DE102005021100A1

DE102005021100A1 - Tilt-sensitive unit e.g. MEMS tilt sensor, assembling method for printed circuit board in aircraft industry, involves monitoring position of unit during positioning process and adjusting unit to reference position

Info

Publication number: DE102005021100A1
Application number: DE200510021100
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Koriath; Andreas Schubert; Ralf Böttcher; Dieter Fischer; Claus Dittrich
Original assignee: GEMAC GES fur MIKROELEKTRONIK; Gemac-Gesellschaft fur Mikroelektronikanwendung Chemnitz Mbh; SITEC INDUSTRIETECHN GmbH; SITEC INDUSTRIETECHNOLOGIE GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: GEMAC GES fur MIKROELEKTRONIK; Gemac-Gesellschaft fur Mikroelektronikanwendung Chemnitz Mbh; SITEC INDUSTRIETECHN GmbH; SITEC INDUSTRIETECHNOLOGIE GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-07
Also published as: DE102005021100B4

Abstract

The method involves monitoring a position of a tilt-sensitive unit during a positioning procedure, and adjusting the unit to a reference position by a positioning device. The position of the unit is determined by a tilt signal transmitted by the unit, where the positioning procedure takes place within a control loop, in which a control variable is determined with respect to the tilt signal. The unit is pre-positioned to a printed circuit board and electrically contacted with the carrier. An independent claim is also included for a device for assembling a printed circuit board with a tilt-sensitive unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit zumindest einem neigungssensitiven Element und kann überall dort Anwendung finden, wo Bauteile mit elektrischen und mechanischen Teilfunktionen lagerichtig zueinander montiert und fixiert werden sollen. Dies betrifft beispielsweise in der Elektro- und Elektronikindustrie die Bestückung von Leiterplatten mit Neigungssensoren. Derartig bestückte Leiterplatten können unter anderem in der Automobil- und Flugzeugindustrie eingesetzt werden, um Neigungen eines Fortbewegungsmittels bezüglich des Gravitationsfeldes der Erde zu detektieren.The The invention relates to a method and a device for equipping a Circuit carrier with at least one tilt-sensitive element and can be anywhere Find application where components with electrical and mechanical Sub-functions are mounted and fixed in the correct position to each other should. This applies, for example, in the electrical and electronics industry the equipment of printed circuit boards with tilt sensors. Such printed circuit boards can among others in the automotive and aircraft industry be used to propensities of a means of transport regarding the Gravitational field of the earth to detect.

Es ist bekannt, dass zum Aufbau von Neigungssensoren miniaturisierte Bauteile mit elektrischen und mechanischen Funktionen (MEMS, Micro-Electromechanical System) beispielsweise mikromechanische oder mikrofluidische Funktionselemente eingesetzt werden können, die abhängig von ihrer Neigung ihre elektrischen Parameter, beispielsweise ihren Widerstand oder ihre Kapazität ändern.It It is known that for the construction of tilt sensors miniaturized Components with electrical and mechanical functions (MEMS, Micro-Electromechanical System), for example micromechanical or microfluidic functional elements can be used the dependent from their inclination their electrical parameters, for example theirs Resistance or change their capacity.

Häufig werden diese Funktionselemente mittels einer Lötpaste oder eines Klebstoffes ein- oder zweiseitig auf eine Leiterplatte aufgebracht (SMT-Bestückung).Become frequent these functional elements by means of a solder paste or an adhesive one or two sides applied to a printed circuit board (SMT assembly).

Die Bestückung bzw. die Montage solcher Funktionselemente erfolgt, indem neben anderen aktiven und passiven elektrischen Bauelementen auch entsprechende neigungssensitive Elemente durch Kleben oder Löten auf einem Schaltungsträger, beispielsweise einer Leiterplatte, einem Dickschicht- oder Dünnschicht-Hybrid befestigt werden. Diese Bestückung kann automatisiert, von Hand oder mit Hilfe einer unterstützenden Vorrichtung erfolgen. Die Positionierung und Orientierung der neigungssensitiven Elemente zur Montagestelle erfolgt dabei ausschließlich nach geometrischen Merkmalen, d.h. anhand von äußeren oder inneren Konturen des Schaltungsträgers oder bereits dort platzierter Bauteile oder anhand von speziellen Marken, sogenannten ,Fiducials'.The assembly or the assembly of such functional elements is done by next other active and passive electrical components also corresponding tilt-sensitive elements by gluing or soldering on a circuit board, for example a printed circuit board, a thick-film or thin-film hybrid attached become. This assembly can be automated, by hand or with the help of a supportive Device done. The positioning and orientation of the tilt-sensitive elements the mounting point is exclusively based on geometric features, i.e. based on external or inner contours of the circuit substrate or already placed there Components or by means of special brands, so-called 'fiducials'.

Nachdem die neigungssensitiven Elemente auf dem Schaltungsträger mit einer geeigneten elektronischen Schaltung aufgebracht worden sind, ist der so hergestellte Neigungssensor prinzipiell in der Lage, Neigungen zu detektieren. In einer geeigneten Prüfeinrichtung können durch Anlegen einer Eingangsspannung an den Neigungssensor die elektrischen Parameter des Neigungssensors ausgewertet werden. Des weiteren können Änderungen dieser elektrischen Parameter überprüft werden, wenn der Neigungssensor in der Prüfeinrichtung beispielsweise gekippt oder geneigt wird. Üblicherweise wird von einem Neigungssensor in Abhängigkeit einer Neigung eine Signalspannung erzeugt, die proportional zur Neigung des Neigungssensors ist.After this the tilt-sensitive elements on the circuit board with have been applied to a suitable electronic circuit, In principle, the inclination sensor produced in this way is able to To detect inclinations. In a suitable test device can by Apply an input voltage to the tilt sensor's electrical Parameters of the inclination sensor are evaluated. Furthermore, changes can be made these electrical parameters are checked if the inclination sensor in the test device, for example tilted or tilted. Usually becomes an inclination sensor depending on an inclination Signal voltage generated in proportion to the inclination of the tilt sensor is.

In diesem Zusammenhang ist es wünschenswert, dass der Neigungssensor auch eine Null-Winkellage detektiert, in der die Signalspannung den Wert Null annimmt. Idealerweise ist diese Null-Winkellage senkrecht oder parallel zum Gravitationsfeld der Erde.In In this context, it is desirable that the inclination sensor also detects a zero angular position, in the signal voltage assumes the value zero. Ideally, this zero-angular position perpendicular or parallel to the gravitational field of the earth.

Bei der Herstellung des Neigungssensors bewirken zahlreiche elektrische und mechanische Toleranzen im Sensoraufbau jedoch, dass der komplette Neigungssensor nach seiner Bestückung einen unvermeidlichen Offset-Fehler aufweist, d.h. auch dann eine Signalspannung ungleich Null ausgibt, wenn er sich exakt in der vorgesehenen Null-Winkellage befindet. Dieser Fehler kann nachträglich behoben werden, indem eine elektrische Justage oder Kalibrierung am fertig aufgebauten Neigungssensor in einer geeigneten Justier- und Kalibrierungsvorrichtung vorgenommen wird.at the manufacture of the tilt sensor cause numerous electrical and mechanical tolerances in the sensor structure, however, that the complete Tilt sensor according to its equipment has an inevitable offset error, i. then one too Signal voltage not equal to zero outputs when it is exactly in the provided zero angular position is located. This error can be corrected later Be prepared by performing an electrical adjustment or calibration constructed tilt sensor in a suitable adjustment and calibration device is made.

Bei marktüblichen Neigungssensoren sind hierfür im Aufbau des Sensors neben dem neigungssensitiven Element und weiteren elektronischen Bauteilen spezielle Justierungs- und Kalibrierungselemente vorgesehen, die eine am Ende des Produktionsprozesses des Neigungssensors stehende elektrische Justage und Kalibrierung des Sensors ermöglichen. Dies geschieht beispielsweise durch das Trimmen von Abgleichswiderständen mittels eines Lasers oder durch das Einstellen von Potentiometern.at market Tilt sensors are for this in the structure of the sensor next to the tilt-sensitive element and more electronic components special adjustment and calibration elements provided, the one at the end of the production process of the inclination sensor allow for the electrical adjustment and calibration of the sensor. This happens, for example, by trimming balancing resistors by means of a laser or by adjusting potentiometers.

Allen Justierungs- und Kalibrierungsverfahren ist gemein, dass diese bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Neigungssensoren am Ende des Herstellungsprozesses in einem oder mehreren separaten Prozessschritten durchgeführt werden. Da diese Einstellvorgänge in separaten Prozessschritten erfolgen, verlängern sie insgesamt den Herstellungsprozess und die Produktionszeit, die zur Herstellung von Nei gungssensoren erforderlich ist. Darüber hinaus sind die Einstellvorgänge auch mit erheblichen Kosten verbunden, da zum einen die Justierungs- und Kalibrierungsvorgänge entweder manuell durch entsprechend geschulte Arbeitskräfte oder voll automatisch durch aufwendige Justierungs- und Kalibrierungsvorrichtungen erfolgen. Zum anderen erfordert diese Art der elektrischen Justage und Kalibrierung auch das Vorsehen von entsprechenden justier- und kalibrierbaren Elementen innerhalb der Neigungssensoren, beispielsweise den zuvor genannten Abgleichswiderständen oder Potentiometern. Diese Elemente sind für die spätere Funktion der Neigungssensoren an sich überflüssig und erfüllen ausschließlich die Aufgabe, die Null-Winkellage des Neigungssensors erstmalig festzulegen.all Adjustment and calibration procedure is common to these with the known method for the production of inclination sensors on End of the manufacturing process in one or more separate Process steps performed become. Because these adjustments in separate process steps, they extend the overall manufacturing process and the production time for the production of Nei supply sensors is required. About that addition are the adjustment procedures also associated with considerable costs, since on the one hand the adjustment and calibration procedures either manually by appropriately trained workers or fully automatically through elaborate adjustment and calibration devices respectively. On the other hand, this type of electrical adjustment requires and calibration also the provision of corresponding adjustable and calibratable Elements within the inclination sensors, for example the one before said balancing resistors or potentiometers. These elements are for the later function of the tilt sensors in itself superfluous and fulfill exclusively the task to set the zero angular position of the inclination sensor for the first time.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit zumindest einem neigungssensitiven Element anzugeben, mit denen es möglich ist, derartige Schaltungsträger zeit- und kostengünstig herzustellen.It is therefore an object of the present invention, a method and a device for equipping a circuit carrier specify with at least one tilt-sensitive element, with which it possible is, such circuit carrier time and cost to produce.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Lage des neigungssensitiven Elementes während eines Positioniervorgangs überprüft und in eine Solllage geregelt wird, und die Lage des neigungssensitiven Elementes durch ein vom neigungssensitiven Element gesendetes Neigungssignal bestimmt wird.These Task is in terms of a method of the aforementioned Type according to the invention thereby solved, a position of the tilt-sensitive element during a Positioning process checked and in a target position is regulated, and the position of the tilt-sensitive Element by a tilt signal sent from the tilt-sensitive element is determined.

Dadurch dass die Lage des neigungssensitiven Elementes unmittelbar während seiner Positionierung überprüft und geregelt wird, können elektrische und/oder mechanische Toleranzen im Sensoraufbau kompensiert werden. Eine abschließende Justage oder Kalibrierung in einem separaten Verfahrensschritt wird somit überflüssig. Des weiteren ist es auch nicht mehr nötig, spezielle Justierungs- und Kalibrierungselemente, wie beispielsweise die zuvor genannten Abgleichwiderstände und/oder Potentiometer für den so hergestellten Neigungssensor vorzusehen, die nur die Aufgabe erfüllen, die Null-Winkellage des Neigungssensors am Ende des Produktionsprozesses zu definieren und den Neigungssensor mit Bezug auf seinen Schaltungsträger und/oder auf das Gravitationsfeld der Erde zu kalibrieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine Zeit- und Kosteneinsparung bei der Bestückung von Schal tungsträgern mit neigungssensitiven Elementen bzw. bei der Herstellung von Neigungssensoren.Thereby that the position of the tilt-sensitive element immediately during his Positioning checked and regulated will, can compensated for electrical and / or mechanical tolerances in the sensor structure become. A final adjustment or calibration in a separate process step is thus superfluous. Of It is no longer necessary to use special adjustment and calibration elements, such as those mentioned above Trimmer resistors and / or potentiometers for to provide the tilt sensor thus prepared, which is only the task fulfill, the zero angular position of the tilt sensor at the end of the production process and to define the tilt sensor with respect to its circuit carrier and / or on to calibrate the gravitational field of the earth. The inventive method allows Thus, a time and cost savings in the assembly of scarf with carriers tilt-sensitive elements or in the manufacture of tilt sensors.

Des weiteren sind während des Positioniervorganges keine separaten Vorrichtungen, beispielsweise separate Neigungssensoren, zur Bestimmung eines Neigungs- oder Kippwinkels des neigungssensitiven Elementes erforderlich. Dies führt zu einer weiteren Verringerung der Produktionskosten.Of others are during the positioning process no separate devices, for example separate inclination sensors to determine a tilt or tilt angle of the tilt-sensitive element required. This leads to another Reduction of production costs.

Vorzugsweise ist das Verfahren zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit zumindest einem neigungssensitiven Element kenngrößengeregelt und umfasst die folgenden Schritte: Zuerst wird das neigungssensitive Element zu dem Schaltungsträger vorpositioniert und mit dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert. Anschließend wird der Sensor mit dem neigungssensitiven Element aktiviert und sendet das Neigungssignal. Gemäß dem gesendeten Neigungssignal wird die Lage des neigungssensitiven Elementes verändert, bis es sich in der Solllage befindet.Preferably is the procedure for equipping a circuit carrier with at least one tilt-sensitive element characteristic-controlled and includes the following steps: First, the tilt-sensitive Element prepositioned to the circuit carrier and with the circuit carrier electrically contacted. Then the sensor with the tilt-sensitive element activates and sends the tilt signal. According to the sent tilt signal the position of the tilt-sensitive element is changed until it is in the desired position.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezeichnet die kenngrößengeregelte Bestückung das Anordnen eines neigungssensitiven Elementes unter Berücksichtigung einer Kenngröße, die dem neigungssensitiven Element selbst immanent ist und von dem neigungssensitiven Element selbst bereitgestellt wird. D.h., das neigungssensitive Element selbst vermittelt eine elementbezogene Kenngröße, die während des Bestückungsvorganges als Regelungs-Parameter für die Regelung des Elementes in seine Solllage verwendet wird. Die Kenngröße bzw. das vom sensitiven Element gesendete Signal kann beispielsweise eine Neigung, eine Position oder Länge, ein Wärmebild oder eine Temperatur einer Bildmarke, oder eine Wirkleistung einer Hochfrequenzantenne, o.ä. sein. Gemäß dieser Kenngröße bzw. dieser Kenngrößen wird die Bestückung geregelt. Somit ist es für die Bestückung nicht erforderlich, auf Information zurückzugreifen, die von anderen Sensoren als dem zu verbauenden sensitiven Element geliefert werden könnten. Insbesondere kann hierbei auf eine geometrische Bestimmung einer Außenkontur, beispielsweise durch eine Greifzange, auf eine dynamische Bestimmung einer Fügekraft, beispielsweise durch ein Dynanometer, und auf eine geometrische Vermessung anhand von Bildmarken, beispielsweise durch eine Kamera, verzichtet werden, Kosten für externe Detektionseinrichtungen entfallen.in the The scope of the present application refers to the characteristic-controlled assembly arranging a tilt-sensitive element under consideration a parameter that the tilt-sensitive element itself immanent and of the tilt-sensitive Element itself is provided. That is, the tilt-sensitive Element itself conveys an element-related characteristic, the while of the assembly process as a control parameter for the regulation of the element is used in its desired position. The Characteristic or the For example, a signal sent by the sensitive element may be a Inclination, a position or length, a thermal image or a temperature of a picture mark, or an active power of a High-frequency antenna, or similar be. According to this Characteristic or this Characteristics is the equipment regulated. Thus it is for the equipment not required to access information from others Sensors are supplied as the sensitive element to be installed could. In particular, this can be based on a geometric determination of a Outline, for example, by a gripping tongs, on a dynamic determination a joining force, for example, by a dynanometer, and on a geometric Surveying on the basis of image marks, for example by a camera, be waived, costs for external detection devices are eliminated.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt der Positioniervorgang des neigungssensitiven Elementes im Sinne eines Regelkreises, indem eine Regelgröße auf Grundlage des von dem neigungssensitiven Element, eine Kenngröße desselben repräsentierend, gegebenen Signals bestimmt wird. Die Regelgröße, kann dabei an die geforderte Lagegenauigkeit, d.h. an die geforderte Genauigkeit der Positionierung des Neigungssensors angepasst werden.According to one another preferred embodiment the positioning process of the tilt-sensitive element takes place in the sense of a control loop, by a controlled variable on the basis of that of the tilt-sensitive element, representing a parameter of the same, given signal is determined. The controlled variable, it can to the required Positional accuracy, i. to the required accuracy of positioning be adapted to the tilt sensor.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird festgestellt, dass sich das neigungssensitive Element in der Solllage befindet, wenn die Regelgröße innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches liegt. Durch die Festlegung des Toleranzbereiches bei der Bestückung des Schaltungsträgers mit dem neigungssensitiven Element ist es bereits während des Produktionsprozesses möglich, für verschiedene Anwendungsbereiche und deren unterschiedliche Anforderungen an die Messgenauigkeit, Neigungssensoren mit den entsprechenden Toleranzen und der erforderlichen Messgenauigkeit herzustellen.According to one another embodiment of the inventive method it is found that the tilt-sensitive element in the Target position is located when the controlled variable within a predetermined Tolerance range is. By defining the tolerance range at the assembly of the circuit board with the tilt-sensitive element it is already during the Production process possible, for different Application areas and their different requirements for the Measuring accuracy, inclination sensors with the corresponding tolerances and to produce the required measurement accuracy.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Schaltungsträger mit zwei oder mehreren neigungssensitiven Elementen bestückt. Ein erstes neigungssensitives Element wird in einer ersten Solllage fixiert und ein zweites sensitives Element wird während des Positioniervorganges zur Lage des ersten neigungssensitiven Elementes überprüft und in eine zweite Solllage geregelt. Somit ist es auch möglich, mehr als ein neigungssensitives Element auf dem einen einzigen oder auch auf mehreren Schaltungsträgern zu platzieren und sämtliche dort aufgebrachten bzw. aufzubringenden neigungssensitiven Elemente in einer räumliche Lage zueinander zu bringen, ohne dass hierfür weitere (externe) Detektionsvorrichtungen vorgesehen werden müssen.According to a further preferred embodiment, the circuit carrier is equipped with two or more tilt-sensitive elements. A first tilt-sensitive element is fixed in a first desired position and a second sensitive element is checked during the positioning process to the position of the first tilt-sensitive element and regulated in a second desired position. Thus, it is also possible to have more than one tilt-sensitive Ele ment to place on a single or on a plurality of circuit carriers and bring all there applied or applied tilt-sensitive elements in a spatial position to each other, without the need for further (external) detection devices must be provided.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Schaltungsträger in einer bekannten räumlichen Lage, vorzugsweise in einem rechten Winkel zum Gravitationsfeld der Erde, ortsfest fixiert. Dadurch lässt sich die erforderliche Null-Winkellage einfach und ohne zusätzliche Berücksichtigung einer möglichen Neigung des Schaltungsträgers zum Gravitationsfeld der Erde bestimmen.According to one another preferred embodiment becomes the circuit carrier in a known spatial Position, preferably at a right angle to the gravitational field the earth, fixed in place. This allows the required zero angular position easy and without additional consideration a possible Inclination of the circuit carrier determine the gravitational field of the earth.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein erster Verbindungsstoff, der elektrisch leitfähig ist, an einer Kontaktstelle des Schaltungsträgers aufgebracht, und das neigungssensitive Element wird anschließend auf dieser Kontaktstelle vorpositioniert. Auf dem Schaltungsträger sollte die Kontaktstelle so gelegen sein, dass sie für eine Aufnahme- oder Greifvorrichtung mit einem darin aufgenommenen oder gegriffenen neigungssensitiven Element gut zugänglich ist und auch noch genügend Freiraum vorhanden ist, um das neigungssensitive Element in seine Solllage zu bringen und lagefest mit dem Schaltungsträger zu verbinden.In a preferred embodiment a first compound that is electrically conductive, applied to a contact point of the circuit substrate, and the tilt-sensitive Element will be subsequently prepositioned on this contact point. On the circuit board should the contact point should be located so that it is suitable for a receiving or gripping device with a tilt-sensitive one received or grasped therein Element easily accessible is and still enough Free space is present to the tilt-sensitive element in his To bring desired position and positionally connected to the circuit board.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das neigungssensitive Element nach Erreichen der Solllage durch Aufbringen eines weiteren Verbindungsstoffes mit dem Schaltungsträger dauerhaft verbunden. Bei dem weiteren Verbindungsstoff handelt es sich beispielsweise um einen strahlenaushärtenden Klebstoff, vorzugsweise um einen Klebstoff, der unter Einfluss von UV-Licht aushärtet.In a further preferred embodiment is the tilt-sensitive element after reaching the desired position by Applying another compound with the circuit carrier permanently connected. The further compound is, for example to a radiation-curing Adhesive, preferably an adhesive under the influence of Cures UV light.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als erster Verbindungsstoff ein stoffschlüssiger Verbindungsstoff, vorzugsweise ein Klebstoff oder ein Lot, gewählt, der sowohl in seiner verarbeitbaren Phase als auch in seiner ausgehärteten Phase leitfähig ist. Da in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel kein weiterer Verbindungsstoff zur lagefesten und dauerhaften Verbindung des neigungssensitiven Elementes mit dem Schaltungsträger notwendig ist, kann ein weiterer Verfahrensschritt zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit einem neigungssensitiven Element eingespart werden, wodurch sich der Zeitaufwand zur Herstellung eines Neigungssensors weiter verkürzt.According to one particularly preferred embodiment is used as the first bonding agent a cohesive compound, preferably an adhesive or a solder chosen both in its processable phase and in its hardened phase conductive is. As in this preferred embodiment no further Compound for the stable and permanent connection of the tilt-sensitive Element with the circuit carrier is necessary, can be another process step for equipping a circuit carrier be saved with a tilt-sensitive element, which the time required to produce a tilt sensor continues shortened.

Vorzugsweise ist der Schaltungsträger eine bis auf das neigungssensitive Element bestückte Sensoreinheit zur Detektierung einer Neigung und wird zum Erreichen der Solllage des neigungssensitiven Elementes mit einer elektrischen Versorgungseinrichtung verbunden, um das neigungssensitive Element zu aktivieren.Preferably is the circuit carrier an up to the tilt-sensitive element equipped sensor unit for detection an inclination and is to achieve the desired position of the tilt-sensitive Element connected to an electrical supply device, to activate the tilt-sensitive element.

Das erfindungsgemäß Prinzip ist zwar bevorzugt für ein nur vom Gravitationsfeld der Erde beeinflusstes neigungssensitives Element (Neigungssensor) vorgesehen, hierauf aber nicht beschränkt.The according to the invention principle is preferred for a tilt-sensitive one influenced only by the gravitational field of the earth Element (inclination sensor) provided, but not limited thereto.

Vielmehr können in Verbindung mit anderen Wirkfeldern, z.B. elektrischen und/oder magnetischen Feldern von diesen beeinflusste Elemente, z.B. (aber nicht ausschließlich) zur Bestückung einer oder mehrerer Schaltungsträger wie Leiterplatten vorgesehen sein, die ebenfalls zugleich Teil eines Eigenschaftsdetektionssystems (Neigungserfassung, Leitfähigkeitserfassung, Schaltzustandserfassung, o. dgl.) sind, so dass die entsprechende Ist-Eigenschaft des Elementes ohne Interaktion mit äußeren anderen Elementen unmittelbar durch das Eigenschaftsdetektionssystem (z.B. eine Auswertschaltung) erfasst und in Richtung eines Sollzustandes beeinflusst werden kann.Much more can in conjunction with other active fields, e.g. electrical and / or magnetic fields from these affected elements, e.g. (but not exclusive) for equipping one or more circuit carriers be provided as circuit boards, which also at the same time part of a Property detection system (slope detection, conductivity detection, Schaltzustandserfassung, o. The like.) Are, so that the corresponding Is property of the element without interaction with external other elements directly through the property detection system (e.g., an evaluation circuit) can be detected and influenced in the direction of a desired state.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.Further preferred embodiments of the inventive method are in the further dependent claims explained.

Die eingangs genannte Aufgabe wird hinsichtlich einer Vorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit zumindest einem neigungssensitiven Element, insbesondere zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, mit zumindest einer Positioniereinrichtung, die zumindest eine Lageerfassungseinrichtung aufweist, die eine Lageabweichung des neigungssensitiven Elementes erfasst, und zumindest eine Regelungseinrichtung, die die Lage des neigungssensitiven Elementes mittels der Positioniereinrichtung gemäß einem Sollwert regelt.The The object mentioned above is achieved according to the invention with respect to a device a device for equipping a circuit carrier with at least one tilt-sensitive element, in particular for execution of the aforementioned method, with at least one positioning device, the at least one position detection device having a Position deviation of the tilt-sensitive element detected, and at least a control device, the position of the tilt-sensitive element regulated by means of the positioning device according to a desired value.

Vorzugsweise ist die Positioniereinrichtung mit der Lageerfassungseinrichtung und der Regelungseinrichtung verbunden, und positioniert das neigungssensitive Element gemäß einem von dem neigungssensitiven Element gesendetem Neigungssignal. Da zur Ausrichtung des neigungssensitiven Elementes auf dem Schaltungsträger auf das vom neigungssensitiven Element selbst gesendete Neigungssignal zurückgegriffen wird, kann auf weitere Sensoren zur Bestimmung der Neigung des neigungssensitiven Elementes relativ zum Schaltungsträger und/oder zum Gravitationsfeld der Erde, beispielsweise auf optische Sensoren oder weitere Neigungssensoren in der Positioniereinrichtung oder im Umfeld der Positioniereinrichtung, verzichtet werden.Preferably is the positioning device with the position detection device and the control device, and positions the tilt-sensitive Element according to one tilt signal sent from the tilt sensitive element. There for aligning the tilt-sensitive element on the circuit carrier the tilt signal sent from the tilt-sensitive element itself resorted can be used on other sensors to determine the inclination of the tilt-sensitive Elementes relative to the circuit carrier and / or the gravitational field the earth, for example on optical sensors or other tilt sensors in the positioning device or in the vicinity of the positioning device, be waived.

Vorzugsweise ist zumindest eine Aktivierungseinrichtung vorgesehen, die das neigungssensitive Element zur Aussendung des Neigungssignals aktiviert.Preferably At least one activation device is provided, which is the tilt-sensitive Element for transmitting the tilt signal activated.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Aktivierungseinrichtung zumindest eine elektrische Versorgungseinheit und zumindest eine Kontaktierungseinheit zum elektrischen Kontaktieren des Schaltungsträgers und des neigungssensitiven Elementes auf.According to one another preferred embodiment the activation device has at least one electrical supply unit and at least one contacting unit for electrical contacting of the circuit board and the tilt-sensitive element.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Fixierungseinrichtung vorgesehen, die den bis auf das neigungssensitive Element bestückten Schaltungsträger, vorzugsweise in einem rechten Winkel zum Gravitationsfeld der Erde, ortsfest fixiert. In diesem Ausführungsbeispiel kann auf eine aufwendige Umrechnung des Neigungswinkel des neigungssensitiven Elementes gemäß einer angestrebten Null-Winkellage verzichtet werden.According to one another preferred embodiment the device according to the invention a fixing device is provided, which up to the tilt-sensitive Element equipped circuit carrier, preferably at a right angle to the earth's gravitational field, stationary fixed. In this embodiment can be based on an elaborate conversion of the inclination angle of the tilt-sensitive Element according to a desired zero angular position be waived.

Vorzugsweise weist die Positioniereinrichtung zumindest ein drehbares Element und zumindest ein verschiebbares Element auf, und das drehbare Element weist an einem ersten Ende ein Drehgelenk auf, mit dem es mit dem verschiebbaren Element verbunden ist.Preferably the positioning device has at least one rotatable element and at least one displaceable element, and the rotatable element has at a first end on a swivel, with which it with the slidable element is connected.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt das Drehgelenk in Höhe der Bestückungsebene des Schaltungsträgers, wenn das neigungssensitive Element an einer Kontaktstelle in Kontakt mit dem Schaltungsträger steht.In a preferred embodiment the swivel joint in height the assembly level of the Circuit carrier, when the tilt-sensitive element in contact at a contact point with the circuit carrier stands.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Neigungswinkel zwischen dem neigungssensitiven Element und dem Schaltungsträger durch gleichzeitiges Verschieben des verschiebbaren Elementes und Drehen des drehbaren Elementes gemäß dem vom neigungssensitiven Element gesendeten Neigungssignal veränderbar. Dadurch dass das Drehgelenk, durch welches das verschiebbare Element und drehbare Element miteinander verbunden sind, in der Bestückungsebene des Schaltungsträgers liegt, ist es aufgrund der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen kinematischen Zusammenhänge möglich, das neigungssensitive Element zu neigen und den Neigungswinkel gemäß einem Sollwert zu regeln, ohne dass das neigungssensitive Element dabei den Kontakt mit dem Schaltungsträger verliert.In a further preferred embodiment is a tilt angle between the tilt-sensitive element and through the circuit carrier simultaneous shifting of the movable element and turning of the rotatable element according to the of tilt-sensitive element sent tilt signal changeable. As a result of the pivot through which the displaceable element and rotatable element are interconnected in the assembly level of the circuit board it is because of the described in this embodiment kinematic relationships possible, tilt the tilt-sensitive element and the inclination angle according to a Setpoint to control, without the tilt-sensitive element the contact with the circuit carrier loses.

Vorzugsweise ist zumindest eine Aufbringungsvorrichtung zum Aufbringen eines elektrischen leitfähigen Verbindungsstoffes auf die Kontaktstelle des Schaltungsträgers vorgesehen, auf der anschließend das neigungssensitive Element positionierbar ist.Preferably is at least one application device for applying an electrically conductive compound provided on the contact point of the circuit board, then on the tilt-sensitive element is positionable.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Positioniereinrichtung weitere Sensoren zur Erfassung einer Dicke des Schaltungsträgers, einer Dicke des Verbindungsstoffes und/oder eine Anpresskraft des neigungssensitiven Elementes auf den Schaltungsträger auf. Durch die Einbeziehung von weiteren Sensoren in der Positioniereinrichtung können Unregelmäßigkeiten, beispielsweise in der Dicke des Schaltungsträgers oder in der Dicke des Verbindungsstoffes detektiert werden, und die Bewegungen der Positioniereinrichtung können gemäß dieser detektierten Unregelmäßigkeiten korrigiert werden.According to one another preferred embodiment the positioning device has further sensors for detection a thickness of the circuit carrier, a thickness of the connecting material and / or a contact pressure of the tilt-sensitive element on the circuit carrier. By including additional sensors in the positioning device can Irregularities, for example, in the thickness of the circuit substrate or in the thickness of Verbindungsstoffes are detected, and the movements of the positioning can according to this detected irregularities Getting corrected.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.Further preferred embodiments of Device according to the invention are in the further dependent claims explained.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:The The present invention will now be described in terms of preferred embodiments in conjunction with the associated Figures closer explained. In these show:

1 ein Ablaufdiagramm zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit einem neigungssensitiven Element, 1 a flow chart for equipping a circuit carrier with a tilt-sensitive element,

2 eine Positioniereinrichtung, und 2 a positioning device, and

3 die Positioniereinrichtung mit Justageelementen. 3 the positioning with adjustment elements.

In 1 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestückung eines Schaltungsträgers (ST) 2 mit einem neigungssensitiven Element (SE) 1 dargestellt. Die verwendeten Nummerierungen der Merkmale entsprechen den Nummerierungen der Merkmale, wie sie in den folgenden 2 und 3 verwendet werden. Des weiteren sind Lageangaben, wie z.B. oben, unten, auf, usw. wie sie im Folgenden in der Beschreibung verwendet werden, unmittelbar auf die dargestellten Figuren und bevorzugten Ausführungsbei spiele zu beziehen, und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.In 1 is a flow diagram for the assembly of a circuit carrier (ST) 2 with a tilt-sensitive element (SE) 1 shown. The used numbering of the features correspond to the numbering of the features, as shown in the following 2 and 3 be used. Furthermore, location information, such as above, below, on, etc., as used in the following description, to refer directly to the illustrated figures and preferred Ausführungsbei games, and are mutatis mutandis transferred to the new location in a change in position.

In Schritt S1 stellt der Schaltungsträger (ST) 2 eine bis auf das neigungssensitive Element (SE) 1 bestückte Sensoreinheit dar. Der derartig bestückte Schaltungsträger 2 wird durch eine nicht gezeigte Fixierungseinrichtung ortsfest fixiert, wobei der Schaltungsträger 2 vorzugsweise in einem rechten Winkel zum Gravitationsfeld der Erde ausgerichtet ist.In step S1, the circuit carrier (ST) 2 one except for the tilt-sensitive element (SE) 1 fitted sensor unit. The circuit carrier equipped in this way 2 is fixed in place by a fixing device, not shown, wherein the circuit carrier 2 is preferably oriented at a right angle to the gravitational field of the earth.

Durch eine nicht gezeigte Aufbringungsvorrichtung wird ein elektrisch leitfähiger Verbindungsstoff auf eine Kontaktstelle 9 des Schaltungsträgers 2 aufgebracht, auf der anschließend das neigungssensitive Element 1 positionierbar ist. Bei dem gewählten Verbindungsstoff handelt es sich vorzugsweise um einen Klebstoff oder ein Lot. Der Verbindungsstoff ist sowohl in seiner verarbeitbaren Phase als auch in seiner ausgehärteten Phase elektrisch leitfähig.By an application device, not shown, an electrically conductive compound is on a contact point 9 of the circuit board 2 applied, then on the tilt-sensitive element 1 is positionable. The selected compound is preferably an adhesive or a solder. The compound is electrically conductive both in its processable phase and in its cured phase.

Nach dem Aufbringen des Verbindungsstoffes wird das neigungssensitive Element 1 durch eine Positioniereinrichtung 3 auf der Kontaktstelle 9 vorpositioniert. Diese Vorpositionierung führt dazu, dass das neigungssensitive Element in elektrisch leitfähigen Kontakt mit der Kontaktstelle 9 tritt, jedoch nicht gemäß einer gewünschten Solllage ausgerichtet ist. Da sich der Verbindungsstoff noch in seiner verarbeitbaren Phase befindet, besteht einerseits der elektrische Kontakt, andererseits kann die Lage, bzw. die Neigung des neigungssensitiven Elementes 1 bezüglich des Schaltungsträgers 2, bzw. bezüglich des Gravitationsfeldes der Erde noch verändert werden.After application of the Verbindungsstof fes becomes the tilt-sensitive element 1 by a positioning device 3 at the contact point 9 prepositioned. This pre-positioning results in the tilt-sensitive element in electrically conductive contact with the pad 9 occurs, but is not aligned according to a desired desired position. Since the compound is still in its processable phase, on the one hand there is the electrical contact, on the other hand, the position, or the inclination of the tilt-sensitive element 1 with respect to the circuit carrier 2 , or with respect to the gravitational field of the earth to be changed.

Die folgenden Schritte S2 und S3 stellen einen Regelkreis dar, der vereinfacht in Schritt S4 zusammengefasst ist.The The following steps S2 and S3 represent a control loop that simplifies is summarized in step S4.

Durch eine nicht gezeigte Aktivierungseinrichtung wird der mit dem vorpositionierten neigungssensitiven Element 1 bestückte Schaltungsträger 2 elektrisch kontaktiert. Die Aktivierungseinrichtung weist zumindest eine elektrische Versorgungseinheit und zumindest eine Kontaktierungseinheit auf. Die Aktivierungseinrichtung aktiviert das neigungssensitive Element 1 bzw. den derart bestückten Schaltungsträger 2 durch ein Eingangssignal oder durch Anlegen der Versorgungsspannung. Gemäß der momen tanen Winkellage des neigungssensitiven Elementes 1 sendet der bestückte Schaltungsträger 2 ein Neigungssignal aus, z. B. in Form einer Signalspannung oder eines Signalstromes.By an activation device, not shown, with the prepositioned tilt-sensitive element 1 equipped circuit carrier 2 electrically contacted. The activation device has at least one electrical supply unit and at least one contacting unit. The activation device activates the tilt-sensitive element 1 or the so-equipped circuit carrier 2 by an input signal or by applying the supply voltage. According to the momen tanen angular position of the tilt-sensitive element 1 sends the populated circuit carrier 2 a tilt signal, z. B. in the form of a signal voltage or a signal current.

Hierfür weist das z.B. verwendete MEMS, d.h. das Sensorelement selbst Paddel auf, die lageabhängig vom Gravitationsfeld der Erde bzw. von der Schwerkraft ausgelenkt werden und zugleich Teil eines Differentialkondensators sind, dessen aus dieser Lageänderung resultierende Kapazitätsänderungen in einem Differential-Auswerteschaltkreis als Strom- und/oder Spannungsänderung erfassbar sind.For this purpose points the e.g. used MEMS, i. the sensor element itself paddle on, the position-dependent deflected by the gravitational field of the earth or by gravity and at the same time are part of a differential capacitor whose from this change of position resulting capacity changes in a differential evaluation circuit as a current and / or voltage change are detectable.

Das ausgesendete Neigungssignal wird von einer nicht gezeigten Lageerfassungseinrichtung erfasst. Bei der Lageerfassungseinrichtung handelt es sich im einfachsten Fall um ein Spannungsmessgerät, das mit einem Ausgang des bestückten Schaltungsträgers 2 verbunden ist und die Signalspannung des Neigungssignals angibt. Hierbei ermöglicht die Größe der ausgegebenen Signalspannung Rückschlüsse auf die Größe des Neigungswinkels des neigungssensitiven Elementes 1. Das Vorzeichen der Signalspannung ermöglicht eine Aussage über die Richtung, in die das neigungssensitive Element 1 gekippt bzw. geneigt werden muss, um seine Sollposition, d.h. die Null-Winkellage zu erreichen.The emitted tilt signal is detected by a position detection device, not shown. In the simplest case, the position detection device is a voltage measuring device that is connected to an output of the assembled circuit carrier 2 is connected and indicates the signal voltage of the tilt signal. Here, the size of the output signal voltage allows conclusions about the size of the inclination angle of the tilt-sensitive element 1 , The sign of the signal voltage allows a statement about the direction in which the tilt-sensitive element 1 must be tilted or inclined to reach its desired position, ie the zero angular position.

Zu diesem Zweck weist die Lageerfassungseinrichtung zumindest eine Umrechnungseinheit auf, die das von dem aktivierten neigungssensitiven Element 1 bzw. von dem derart bestückten Schaltungsträger 2 abgegebene Neigungssignal in einen Ist-Wert bzw. in eine Regelgröße y_i umrechnet. Die Positioniereinrichtung 3 weist ihrerseits eine nicht gezeigte Steuereinheit auf, die mit der Umrechnungseinheit verbunden ist.For this purpose, the position detection device has at least one conversion unit, which is the one of the activated tilt-sensitive element 1 or from the thus equipped circuit carrier 2 output tilt signal converted into an actual value or in a controlled variable y _i . The positioning device 3 in turn has a control unit, not shown, which is connected to the conversion unit.

Im Schritt S2 wird überprüft ob der Ist-Wert bzw. die Regelgröße y_i innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegt. Hierzu wird bezüglich der Signalspannung ein Soll-Wert y_s definiert, der der Signalspannung entspricht, die der mit dem neigungssensitiven Element 1 bestückte Schaltungsträger 2 abgibt, wenn der Sensor in seine Bezugs-Winkellage ausgerichtet wurde. Idealerweise entspricht der Soll-Wert y_s einer Signalspannung von Null Volt. Ein Toleranzwert ε stellt die zulässige Abweichung der Regelgröße y_i vom Sollwert y_s dar. Somit hat die Wahl des Toleranzwertes ε maßgeb lichen Anteil an der Qualität und der Genauigkeit des herzustellenden Neigungssensors. Der Soll-Wert y_s wird von der Regelgröße y_i subtrahiert und überprüft, ob das betragsmäßige Ergebnis der Subtraktion kleiner oder gleich dem zulässigen Toleranzwert ε ist, d.h. innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches liegt.In step S2 it is checked whether the actual value or the controlled variable y _i lies within a predetermined tolerance range. For this purpose, a desired value y _{s is} defined with respect to the signal voltage, which corresponds to the signal voltage, that of the tilt-sensitive element 1 equipped circuit carrier 2 when the sensor has been aligned to its reference angular position. Ideally, the setpoint value y _s corresponds to a signal voltage of zero volts. A tolerance value ε represents the permissible deviation of the control variable y _i from the setpoint value y _s . Thus, the choice of the tolerance value ε has significant contribution to the quality and accuracy of the inclination sensor to be produced. The desired value y _s is subtracted from the controlled variable y _i and checks whether the absolute value of the subtraction is less than or equal to the permissible tolerance value ε, ie lies within the permissible tolerance range.

Liegt die Regelgröße y_i nicht innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches, wird in Schritt S3 der Neigungswinkel des neigungssensitiven Elementes 1 zum Schaltungsträger 2 geringfügig geändert, und zwar gemäß des Vorzeichens des Ergebnisses aus der Subtraktion des Sollwertes y_s von der Regelgröße y_i. Aus diesem Grund ist eine nicht gezeigte Regelungseinrichtung mit der Positioniereinrichtung 3 bzw. mit der Steuereinheit der Positioniereinrichtung 3 verbunden, um die Positioniereinrichtung 3 gemäß der Regelgröße y_i zu steuern und um einen Regelkreis zu bilden.If the controlled variable y _{i is} not within the permissible tolerance range, the angle of inclination of the tilt-sensitive element is determined in step S3 1 to the circuit carrier 2 slightly changed, according to the sign of the result from the subtraction of the setpoint value y _s from the controlled variable y _i . For this reason, a control device, not shown, with the positioning device 3 or with the control unit of the positioning device 3 connected to the positioning device 3 in accordance with the controlled variable y _i to control and to form a control loop.

Nach einer erfolgten Änderung des Neigungswinkels des neigungssensitiven Elementes 1 im Schritt S3 wird in Schritt S2 erneut überprüft, ob die Regelgröße y_i innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches liegt. Ist dies der Fall, wird der Regelkreis S4 bestehend aus den Schritten S2 und S3 verlassen; ist dieses nicht der Fall, wird der Regelkreis S4 ein weiteres Mal durchlaufen. Die Anzahl der Durchläufe des Regelkreises S4 kann auch durch eine weitere Abbruchbedingung begrenzt werden.After a change in the inclination angle of the tilt-sensitive element 1 In step S3, it is checked again in step S2 whether the controlled variable y _i lies within the permissible tolerance range. If this is the case, the control loop S4 is left consisting of the steps S2 and S3; If this is not the case, the control loop S4 is run through again. The number of passes of the control loop S4 can also be limited by a further termination condition.

In Schritt S5 ist der Neigungswinkel des neigungssensitiven Elementes 1 zum Schaltungsträger 2 bzw. zum Gravitationsfeld der Erde innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches. Abhängig vom eingangs gewählten Verbindungsstoff wird in Schritt S5 die Lage des neigungssensitiven Elementes 1 auf dem Schaltungsträger 2 dauerhaft fixiert. Wurde zuvor ein elektrisch leitfähiger Klebstoff zur Kontaktierung des neigungssensitiven Elementes 1 auf der Kontaktstelle 9 des Schaltungsträgers 2 gewählt, wird dieser Klebstoff in Schritt S5 beispielsweise durch UV-Licht gehärtet. Wurde andererseits beispielsweise ein vorher erwärmtes Lot als Verbindungsstoff gewählt, reicht es in Schritt S5 aus, das Lot bei Umgebungstemperatur erstarren zu lassen.In step S5, the inclination angle of the tilt-sensitive element is 1 to the circuit carrier 2 or to the gravitational field of the earth within the permissible tolerance range. Depending on the initially selected compound, the position of the tilt-sensitive element is in step S5 1 on the circuit carrier 2 permanently fixed. Was previously an electrically conductive adhesive for contacting the tilt-sensitive element 1 at the contact point 9 of the circuit board 2 is selected, this adhesive in step S5, for example cured by UV light. On the other hand, if, for example, a previously heated solder has been chosen as the bonding material, it is sufficient in step S5 to let the solder solidify at ambient temperature.

Wenn das neigungssensitive Element 1 mit der Kontaktstelle 9 des Schaltungsträgers 2 zuvor nur durch einen leitfähigen Verbindungsstoff mit unzureichenden mechanischen Eigenschaften verbunden wurde, ist es auch möglich, das neigungssensitive Element 1 durch Einsatz eines weiteren Verbindungsstoffes mit besseren mechani schen Eigenschaften zu fixieren. Dies mag auch sinnvoll erscheinen, wenn die Kontaktstelle 9 durch einen weiteren Verbindungsstoff nach außen elektrisch passiviert werden soll.When the tilt-sensitive element 1 with the contact point 9 of the circuit board 2 previously connected only by a conductive compound having insufficient mechanical properties, it is also possible to use the tilt-sensitive element 1 to fix by using a further compound with better mechanical properties rule. This may also seem useful if the contact point 9 should be electrically passivated by another compound to the outside.

Nach dem Erstarren des Verbindungsstoffes in Schritt S5 ist der Bestückungsprozess beendet und der Neigungssensor einsatzfähig. Der fertige Sensor wird aus der Fixierungseinrichtung entnommen.To the solidification of the compound in step S5 is the assembly process finished and the tilt sensor operational. The finished sensor will removed from the fixing device.

In 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Positioniereinrichtung 3 dargestellt. Die Positioniereinrichtung 3 weist ein drehbares Element 4 und ein verschiebbares Element 5 auf. An einem ersten Ende des drehbaren Elementes 4 befindet sich ein Drehgelenk 6. Mit diesem Drehgelenk 6 ist das drehbare Element 4 mit dem verschiebbaren Element 5 verbunden und drehbar gelagert.In 2 is a preferred embodiment of the positioning device 3 shown. The positioning device 3 has a rotatable element 4 and a displaceable element 5 on. At a first end of the rotatable element 4 there is a swivel joint 6 , With this swivel 6 is the rotatable element 4 with the movable element 5 connected and rotatably mounted.

An einem zweiten Ende des drehbaren Elementes 4 befindet sich eine Aufnahmevorrichtung 7. Die Aufnahmevorrichtung 7 ist beispielsweise als pneumatischer Greifer ausgeführt, der das neigungssensitive Element 1 aufnimmt.At a second end of the rotatable element 4 there is a recording device 7 , The cradle 7 is for example designed as a pneumatic gripper, which is the tilt-sensitive element 1 receives.

Durch den Schaltungsträger 2, der in der Fixiereinrichtung (nicht gezeigt) ortsfest fixiert ist, wird eine Bestückungsebene 8 definiert. Wenn das neigungssensitive Element 1 in der Kontaktstelle 9 auf den Schaltungsträger 2 aufgesetzt wird, befindet sich das Drehgelenk 6 der Positioniereinrichtung 3 in der Bestückungsebene 8. Das verschiebbare Element 5 ist derart angeordnet, dass es senkrecht zur Bestückungsebene 8 verschiebbar ist. Bezüglich auf die in 2 dargestellte Bestückungsebene 8 kann diese Verschiebung sowohl nach oben als auch nach unten erfolgen.Through the circuit carrier 2 which is fixed in position in the fixing device (not shown) becomes a mounting plane 8th Are defined. When the tilt-sensitive element 1 in the contact point 9 on the circuit carrier 2 is placed, is the hinge 6 the positioning device 3 in the assembly level 8th , The movable element 5 is arranged such that it is perpendicular to the assembly plane 8th is displaceable. Regarding to the in 2 shown assembly level 8th this shift can be both up and down.

Bei gleichzeitiger Verschiebung des verschiebbaren Elementes 5 in vertikaler Richtung und Drehung des drehbaren Elementes 4 um das Drehgelenk 6 ist durch die zuvor beschriebene Kinematik das neigungssensitive Element 1, das auf den Schaltungsträger 2 aufgesetzt ist, im Bereich der Kontaktstelle 9 neig- bzw. kippbar. Diese Neigung erfolgt, ohne dass das neigungssensitive Element 1 den elektrisch leitenden Kontakt zur Kontaktstelle 9 verliert.With simultaneous displacement of the displaceable element 5 in the vertical direction and rotation of the rotatable element 4 around the hinge 6 is the tilt-sensitive element by the kinematics described above 1 that is on the circuit carrier 2 is set up in the area of the contact point 9 tiltable or tiltable. This tilt occurs without the tilt-sensitive element 1 the electrically conductive contact to the contact point 9 loses.

Um eine möglichst feinfühlige Drehung des drehbaren Elementes 4 um die Kontaktstelle 9 zu erreichen, wird das verschiebbare Element 5 feinfühlig verschoben, z. B. durch einen Piezoantrieb. Aufgrund der Kinematik der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem einstellbaren Kippmoment neigt sich das neigungssensitive Element 1 um die Kontaktstelle 9.To a sensitive as possible rotation of the rotatable element 4 around the contact point 9 to reach, becomes the displaceable element 5 sensitively shifted, z. B. by a piezo drive. Due to the kinematics of the device according to the invention and an adjustable tilting moment, the tilt-sensitive element tilts 1 around the contact point 9 ,

Aufgrund der geringen erforderlichen Neigungswinkel und der hohen Positioniergenauigkeit ist es außerdem vorteilhaft, wenn insbesondere das drehbare Element 4 und die Aufnahmevorrichtung 7 möglichst leichtgewichtig und dennoch torsions- und biegesteif ausgeführt sind. Dies geschieht beispielsweise durch den Einsatz von Leichtmetallen und/oder Verbundwerkstoffen.Due to the low required inclination angle and the high positioning accuracy, it is also advantageous if in particular the rotatable element 4 and the cradle 7 as lightweight as possible and yet torsional and rigid are executed. This happens, for example, through the use of light metals and / or composite materials.

Im Umfeld der Positioniereinrichtung 3 bzw. des in der Fixiereinrichtung eingespannten Schaltungsträgers 2 befindet sich des weiteren eine Lageerfassungseinrichtung (nicht gezeigt), die die Position bzw. Neigung des neigungssensitiven Elementes 1 erfasst. Hierzu wird das neigungssensitive Element 1 bzw. der derart bestückte Schaltungsträger 2 durch eine Aktivierungseinrichtung (nicht gezeigt) aktiviert, so dass ein von dem Schaltungsträger 2 gemäß der momentanen Neigung des neigungssensitiven Elementes 1 abgegebenes Neigungssignal von der Lageerfassungseinrichtung detektiert wird.In the vicinity of the positioning device 3 or of the circuit carrier clamped in the fixing device 2 Furthermore, there is a position detection device (not shown) which detects the position or inclination of the tilt-sensitive element 1 detected. For this purpose, the tilt-sensitive element 1 or the circuit carrier equipped in this way 2 activated by an activation device (not shown), so that one of the circuit carrier 2 according to the momentary inclination of the tilt-sensitive element 1 emitted tilt signal is detected by the position detection device.

Die Aktivierungseinrichtung weist zumindest eine elektrische Versorgungseinheit und eine Kontaktierungseinheit zum elektrischen Kontaktieren des Schaltungsträgers 2 und des neigungssensitiven Elementes 1 auf.The activation device has at least one electrical supply unit and a contacting unit for electrically contacting the circuit carrier 2 and the tilt-sensitive element 1 on.

In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass eine Aufbringungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Aufbringen des elektrisch leitfähigen Verbindungsstoffes auf die Kontaktstelle 9 des Schaltungsträgers 2 vorgesehen ist. In Abhängigkeit davon, ob ein weiterer Verbindungsstoff zur ortsfesten Fixierung des neigungssensitiven Elementes 1 auf dem Schaltungsträger 2 benötigt wird oder ob eine Härtungsvorrichtung zum zügigen und prozesssicheren Aushärten des aufgebrachten Verbindungsstoffes notwendig ist, beispielsweise eine UV-Lampe, können diese Vorrichtungen auch in einer Vorrichtung kombiniert werden.In this connection, it should also be mentioned that an application device (not shown) for applying the electrically conductive connection substance to the contact point 9 of the circuit board 2 is provided. Depending on whether another compound for stationary fixation of the tilt-sensitive element 1 on the circuit carrier 2 is needed or if a curing device for rapid and process-reliable curing of the applied compound is necessary, for example, a UV lamp, these devices can also be combined in one device.

Eine Regelungseinrichtung (nicht gezeigt) regelt die Neigung des neigungssensitiven Elementes 1 mittels der Positioniereinrichtung 3 gemäß dem Soll-Wert. Hierzu weist die Regelungseinrichtung zumindest eine Umrechnungseinheit auf, die das von dem aktivierten neigungssensitiven Elementes 1 abgegebene Neigungssignal in die Regelgröße y_i umrechnet. Zu diesem Zweck sind die Lageerfassungseinrichtung, die Positioniereinrichtung 3 und die Regelungseinrichtung miteinander verbunden.A control device (not shown) controls the inclination of the tilt-sensitive element 1 by means of the positioning device 3 according to the target value. For this purpose, the control device has at least one conversion unit, which is the one of the activated tilt-sensitive element 1 output tilt signal converted into the controlled variable y _i . For this purpose, the position detection device, the positioning 3 and the Re gelungseinrichtung interconnected.

Die Positioniereinrichtung 3 weist eine Steuereinheit (nicht gezeigt) auf, die mit dem Piezoantrieb des verschiebbaren Elementes 5 und mit der Aufnahmevorrichtung 7 verbunden ist und das verschiebbare Element 5 gemäß der Regelgröße y_i steuert. Hierzu wird, wie in 1 beschrieben, von der Regelungseinrichtung aufgrund des gesendeten Neigungssignals die Abweichung und die Richtung der Abweichung von der Null-Winkellage des neigungssensitiven Elementes 1 bestimmt. Daraus abgeleitete Parameter werden an die Steuereinheit der Positioniereinrichtung 3 übertragen, die diese wiederum in Steuerbefehle zur Ansteuerung des Piezoantriebes umsetzt.The positioning device 3 has a control unit (not shown) which is connected to the piezo drive of the displaceable element 5 and with the cradle 7 is connected and the movable element 5 controls according to the controlled variable y _i . For this purpose, as in 1 described by the control device due to the transmitted tilt signal, the deviation and the direction of the deviation from the zero angular position of the tilt-sensitive element 1 certainly. Resulting parameters are sent to the control unit of the positioning device 3 transmit, which in turn converts this into control commands for controlling the piezo drive.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform der Positioniereinrichtung 3 mit Justageelementen 10 gezeigt. Die Justageelemente 10 sind an einem Ausleger des drehbaren Elementes 4 befestigt und derart angeordnet, dass der Schwerpunkt des drehbaren Elementes 4 im Bereich des Drehgelenks 6 liegt. Durch einen Verschiebemechanismus (nicht gezeigt) ist es weiterhin möglich, die Justageelemente 10 im Bereich des Auslegers des drehbaren Elementes 4 zu verschieben, um eine vordefinierte Kontaktkraft zwischen dem neigungssensitiven Element 1 und dem Schaltungsträger 2 zu erzeugen.In 3 is another embodiment of the positioning device 3 with adjustment elements 10 shown. The adjustment elements 10 are on a boom of the rotatable element 4 attached and arranged such that the center of gravity of the rotatable element 4 in the area of the swivel joint 6 lies. By a displacement mechanism (not shown), it is also possible, the Justageelemente 10 in the area of the jib of the rotatable element 4 to shift to a predefined contact force between the tilt-sensitive element 1 and the circuit carrier 2 to create.

Des weiteren sind weitere Sensoren vorgesehen, die unter anderem eine Dicke des Schaltungsträgers 2 und/oder eine Dicke des auf die Kontaktstellen 9 aufgebrachten Verbindungsstoffes detektieren. Außerdem kann über einen Kraftsensor die Anpresskraft des neigungssensitiven Elementes 1 auf den Schaltungsträger 2 bestimmt werden. Diese Sensoren können sowohl in der Fixierungseinrichtung des Schaltungsträgers 2 als auch in der Positioniereinrichtung 3, beispielsweise in der Aufnahmeeinrichtung 7 untergebracht sein. Dadurch ist es möglich, in vorgeordneten Produktionsprozessen des Schaltungsträgers 2 aufgetretene Ungenauigkeiten zu kompensieren und das neigungssensitiven Element 1 trotzdem winkelgenau auf dem Schaltungsträger 2 zu platzieren.Furthermore, further sensors are provided which, inter alia, a thickness of the circuit substrate 2 and / or a thickness of the on the contact points 9 Detect applied compound. In addition, via a force sensor, the contact pressure of the tilt-sensitive element 1 on the circuit carrier 2 be determined. These sensors can both in the fixing device of the circuit substrate 2 as well as in the positioning device 3 , For example, in the receiving device 7 be housed. This makes it possible in upstream production processes of the circuit carrier 2 compensate for any inaccuracies and the tilt-sensitive element 1 nevertheless accurate to the angle on the circuit carrier 2 to place.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestückung eines Schaltungsträgers mit zumindest einem neigungssensitiven Element, wobei eine Lage des neigungssensitiven Elementes während eines Positionierungsvorganges überprüft und in eine Solllage geregelt wird. Das Verfahren und die Vorrichtung sind dazu geeignet, bereits bei der Bestückung eines Schaltungsträgers mit einem neigungssensitiven Element die neigungsgenaue Positionierung des neigungssensitiven Elementes zu ermöglichen, ohne einer Interaktion mit anderen Elementen zu bedürfen. Der Schaltungsträger kann auch aus mehreren Teilen bestehen und es können auch mehrerer solcher „autarken" Elemente hinsichtlich ihrer Lagepositionierung oder anderer Elementeigenschaften vorgesehen und auf eine Sollgröße geregelt (insbesondere auf eine Solllage positioniert) werden.The previously described embodiments describe a method and a device for equipping a circuit carrier with at least one tilt-sensitive element, wherein one layer the tilt-sensitive element during a positioning process checked and in a target position is regulated. The method and the device are suitable for, already with the assembly of a circuit board with a tilt-sensitive element the tilt-accurate positioning of the tilt-sensitive element, without any interaction to require with other elements. The circuit carrier can also consist of several parts and it can also several such "self-sufficient" elements in terms their positional positioning or other elemental characteristics provided and regulated to a target size (In particular, positioned on a target position) are.

Claims

Method for equipping a circuit carrier ( 2 ) with at least one tilt-sensitive element ( 1 ), wherein a position of the tilt-sensitive element ( 1 ) is checked during a positioning operation and controlled in a desired position, and the position of the tilt-sensitive element ( 1 ) by a tilt-sensitive element ( 1 ) sent tilt signal is determined.

The method of claim 1, wherein the method is characteristic-controlled and comprises the following steps: - the tilt-sensitive element ( 1 ) is added to the circuit carrier ( 2 ) and with the circuit carrier ( 2 ) electrically contacted, - the tilt-sensitive element ( 1 ) is activated and sends the tilt signal, - according to the sent tilt signal, the position of the tilt-sensitive element ( 1 ) changes (S3) until it is in the desired position.

Method according to claim 1 or 2, wherein the positioning process of the tilt-sensitive element ( 1 ) takes place in the sense of a control loop (S4) in which a controlled variable (y _i ) is determined according to the tilt signal.

Method according to claim 3, wherein it is determined that the tilt-sensitive element ( 1 ) is in the desired position when the controlled variable (y _i ) is within a predetermined tolerance range (S2).

Method according to at least one of claims 1 to 4, wherein the circuit carrier ( 2 ) with two or more tilt-sensitive elements ( 1 ) is fitted, a first tilt-sensitive element is fixed in a first desired position and a second tilt-sensitive element is checked during the positioning process to the position of the first tilt-sensitive element and controlled in a second desired position.

Method according to at least one of claims 1 to 5, wherein the circuit carrier ( 2 ) is fixed in a known spatial position, depending on the direction of effect, preferably at a right angle or parallel to the gravitational field of the earth, stationary.

The method of claim 6, wherein the gesen dete slope signal with respect to the spatial position of the circuit carrier ( 2 ) is set to the tilt-sensitive element ( 1 ) in the desired position to the circuit carrier ( 2 ).

Method according to at least one of claims 1 to 7, wherein the tilt-sensitive element ( 1 ) in the desired position with the circuit carrier ( 2 ) is firmly connected (S5).

Method according to at least one of claims 1 to 8, wherein a bonding substance, which is electrically conductive, at a contact point ( 9 ) of the circuit carrier ( 2 ) is applied (S1), and the tilt-sensitive element ( 1 ) subsequently at this contact point ( 9 ) is prepositioned.

A method according to claim 9, wherein the tilt-sensitive element ( 1 ) after reaching the desired position by applying a further compound compound to the circuit carrier ( 2 ) is permanently connected (S5).

The method of claim 9, wherein as a connecting material a cohesive Connecting substance, preferably an adhesive or a solder is selected, the both in its processable phase and in its hardened phase conductive is.

The method of claim 11, wherein the tilt-sensitive element ( 1 ) is positioned within the processable phase of the compound in the desired position, and the compound is then cured.

Method according to at least one of claims 1 to 12, wherein the circuit carrier ( 2 ) except for the tilt-sensitive element ( 1 ) equipped sensor unit for detecting an inclination and to achieve the desired position of the tilt-sensitive element ( 1 ) is connected to an electrical supply device to the tilt-sensitive element ( 1 ) to activate.

Method according to at least one of claims 1 to 13, wherein the of the activated tilt-sensitive element ( 1 ) transmitted tilt signal is detected by at least one position detection device.

The method of claim 14, wherein the position sensing means detected tilt signal transmitted to at least one control device becomes.

Method according to claim 15, wherein the control device has at least one positioning device ( 3 ), which controls the tilt-sensitive element ( 1 ) with respect to the circuit carrier ( 2 ).

Method according to claim 16, wherein to control the positioning device ( 3 ) further parameters, preferably thickness of the circuit carrier ( 2 ), Thickness of the connecting material and / or required pressing force of the tilt-sensitive element ( 1 ) on the circuit carrier ( 2 ).

Device for equipping a circuit carrier ( 2 ) with at least one tilt-sensitive element ( 1 ), in particular for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 17, with at least one positioning device ( 3 ), characterized by at least one position detection device which detects a position of the tilt-sensitive element ( 1 ), and at least one control device that detects the position of the tilt-sensitive element ( 1 ) by means of the positioning device ( 3 ) according to a setpoint.

Device according to claim 18, wherein the positioning device ( 3 ) is connected to the position detection device and the regulating device, and the positioning device ( 3 ) the tilt-sensitive element ( 1 ) according to one of the tilt-sensitive element ( 1 ) is positioned.

Apparatus according to claim 18 or 19, wherein at least one activation device is provided, which the tilt-sensitive element ( 1 ) is activated to transmit a tilt signal.

Device according to claim 20, wherein the activation device comprises at least one electrical supply unit and at least one contacting unit for electrically contacting the circuit carrier ( 2 ) and the tilt-sensitive element ( 1 ) having.

Device according to at least one of claims 18 or 21, wherein at least one fixing device is provided, which is able to cover the tilt-sensitive element ( 1 ) equipped circuit carrier ( 2 ), depending on the direction of action preferably fixed at a right angle or parallel to the gravitational field of the earth, stationary.

Device according to at least one of claims 18 to 22, wherein the positioning device ( 3 ) at least one rotatable element ( 4 ) and at least one displaceable element ( 5 ), and the rotatable element ( 4 ) at a first end a rotary joint ( 6 ), with which it with the displaceable element ( 5 ) connected is.

Device according to claim 23, wherein the rotatable element ( 4 ) at a second end a receiving device ( 7 ) for receiving the tilt-sensitive element ( 1 ) having.

Device according to claim 24, wherein the displaceable element ( 5 ) perpendicular to a loading level ( 8th ) of the circuit carrier ( 2 ) is displaceable.

Apparatus according to claim 25, wherein the swivel joint ( 6 ) in the assembly level ( 8th ), when the tilt-sensitive element ( 1 ) at a contact point ( 9 ) in contact with the circuit carrier ( 2 ) stands.

Apparatus according to claim 26, wherein a tilt angle between the tilt-sensitive element ( 1 ) and the circuit carrier ( 2 ) by simultaneous displacement of the displaceable element ( 5 ) and the consequent turning of the rotatable element ( 4 ) according to the tilt-sensitive element ( 1 ) transmitted tilt signal is changeable.

Device according to at least one of claims 18 to 27, wherein the regulating device has at least one conversion unit which detects the signal from the activated tilt-sensitive element ( 1 ) converted tilt signal into a controlled variable (y _i ).

Device according to claim 28, wherein the positioning device ( 3 ) has a control unit which is connected to the conversion unit and which detects the movements of the displaceable and the rotatable element ( 4 . 5 ) according to the controlled variable (y _i ).

Device according to one of claims 26 to 29, wherein at least one application device for applying an electrically conductive compound to the contact point ( 9 ) of the circuit carrier ( 2 ) is provided on the then the tilt-sensitive element ( 1 ) is positionable.

Device according to at least one of claims 18 to 30, wherein the positioning device ( 3 ) further sensors for detecting a thickness of the circuit carrier ( 2 ), a thickness of the connecting material and / or a contact pressure of the tilt-sensitive element ( 1 ) on the circuit carrier ( 2 ) having.

Device according to at least one of claims 18 to 31, wherein the tilt-sensitive element and / or a part thereof Part of a differential capacitor, which in turn is part of an evaluation circuit is.