metallischen Kontaktflächen bei einer Chipkarte bereitstellen
kann, werden der oder die Mikrochips aufgebracht und mittels Bonddrähten mit
den gewünschten
Kontaktflächen verbunden.
Dieser recht filigrane Aufbau wird durch eine Kunststoffverkappung
bzw. -abdeckung bzw. -umhüllung
versiegelt bzw. abgedeckt. Aufgrund der Tatsache, dass Chipmodule
nicht sonderlich groß sind,
werden immer kleine Kunststoffmengen aufgebracht, zumal diese Kunststoffmenge
noch in einer Aussparung eines Kartengrundkörpers für eine Chipkarte Platz finden
muss. Zur Herstellung dieser Kunststoffverkappung gibt es im Stand
der Technik mehrere Möglichkeiten.
Eine Möglichkeit
besteht in einem sogenannten Dam and Fill. Hierbei wird zuerst ein
Kunststoffdamm (Dam) aufgebracht, der im Wesentlichen den oder die
Mikrochips auf dem Kontaktband und im Wesentlichen einschließlich der
Bonddrähte
umgibt. Anschließend
wird der von dem Damm (oder rahmenförmigen Kunststofferhöhung) umgebene
Bereich mit einer Kunststoffmenge aufgefüllt bzw. ausgefüllt (Fill),
bis der oder die Mikrochips und im Wesentlichen die Bonddrähte von
der Kunststoffmenge bedeckt sind. Hierzu kann mittels einer Auftragseinheit
zuerst ein Damm aufdispensiert und dann mittels einer zweiten Auftragseinheit
die Füllung
appliziert werden. Oftmals werden hierbei für den Damm und die Füllung unterschiedliche
Kunst stoffmengen verwendet, die jedoch in der Regel fließfähig bzw.
pastös
und aushärtbar
sind bzw. ausgehärtet
werden können.
Nachfolgend der Füllung
ist in aller Regel eine Aushärtstation,
z.B. ein Aushärtofen vorgesehen.
Dieser Vorgang wird in aller Regel am endlosen Leadframe (Trägerband)
durchgeführt,
wobei die Chipmodule immer um bestimmte Taktschritte voran bewegt
werden.
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Bislang eingesetzte Verfahren und
Vorrichtungen weisen in den meisten Fällen einen Modulaufbau auf,
wobei mehrere Module nebeneinander angeordnet werden, und der Vorschubweg
dann durch die aneinandergereihten Module hindurchgeführt ist. In
einem ersten Modul wird der Damm aufgebracht und in einem zweiten
Modul die Füllung
vorgenommen. In einem weiteren Modul kann die Aushärtung erfolgen.
Oftmals sind zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten noch Überprüfungseinrichtungen vorgesehen,
die dann fehlerhafte Teile ermitteln, so dass diese dann entfernt
werden können.
Problematisch bei dieser Herstellung sind auch die Aushärtezeiten
der verschiedenen Kunststoffmengen, was insbesondere zu Problemen
bei Stillständen
führen kann.
Insbesondere der Harzanteil kann sich aus der Klebematrix trennen
und ein sogenanntes "Bleading" am Trägerband
hervorrufen. Dieser Vorgang kann durch einen optimalen Gesamtablauf
verbessert werden. Ziel ist es immer, ein minimales „Bleading" am Trägerband
zu erzeugen, damit die Oberfläche
des Trägerbandes
durch diesen Vorgang nicht verändert wird.
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Ein Verfahren zur abstandsgenauen
Umhüllung
mit funktionstragenden Schichten versehener Bauelemente und danach
hergestellte Bauelemente sind aus der
DE 195 18 027 C2 bekannt.
Dort wird eine erste Umhüllung
aus einer hochviskosen Abdeckmasse aufgebracht und ausgehärtet und
dann eine zweite Umhüllung
aus einer niederviskosen Abdeckmasse aufgebracht, wobei vor der
endgültigen Aushärtung der
zweiten Umhüllung
ein Werkzeug aufgedrückt
wird.
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Ein Verfahren zum Aufbringen einer
Substanz auf einen IC-Chip und auf Leiterrahmen zur Verbesserung
der Adhäsion
mit Formgussmischung sowie ein hierfür benötigtes Gerät sind in der
EP 0494634 B1 beschrieben.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch
das die Stillstandszeiten bei auftretenden Feh lern reduziert werden
können. Ebenso
soll hierfür
eine geeignete Vorrichtung und eine zugehörige Produktionsanlage bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem
Verfahren dadurch gelöst,
dass das elektronische Bauteil und/oder dessen Träger zwischen
dem Applizieren der ersten Kunststoffmenge und dem Applizieren der
zweiten Kunststoffmenge auf einem Transportweg zwischen der ersten
und der zweiten Auftragseinheit höchstens 500 mm bewegt wird
bzw. werden. Zwar erscheint auf den ersten Blick diese Lösung relativ
simpel und naheliegend. Jedoch war man bislang nicht in der Lage,
die Auftragseinheiten näher
aneinander anzuordnen, so dass diesbezügliche Möglichkeiten auch nicht in Betracht
gezogen wurden. Der Erfinder hat nunmehr erkannt, dass er durch
das Verkleinern des Abstandes der Auftragseinheiten auf weniger
als 500 mm entscheidende Vorteile erzielt. Zum einen wirkt sich
das in einem kurzzeitlichen Abstand zueinander beim Aufbringen der
beiden Kunststoffmengen sehr positiv auf die Qualität der herzustellenden
Teile aus. Von entscheidendem Vorteil ist es jedoch, dass die elektrischen Bauteile
und/oder dessen Träger
bei einer fehlerhaften Applikation z.B. der ersten Auftragseinheit
nicht unnötig
weit zurückgefahren
werden müssen.
Oftmals ist zwischen der ersten Auftragseinheit und der zweiten
Auftragseinheit kein Platz für
eine Überprüfungsfunktion
vorhanden, so dass erst eine Überprüfung nach
dem Aufbringen der zweiten Kunststoffmenge erfolgt. Wird dann ein
Fehler festgestellt, der auf der Applikation der ersten Kunststoffmenge
basiert, so ist bislang immer ein sehr hoher Ausschussanteil angefallen,
da in aller Regel mit mindestens 11 Zwischentakthüben (und
damit weit oberhalb von 500 mm) gearbeitet wurde. Wie bereits anfänglich erwähnt, war
man bislang nicht in der Lage mit weniger Zwischenhüben zu arbeiten.
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Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass
der Transport der elektrischen Bauteile und/oder deren Träger in vorbestimmten
Takthüben entlang
des Vorschubwegs erfolgt und dass der Vorschubweg zwischen der ersten
und der zweiten Auftragseinheit in weniger als fünf Takthüben ausgeführt wird. Dies entspricht einer
minimalen Reduktion der Takthubzahl von über 50 % gegenüber bislang
verwirklichten Konstruktionen.
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Günstigerweise
können
als elektrische Bauteile Chipmodule, insbesondere für Chipkarten,
verwendet werden, wobei durch die applizierten Kunststoffmengen
eine Chiverkappung bzw. -kapselung erfolgt. Die bei solchen Bauteilen
vorliegenden Abmessungen sind relativ klein, weshalb es sehr schwierig ist,
mit wenigen Taktschritten zwischen den einzelnen Auftragseinheiten
auszukommen.
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Bevorzugt können die verwendeten Kunststoffe
für die
zu applizierenden Kunststoffmengen fließfähige, aushärtende Kunststoffe sein, die
nach dem Applizieren ausgehärtet
werden bzw. aushärten. Bei
derartigen Kunststoffen hat sich der geringe zeitliche Abstand zwischen
dem Aufbringen der ersten Kunststoffmenge und der zweiten Kunststoffmenge sehr
gut in Versuchen bewährt.
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Bei einer Verfahrensvariante ist
vorgesehen, dass mit den Auftragseinheiten ein Dam- and Fill-Verfahren
durchgeführt
wird, bei dem die erste Auftragseinheit eine Kunststoffmenge in
Form einer rahmenartigen Erhöhung
(Dam) und die zweite Auftragseinheit eine Kunststoffmenge zum zumindest
bereichsweisen Ausfüllen
(Fill) des von der Erhöhung
umgebenen Bereichs appliziert. Durch dieses Verfahren kann ein sogenanntes "Bleading" wie es bislang aufgetreten
ist, minimiert werden. Dies ist überraschend, da
man bislang von anderen Faktoren ausgegangen ist.
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Hierbei darf auch nicht verkannt
werden, dass insbesondere die Zeit, die benötigt wird, um die erste Kunststoffmenge
in eine Aushärtstation
zu überführen geringer
ist, als bislang im Stand der Technik vorgesehen ist.
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Als besonderes günstig hat sich eine Variante
herausgestellt, bei der eine Vergussinspektion der Kunststoffmengen
nach der zweiten Auftragseinheit in einem Abstand von ≤ 600 mm durchgeführt wird.
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Die Reduktion dieser Zeit im Vergleich
zu bislang verwendeten Zeiten im Stand der Technik kann auch gleichzeitig
die Reduktion. hinsichtlich der Anwendung einer Aushärtstation
bedeuten. Ein sogenanntes „Bleading" wird hierdurch um
ein erhebliches Maß herabgesetzt.
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Des Weiteren bezieht sich die Erfindung
auf eine Vorrichtung zum Durchführen
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6. Die Vorrichtung umfasst
eine erste Auftragseinheit für
eine erste Kunststoffmenge, eine zweite Auftragseinheit für eine zweite
Kunststoffmenge und eine in vorbestimmten Takthüben die elektrischen Bauteile und/oder
deren Träger
weiterbewegende Fördereinrichtung,
wobei die erste Auftragseinheit und die zweite Auftragseinheit entsprechend
nachfolgend in Förderrichtung
entlang der Fördereinrichtung
angeordnet sind und die Auftragseinheiten derart ausgebildet und
angeordnet sind, dass durch die Fördereinrichtung ein elektrisches
Bauteil und/oder deren Träger
in höchstens
500 mm Abstand (oder 5 Takthüben von
der ersten Auftragseinheit zu der zweiten Auftragseinheit förderbar
ist. Eine solche Anordnung der Auftragseinheiten war bislang im
Stand der Technik nicht vorgesehen.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist lediglich ein einziger Takthub zwischen der ersten Auftragseinheit
und der zweiten Auftragseinheit vorhanden. Hierbei kann auch vorgesehen sein,
dass eine Auftragseinheit gleichzeitig Kunststoffmengen auf mehrere
elektrische Bauteile und/oder deren Träger aufbringt, so dass eine
Takthublänge
im Wesentlichen der Auftragsspanne der Auftragseinheit entspricht.
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Um Kunststoffmengen in beliebigen
Formen applizieren zu können,
ist günstigerweise
vorgesehen, dass eine Auftragseinheit eine mehrachsige Bewegungseinrichtung
und einen von der Bewegungseinrichtung bewegbar angeordneten Auftragskopf umfasst.
Hierdurch ist es z.B. möglich
auch durch ein sogenanntes Abrastern sehr dünne und schmale Kunststoffflecken
zu applizieren.
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Damit sich die beiden Bewegungseinrichtungen
nicht gegenseitig stören,
können
diese Achsen symmetrisch zueinander relativ zur Fördereinrichtung
angeordnet sein. Die Bewegungen erfolgen dann entweder entlang bzw.
parallel zur Symmetrieachse bzw. Symmetrieebene oder von dieser
weg oder bis angrenzend an diese.
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Günstig
ist hierbei auch, wenn die beiden Auftragsköpfe aufgrund der Ausbildung
der Bewegungseinrichtung entlang achsensymmetrischer Bewegungsbahnen
verfahrbar angeordnet sind. Das bedeutet, dass die beiden Auftragsköpfe gleiche
Bewegungen ausführen
können.
Bei unterschiedlich ausgeführten
Bewegungen können
sie jedoch auf die gleichen Bewegungsbahnen zurückgreifen. Durch entsprechende
Abstimmung der Bewegung aufeinander, lassen sich auch die dadurch
erzeugten Schwingungen am Maschinengestell optimieren.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die mehrachsigen Bewegungseinrichtungen achsensymmetrisch
aufgebaut sind und die Symmetrieachse senkrecht zu der Förderrichtung der
Fördereinrichtung
verläuft.
Demnach können
sich die Auftragsköpfe
nicht nur auf symmetrischen Bahnen zueinander bewegen, sondern es
sind auch die Bewegungseinrichtungen im Wesentlichen identisch aufgebaut,
so dass auch eine Teilevielzahl erheblich reduziert ist.
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Bevorzugt können die mehrachsigen Bewegungseinrichtungen
mindesten in den drei translatorischen, senkrecht zueinander verlaufenden
Raumkoordinaten verfahrbar ausgebildet sein. Hierdurch können sämtliche
Punkte auf der Fördereinrichtung angefahren
werden. Zusätzliche
Verfahrmöglichkeiten
können
noch vorgesehen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Drehungen um Drehachsen
zuzulassen. In aller Regel werden jedoch durch die drei translatorischen
Bewegungen und entsprechende Ansteuerung der Bewegungsbahn sämtliche
Muster für
die Kunststoffmenge für
die Applikation erzeugbar sein können.
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Günstig
ist auch eine Konstruktion, bei der die beiden Auftragseinheiten
einen selben Tragaufbau aufweisen. Hierdurch wird wiederum die Teileanzahl
reduziert. Günstigerweise
kann eine Tragsäule als
Tragaufbau vorgesehen sein, an der die Auftragsköpfe und die Bewegungseinrichtung
angebracht sind. Beide Auftragseinheiten lassen sich daher durch
die einzige Tragsäule
an verschiedene Be- bzw. Verarbeitungsmodule ankoppeln, da sie an
diese angliederbar sind.
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In diesem Zusammenhang ist es weiter
von Vorteil, wenn gemäß einer
Variante die Tragsäule seitlich
neben der Fördereinrichtung
angeordnet ist und die Bewegungseinrichtungen als einseitig an der Tragsäule abgestützte Tragarme über die
För dereinrichtung
bewegbar angeordnet sind. Der gesamte Aufbau schwebt demnach oberhalb
der Fördereinrichtung,
ist jedoch nur einseitig abgestützt,
weshalb er sowohl von der einen als auch von der anderen Seite an
einer bestimmten Fördereinrichtung
angegliedert werden kann.
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Bevorzugt kann als Fördereinrichtung
ein getaktet angetriebener Bandförderer
verwendet werden. Oftmals sind die elektrischen Bauteile auch auf Bandträgern angeordnet,
die dann über
geeignete Eingriffsmittel voranbewegt werden. Solche Träger müssen dann
in geeigneter Weise von der Fördereinrichtung
unterstützt
werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die
Auftragseinheiten zum Applizieren von fließfähigen, aushärtenden bzw. aushärtbaren
Kunststoffen ausgebildet sein, wobei in Förderrichtung nachfolgend der
zweiten Auftragseinheit eine Aushärteeinrichtung für die erste
und/oder zweite Kunststoffmenge vorgesehen ist. Für den Fall,
dass die Aushärteeinrichtung
für beide
Kunststoffmengen geeignet ist, reduziert sich die Zeitdauer der
ersten Kunststoffmenge bis zur Anwendung des Aushärtvorgangs
durch die Aushärteeinrichtung.
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Des Weiteren können die zweite Auftragseinheit
und die Aushärteeinrichtung
derart ausgebildet und angeordnet sein, dass durch die Fördereinrichtung
ein elektrisches Bauteil und/oder deren Träger entlang eines Vorschubwegs
von der zweiten Auftragseinheit zur Aushärteeinrichtung von höchstens 500
mm Länge
förderbar
ist. Zum einen besteht durch die Zwischenschaltung zumindest noch
eines Takthubes die Möglichkeit
zur Anordnung einer Überprüfungsstation
und zum anderen erfolgt eine schnelle Aushärtung der Kunststoffmengen.
Insbesondere hinsichtlich der zuerst aufgebrachten Kunststoffmenge
bedeutet dies z.B. bei der Anwendung einer Dam- und Fill-Technik eine weitgehende Verhinderung
eines "Bleadings". Eine Förderung
in höchstens
5 Takthüben
kann ebenfalls vorgesehen werden.
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Es besteht auch die Möglichkeit,
dass zwischen der zweiten Auftragseinheit und der Aushärteeinrichtung
eine Vergussinspektionseinrichtung angeordnet ist. Diese überprüft bzw. überwacht
die Arbeit der Auftragseinheiten und schlägt sofort Alarm, wenn fehlerhafte
Bearbeitungsvorgänge
ausgeführt worden
sind.
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Günstigerweise
kann die Vergussinspektionseinrichtung in einem Abstand von der
zweiten Auftragseinheit von höchstens
600 mm angeordnet sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass nur
eine geringe Anzahl von elektrischen Bauteilen zwischen zweiter
Auftragseinheit und Vergussinspektionseinrichtung vorhanden sind
und somit sich der Ausschuss möglichst
reduzieren lässt.
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Eine weitere Ausgestaltung, die auch
selbstständig
Schutz genießen
kann, sieht vor, dass die erste und die zweite Auftragseinheit in
einer gemeinsamen als Modul ausgebildeten Maschinengestelleinheit
untergebracht sind. Bislang wurden Auftragseinheiten immer einzeln
in einem einzigen Modul untergebracht. Aufgrund hoher Flexibilität ist man
bestrebt, insbesondere Anlagen zur Produktion von Chipkarten bzw.
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Chipkartenmodule möglichst
in Modulbauweise zu konzipieren. Verschiedene Bearbeitungsstationen
werden deshalb jeweils einzeln in einem Maschinenmodul untergebracht.
Mehrere solcher Mäschinengestellmodule
werden in gewünschter Reihenfolge
aneinander gereiht, um die verschiedenen Verfahrensschritte in einem
getakteten Arbeitsprozess auszuführen.
Die Unterbringung einer Dam- und Fill-Station innerhalb einer einzigen
solcher als Modul ausgebildeten Maschinengestelleinheit hat es vermutlich
deshalb im Stand der Technik bislang nicht gegeben, weil zwei gleich
aufgebaute Module den Dam- und Fill-Vorgang sehr gut ausführen konnten.
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Des Weiteren bezieht sich die Erfindung
auf eine Produktionsanlage zum Aufbringen von kleinen Kunststoffmengen
auf elektrische Bauteile, wie Mikrochips oder deren Träger, die
mehrere in Produktionsreihenfolge hintereinander angeordnete, als
Einbau- bzw. Zwischenbaumodul ausgebildete Maschinengestelleinheiten
umfasst, wobei in jeder Maschinengestelleinheit mindestens eine
Bearbeitungseinrichtung untergebracht ist. Diese Produktionsanlage zeichnet
sich insbesondere dadurch aus, dass mindestens eine Maschinengestelleinheit
eine erste Auftragseinheit für
eine erste Kunststoffmenge, eine zweite Auftragseinheit für eine zweite
Kunststoffmenge und eine die elektrischen Bauteile und/oder deren Träger weiterbewegende
Fördereinrichtung
umfasst, wobei die erste Auftragseinheit und die zweite Auftragseinheit
entsprechend nachfolgend in Förderrichtung
entlang der Fördereinrichtung
angeordnet sind und die Auftragseinheiten derart ausgebildet und
angeordnet sind, dass durch die Fördereinrichtung ein elektrisches
Bauteil und/oder deren Träger
in höchstens
500 mm Abstand von der ersten Auftragseinheit zu der zweiten Auftragseinheit
förderbar
ist. Auch hierbei kommt es hauptsächlich auf die Modulbauweise
an.
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Im Folgenden wird die vorliegende
Erfindung anhand von Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Applikationseinheit für zwei Kunststoffmengen
in einer Vorderansicht.
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2 die
Einrichtung aus 1 in
einer schematischen Draufsicht,
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3 eine
schematische Draufsicht, durch die der Abstand der Auftragsköpfe veranschaulicht wird,
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4 ein
schematischer Querschnitt durch ein Chipmodul nach dem Aufbringen
der beiden Kunststoffmengen mittels einer Dam- und Fill-Technik,
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5 eine
schematische Draufsicht auf ein Trägerband mit Mikrochips während eines
Zwischenschritts zwischen erster und zweiter Auftragseinheit,
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6 eine
schematische Darstellung einer Variante einer Applikationseinheit
für zwei
Kunststoffmengen mit Aushärteinrichtungen
in einer Vorderansicht,
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7 die
Einheit aus 6, bei der
eine Inspektionseinheit zwischengefügt ist, in einer schematischen
Vorderansicht,
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8 eine
schematische Darstellung einer Anordnungsvariante der Auftragseinheiten
in einem Maschinenmodul und
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9 eine
schematische Darstellung einer weiteren Anordnungsvariante der beiden
Auftragseinheiten in einem Maschinenmodul.
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In 1 ist
in schematischer Darstellung ein Auftragssystem 1 zum Aufbringen
von kleinen Kunststoffmengen bei Chipmodulen (siehe auf 4 und 5) gezeigt. Das Auftragssystem 1 umfasst
eine mittige Tragsäule 3,
durch deren vertikale Mittenachse eine Symmetrielinie bzw. eine
senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Symmetrieebene S definiert
ist.
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Auf der linken Seite der Tragsäule 3 befindet sich
eine erste Auftragseinheit 4 mit einem Auftragskopf 5.
Im Abstand hierzu befindet sich auf der rechten Seite der Tragsäule 3 eine
zweite Auftragseinheit 6 mit einem Auftragskopf 7.
Beide Auftragseinheiten 4 und 6 verfügen über mehrachsige
Bewegungseinrichtungen 8 bzw. 9. Die Bewegungseinrichtungen 8 und 9 sind
in der Lage, die Auftragsköpfe 5 und 7 entlang
der drei translatorischen Raumkoordinaten x, y und z zu verfahren.
Gemäß der 1 kennzeichnet die x-Richtung
die Horizontalrichtung (links oder rechts), die y-Richtung die Vertikalrichtung
(hoch oder runter) und die z-Richtung weist in die oder aus der
Zeichnungsebene. Die erste Auftragseinheit 4 umfasst einen
ersten verfahrbaren Schlitten 10 mit einem Antriebsmotor 11,
durch den der Schlitten 10 in z-Richtung und demnach senkrecht
zur Zeichnungsebene der 1 verfahrbar
angetrieben ist. An diesem Schlitten 10 ist eine senkrecht
dazu verlaufende Führung 12 angeordnet,
die zum Führen
eines Querschlittens 13 dient. Der Querschlitten 13 ist
in x-Richtung verfahrbar an der Führung 12 angebracht.
Hierzu dient der Antriebsmotor 14. Dieser Querschnitt 13 ist
gleichzeitig in y-Richtung über
den Motor 15 verschiebbar angetrieben. Die Bewegungseinrichtung 9 ist
spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse (bzw. einer senkrecht zur
Zeichnungsebene durch die Symmetrieachse S verlaufende Ebene) ausgestaltet. Deswegen
wird auf gleiche Baugruppen mit den gleichen Bezugsziffern Bezug
genommen. Es können auch
kombinierte Bewegungen in x-, y- und/oder z-Richtung
ausgeführt
werden.
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Die Ansteuerung der Bewegungseinrichtungen
und 9 erfolgt jedoch separat, so dass die Auftragsköpfe 5 und 7 gleichzeitig
unterschiedliche Bewegungsabläufe
ausführen
können.
Aus der 1 ist zu erkennen,
dass die Bewegungseinrichtungen 8 und 9 am oberen
Ende der Tragsäule 3 angeordnet und
wie in 2 zu sehen ist,
nach Art eines einseitig abgestützten
Tragarmes von der Tragsäule 3 getragen
sind. Seitlich zu der Tragsäule 3 und
unterhalb der Auftragsköpfe 5 und 7 befindet
sich eine Förderbahn 16,
auf der die herzustellenden Chipmodule 2 in vorbestimmten
Takthüben
(bzw. Taktschritten) weiterbewegt werden. Die Verfahrlänge innerhalb
eines Takthubes richtet sich nach der Bearbeitungsbreite der Auftragsköpfe 5 und 7 und
die Zeit für
einen Bearbeitungsschritt nach der Auftragszeit der Kunststoffmenge.
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Mit dem Auftragskopf 5 wird
eine erste Kunststoffmenge und mit dem Auftragskopf 7 eine zweite
Kunststoffmenge aufgebracht.
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Anhand der 3 ist zu erkennen, dass auf der Förderbahn 16 (nach
der Art eines Bandförderers)
Modulträger 17 angeordnet
sind. Die Modulträger 17 sind
in zwei Reihen angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
können
mittels des ersten Auftragskopfes 5 acht Modulträger 17 gleichzeitig
mit der ersten Kunststoffmenge versorgt werden. Die Bearbeitungsbreite
des ersten Auftragskopfes 5 ist schematisch eingezeichnet.
Gemäß der 3 ist der Abstand zwischen
erstem Auftragskopf 5 und zweitem Auftragskopf 7 so
gewählt,
dass ein Leertakthub dazwischen angeordnet ist. Das bedeutet, dass
nach dem Aufbringen der ersten Kunststoffmenge durch den Auftragskopf 5 beim übernächsten Takthub
auf die gleichen Modulträger 17 mittels
des zweiten Auftragskopfes 7 eine zweite Kunststoffmenge
aufgebracht wird. Der maximale Abstand zwischen dem ersten Auftragskopf 5 und
dem zweiten Auftragskopf 7 ist so gewählt, dass höchstens 4 Leertakthübe zwischengeordnet
sind, also nach spätestens 5 Takthüben das
Aufbringen der zweiten Kunststoffmenge erfolgt. Beim vorliegenden
Beispiel wird bei einem Takthub die Förderbahn 16 jeweils
um vier Modulträger 17 nach
rechts weiterbewegt.
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Die Auftragsköpfe 5 und 7 sind
bevorzugt als Nadeldüsenköpfe ausgestaltet,
die feinste, genau dosierte Kunststoffmengen auf empfindliche elektronische
Bauteile aufbringen können.
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Anhand der 4 und 5 wird
nunmehr eine Anwendungsmöglichkeit
des Auftragssystems 1 näher
erläutert.
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In 4 ist
in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Chipmodul 2 dargestellt.
Das Chipmodul 2 umfasst eine Kontaktbasis 18,
die von einem strukturierten Metallband gebildet ist. Die Rückseite 19 dieser
Kontaktbasis stellt z.B. bei einer Chipkarte die Kontaktzonen an
der Oberfläche
bereit. Auf der Vorderseite 20 ist der oder die Mikrochips) 21 angeordnet
und mit der Kontaktbasis 18 entsprechend verdrahtet. Zum
Schützen
des Mikrochips 21 ist eine Kunststoffverkappung 22 vorgesehen.
Diese wird mittels des Auftragssystems 1 aufgebracht.
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Die Kunststoffverkappung 22 besteht
aus einer rahmenartig umlaufenden Erhöhung (Dam) 23 und
einer eigentlich den Mikrochip 21 abdeckenden Kunststofffüllung (Fill) 24.
Diese Art der Verkappung 22 wird mittels eines sogenannten
Dam- and Fill-Verfahrens
aufgebracht. Hierzu bietet das neuartige Auftragssystem 1 eine
große
Verbesserung.
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Mittels des ersten Auftragskopfes 5 wird
die Erhöhung 23 auf
die Vorderseite 20 der Kontaktbasis 18 aufgespritzt.
Die Erhöhung 23 weist
in aller Regel eine Höhe
auf, die größer ist
als der auf der Kontaktbasis 18 angeordnete Mikrochip 21.
Nachdem die Förderbahn 16 weiterbewegt
wurde und das vorbehandelte Bauteil zur zweiten Auftragseinheit 6 gelangt
ist, wird die zweite Kunststoffmenge in Form der Füllung 24 aufgetragen
und zwar derart, dass die Erhöhung 23 als
Begrenzung (ähnlich
einem Aufnahmegefäß) dient.
Hier können
unterschiedliche Kunststoffmengen zur Anwendung kommen, die aufgrund ihrer
Eigenschaften für
diesen jeweiligen Zweck ausgesucht sind. Demnach können sich
die Erhöhung 23 und
die Füllung 24 bezüglich ihres
Kunststoffmaterials unterscheiden.
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Die 5 veranschaulicht,
dass die Mikrochips 21 oftmals auch auf einem gemeinsamen
Trägerband 25,
bevorzugt aus Metall, durch das gleichzeitig die Kontaktbasis 18 vorgegeben
ist, angebracht werden. Gemäß der 5 sind zwei Mikrochips 21 für ein einziges
Chipmodul 2 vorgesehen. Diese sind mittels Bonddrähten 26 untereinander elektrisch
verbunden bzw. mit den Kontaktflächen 27 elektrisch
kontaktiert. Während
die zwei linken Chipmodule jeweils mit vollständiger Verkappung 22 versehen
sind, ist bei dem rechten Chipmodul bislang nur die Erhöhung 23 aufgebracht.
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Es ist zu erkennen, dass die Erhöhung 23 die Mikrochips 21 sowie
annähernd
sämt liche
Bonddrähte
umgibt. Es besteht auch die Möglichkeit,
die Kontaktzonen 27 innerhalb dieses Bereichs hineinzulegen.
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Die Erhöhung 23 ist rahmenartig
ausgestaltet und umschreibt im Wesentlichen die Form eines Rechtecks.
Der Zwischenraum dieses Rahmens wird dann von der Füllung 24 im
nächsten
Bearbeitungsschritt ausgefüllt.
Zur einfachen Ausführung
der Förderhübe ist das
Trägerband 25 mit
Transportlöchern 28 versehen,
die ähnlich
eines Negativfilms wie man ihn aus der Fotografie kennt, ausgestaltet
sind. Diese Transportöffnungen 28 dienen
zum gezielten Vorwärtsbewegen
des Trägerbandes 25.
Die Lochteilung ist in vielen Anwendungsfällen 4,75 mm, so dass dies
die kleinste Einheit zum Weitertransportieren des Trägerbandes 25 darstellt.
In den meisten Fällen wird
das Trägerband 25 um
ein Vielfaches dieser Lochteilung vorwärtsbewegt. Letztendlich hängt dies immer
von der Anzahl der gleichzeitig mittels eines Auftragskopfes 5 oder 7 bearbeiteten
Bereichs ab. Das bedeutet, dass die Erhöhung 23 bei einer
gewünschten
Anzahl von Chipmodulen 2 gleichzeitig durch eine Verfahrbewegung
des Auftragskopfes 5 erzeugt wird. Dieses bearbeitete Anordnungsfeld
von Chipmodulen wird dann genau um die Feldlänge in Transportrichtung F
vorwärtsbewegt.
Diese Taktung erfolgt so, dass dann dieses Feld auch gemeinsam mit
dem Bearbeitungskopf 7 bearbeitet werden kann. Es wird
demnach gleichzeitig auf sämtliche
Chipmodule dieses Bearbeitungsfeldes die Füllung 24 aufgetragen.
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Es handelt sich bei den verwendeten
Kunststoffen um aushärtende
bzw. aushärtbare
Kunststoffe. In der 2 ist
zusätzlich
eine Aushärteinheit 29 schematisch
dargestellt, in die die fertig verkappten Chipmodule 2 zum
letztendlichen Aushärten
eingefahren werden. Das Transportieren von dem zweiten Auftragskopf 7 in
die Aushärteinheit 29 erfolgt
ebenfalls auf möglichst
kurzem Wege, so dass ebenfalls möglichst
nur eine geringe Anzahl von Takthüben zwischengeschaltet ist.
Da an dieser Stelle oftmals noch eine Überprüfungsstation zwischengeschaltet ist,
so dass fehlerhaft verkappte Chipmodule 2 erkannt werden
können,
ist zumindest noch ein Leerhub zwischengeschaltet. Möglichst überschreitet
die Anzahl der Leerhübe
aber auch nicht die Zahl 4. Hierdurch ist sichergestellt,
dass Fehler, die am ersten Auftragskopf 5 basieren, mittels
einer einzigen Überprüfungseinheit
sehr schnell ermittelt werden können,
ohne dass eine große
Anzahl von Ausschuss produziert wird. Auch ein sogenanntes Bleading,
welches insbesondere dann entsteht, wenn die Takthubanzahl von dem
ersten Auftragskopf 5 bis zur Aushärteinheit 29 besonders
hoch ist, kann vermieden werden.
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Durch die symmetrische Ausgestaltung
des Auftragssystems und das Anordnen des gesamten Aufbaus in einer
einzigen Tragsäule 3 unter
Berücksichtigung
einer möglichst
niedrigen Ausgestaltung, lassen sich diese Ziele verwirklichen.
Diese Anordnung der Auftragsköpfe 5 und 7 ermöglicht es,
dass diese sehr nahe aneinander positionierbar sind. Die Leertakthubzahl
zwischen diesen Auftragsköpfen 5 und 7 lässt sich
daher äußerst gering
haften. Wurden bei bisher gängigen
Systemen mit getrenntem Aufbau von erster und zweiter Auftragseinheit
mindestens elf Leerhübe
zwischengestaltet, so sind es bei dem neuartigen System weniger
als vier, in den meisten Fällen
sogar nur ein einziger Leertakthub.
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Soweit bei folgenden Ausführungsformen gleiche
und wirkungsgleiche Bauelemente verwendet werden, wird auf diese
mit den gleichen Bezugsziffern Bezug genommen. Insofern wird auch
auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Das in 6 auf
der linken Seite dargestellte Auftragssystem 1 ist im Wesentlichen
gleich aufgebaut, wie das gemäß der 1 dargestellte Auftragssystem.
Lediglich die Anordnung der Bewegungseinrichtungen 8 und 9 erfolgt
leicht modifiziert. Jedoch lassen sich die Auftragsköpfe 5 und 7 in
gleicher Weise bewegen. Zusätzlich
ist an den Auftragsköpfen 5 und 7 selbst
nochmals ein Antriebsmotor 30 vorgesehen. Das Auftragssystem 1 ist
als Modulbaugruppe ausgestaltet und befindet sich innerhalb eines
einheitlichen, modular aufgebauten Maschinengestells.
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Rechts schließt sich an das Auftragssystem 1 eine
ebenfalls als Modul ausgestaltete Aushärteinheit 29 an. Die
Förderbahn 16 führt demnach
durch das Auftragssystem 1 und durch die Aushärteinheit 29 hindurch.
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In 7 ist
eine Variante dargestellt, die sich lediglich dadurch unterscheidet,
dass zwischen Aushärteinheit 29 eine
weitere Modulbaugruppe zwischengeschaltet ist. Diese Modulbaugruppe
umfasst eine Inspektionseinheit 31. Mittels der Inspektionseinheit 31 wird
die Qualität,
mit der die Kunststoffmengen von den Auftragsköpfen 5 und 7 aufgebracht worden
sind, überprüft und Ausschüsse sofort
identifiziert.
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Neben der in 7 dargestellten Modulbauweise kann die
Inspektionseinheit 31 auch als integraler Bestandteil auf
dem modularen Maschinengestell der Aushärteinheit 29 oder
des Auftragssystems 1 angeordnet werden.
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Die 8 beschreibt
abweichend von den vorangegangenen Ausführungsformen einen Aufbau,
bei dem jede Auftragseinheit 4 bzw. 6 an einer eigenen
Tragsäule 32 bzw. 33 des
Maschinengestells angeordnet ist. Demnach sind auch die Bewegungseinrichtungen 8 und 9 jeweils
an einer separaten Tragsäule 32 und 33 angeordnet.
Wichtig ist wiederum, dass der gesamte Aufbau innerhalb eines Maschinenmoduls
stattfindet und der Abstand zwischen den beiden Auftragseinheiten 4 und 6 möglichst
reduziert ist.
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Der Aufbau gemäß 9 unterscheidet sich zu den vorangegangenen
Aufbauten dadurch, dass eine Traversentragkonstruktion mit den beiden
Tragsäulen 32 und 33 und
der Quertraverse 34 vorgesehen ist. An dieser Traversenkonstruktion
sind dann die Bewegungseinrichtungen 8 und 9 mit
den Auftragseinheiten 4 und 6 angebracht. Die
Anbringung kann getrennt voneinander oder in symmetrischer Weise
gemeinsam erfolgen. Auch hier ist das gesamte Maschinengestell einschließlich der
Traversenkonstruktion in Modulbauweise ausgeführt und kann an andere Konstruktionseinheiten
modular angeschlossen werden, durch die dann insgesamt die Förderbahn 16 hindurch
geführt
ist.
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Der Vollständigkeit halber sei noch angemerkt,
dass auch die Möglichkeit
besteht, die beiden Auftragseinheiten 4 und 6 an
einem Flächenmotor (Planarmotor)
anzuordnen, der in der Lage ist, diese beiden Einheiten unabhängig voneinander
zu verfahren. Da das Auftragssystem in aller Regel nur kleine Kunststoffmengen
verarbeitet, können
die von dem Flächenmotor
aufzunehmenden Kräfte
aufgefangen werden. Der gesamte Tragaufbau würde sich dann auf die Anbringung
des Flächenmotorgrundkörpers beschränken, an
dem dann die Auftragsköpfe 5 und 7 verfahrbar
angebracht sind.