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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zentrierung von elektronischen Bauelementen relativ zu Anschlusskontakten einer Kontaktiereinrichtung, insbesondere eines Kontaktiersockels oder Load-Boards, mit der die Bauelemente zu Testzwecken vorübergehend in Kontakt gebracht werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Elektronische Bauelemente wie beispielsweise IC's werden, bevor sie auf elektrischen Platinen montiert werden, auf ihre einwandfreie Funktion hin überprüft. Dies geschieht üblicherweise dadurch, dass die elektronischen Bauelemente mittels einer Handhabungsvorrichtung, auch ”Handler” genannt, einer Testvorrichtung zugeführt werden. Diese Testvorrichtung weist einen Testkopf mit einer Kontaktiereinrichtung, beispielsweise einem Kontaktiersockel, auf, an der Anschlusskontakte vorgesehen sind, die rückseitig mit einer Testelektronik elektrisch verbunden sind. Die Anschlusskontakte sind derart angeordnet und geformt, dass darauf die Kontakte des elektronischen Bauelements aufgesetzt werden können. Aufgrund der kleinen Abmessungen der Bauelementkontakte und damit auch der Anschlusskontakte des Kontaktiersockels ist es erforderlich, dass das elektronische Bauelement sehr genau und zentriert auf die Anschlusskontakte aufgesetzt wird. Durch eine präzise Positionierung lassen sich fehlerhafte Aussortierungen der zu überprüfenden Bauelemente verringern oder machen eine Funktionsprüfung überhaupt erst möglich.
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Bei bekannten Handhabungsvorrichtungen für elektronische Bauelemente ist die präzise Zentrierung der elektronischen Bauelemente im Bereich des Kontaktiersockels ein Problem. Dies ergibt sich daraus, da bei bekannten Vorrichtungen die elektronischen Bauelemente zunächst in einem Führungskanal nach unten fallen, bis sie von einem Stopper gestoppt werden. Eine rückseitig angeordnete Andrückeinheit, auch ”Device Pusher” genannt, hält anschließend das elektronische Bauelement mit Unterdruck fest und transportiert es in horizontaler Richtung zum Kontaktsockel. Während die Lage des Bauelements in vertikaler Richtung auf der Andruckeinheit aufgrund der Lage des Stoppers genau definiert ist, ist dies in horizontaler Richtung nicht der Fall, da die Führungskanäle etwas breiter als die Bauelemente sein müssen, um einerseits Breitentoleranzen der Bauelemente zu berücksichtigen und andererseits ein einwandfreies Fallen der Bauelemente im Führungskanal sicherzustellen. Hierdurch ergibt sich, dass die Lage einzelner Bauelemente in horizontaler Richtung auf der Andrückeinheit variieren kann, wodurch die Aufsetzgenauigkeit der Bauelementkontakte auf die Anschlusskontakte des Kontaktiersockels beeinträchtigt wird.
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Aus der
US 5,208,529 A ist eine Zentriervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einer Zentrierplatte bekannt, die mit Abstand zur Kontaktiereinrichtung angeordnet und an Führungsstiften verschiebbar geführt ist, so dass sich der Abstand der Zentrierplatte zur Kontaktiereinrichtung ändern kann. Beim Annähern des zu testenden Bauelements an die Kontaktiereinrichtung stößt das Bauelement seitlich an die Anlaufschräge des Zentrierschiebers und wird dadurch seitlich soweit verschoben, bis die gegenüberliegende Seite des Bauelements an einem gegenüberliegenden Anschlag des Zentrierschiebers anliegt, wodurch die Zentrierposition des Bauelements bestimmt wird.
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Nachteilig ist bei dieser bekannten Zentriervorrichtung, dass durch die Führungsstifte und die verschiebbare Lagerung der Zentrierplatte an den Führungsstiften Ungenauigkeiten verursacht werden, so dass eine sehr genaue Zentrierung der Bauelemente mit dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich ist. Weiterhin besteht dort die Gefahr, dass die Bauelemente in der Zentriervorrichtung festklemmen können. Die Haltekräfte, mit denen das Bauelement an der Vakuumansaugstelle gehalten wird, reichen dann häufig nicht mehr aus, um das Bauelement aus der Zentriervorrichtung herausziehen zu können.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2004 057 776 A1 eine Zentriervorrichtung mit einem Zentrierschieber bekannt, der nicht direkt auf das Bauelement, sondern auf einen Bauelementhalter einwirkt. Der dortige Zentrierschieber kann in Abhängigkeit von Positionsmesswerten automatisch in einer Ebene bewegt werden, so dass das zu testende Bauelement genau auf die Kontaktiereinrichtung trifft. Diese bekannte Zentriervorrichtung ist jedoch mit einem relativ großen konstruktiven Aufwand verbunden.
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Aus der
DE 102 08 757 A1 ist eine Magazinvorrichtung zur Prüfung von elektronischen Bauelementen bekannt, bei der die Kontaktiereinrichtung im Zuführbereich der Bauelemente auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Vorsprünge mit Anlaufschrägen aufweist, so dass eine Art Trichter gebildet wird, durch den die Bauelemente seitlich zentriert werden, bevor sie mit den Anschlusskontakten der Kontaktiereinrichtung in Kontakt gelangen. Auch bei dieser bekannten Zentriereinrichtung besteht die Gefahr, dass die Bauelemente in der Zentriereinrichtung festklemmen. Weiterhin ist diese Zentriervorrichtung nicht an unterschiedliche Größen von Bauelementen anpassbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentriervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auf einfache Weise eine sehr hohe Lagegenauigkeit der elektronischen Bauelemente beim Aufsetzen auf die Anschlusskontakte der Kontaktiereinrichtung erreicht werden kann und die auf einfache und kostengünstige Weise an unterschiedliche Bauelemente angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zentriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung ist der Zentrierschieber an einer Zentrierplatte, die mit der Kontakteinrichtung fest verbunden ist und eine Öffnung zum Hindurchführen der Bauelemente aufweist, verschiebbar befestigt und arretierbar. Weiterhin ragt der Zentrierschieber von einer Seite her in die Öffnung der Zentrierplatte vor, derart, dass der am weitesten innen liegende Bereich des hinteren Abschnitts der Anlaufschräge durch Kontakt mit dem Bauelement die Zentrierposition des Bauelements bestimmt.
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Die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung bietet den Vorteil, dass das zu testende elektronische Bauelement auf einfache Weise in einer genau vorbestimmten Position auf die Anschlusskontakte der Kontakteinrichtung aufgesetzt werden kann, so dass eine zuverlässige Überprüfung der elektrischen Eigenschaften des Bauelements sichergestellt wird und eine hohe Wiederholgenauigkeit gegeben ist. Zweckmäßigerweise steht hierbei der Zentrierschieber soweit in den Zuführraum des Bauelements vor, dass jedes Bauelement zwangsläufig gegen die Anlaufschräge des Zentrierschiebers und dadurch weiter in die gewünschte Zentrierposition gedrückt wird.
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Da der Zentrierschieber an einer Zentrierplatte befestigt ist, die mit der Kontaktiereinrichtung fest verbunden ist, kann, falls dies aufgrund von Verschleiß oder aufgrund einer benötigten Anpassung an unterschiedliche Bauelemente erforderlich sein sollte, die gesamte Zentrierplatte auf einfache Weise ausgetauscht werden. Eine genaue Lagezuordnung der Zentrierplatte relativ zur Kontaktiereinrichtung kann beispielsweise mittels Passstiften sichergestellt werden. Die verschiebbare Anordnung des Zentrierschiebers an der Zentrierplatte gewährleistet auch ein einfaches Anpassen des Zentrierschiebers an unterschiedliche Bauelemente.
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Zweckmäßigerweise ist die Position des Zentrierschiebers mittels eines Schiebereinstellelementes einstellbar, das mit der außenseitigen Stirnseite des Zentrierschiebers zusammenwirkt. Insbesondere kann hierbei das Schiebereinstellelement aus einer Einstellschraube mit einer konischen Anlagefläche bestehen, an der eine Schrägfläche des Zentrierschiebers anliegt. Ein derartiges Schiebereinstellelement ermöglicht auf einfache, kostengünstige und platzsparende Weise eine Verstellung des Zentrierschiebers je nach Bedarf.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Zentrierschieber mittels einer Feder nach außen vorgespannt und wird dadurch in Anlage am Schiebereinstellelement gehalten. Hierdurch ergibt sich eine spielfreie Positionierung des Zentrierschiebers.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Zentrierschieber rückseitig eine zweite Anlaufschräge auf.
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Hierdurch wird sichergestellt, dass beim Abnehmen des Bauelements von den Anschlusskontakten, d. h. beim Rückhub, das Bauelement nicht an der rückwärtigen Kante des Zentrierschiebers hängenbleiben kann. Vielmehr wird das Bauelement durch die zweite Anlaufschräge gegebenenfalls wieder seitlich soweit verschoben, dass es ungehindert am Zentrierschieber vorbei bewegt werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
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1: eine perspektivische, teilweise explosionsartig dargestellte Vorrichtung, bei welcher die erfindungsgemäße Zentriereinrichtung zum Einsatz kommt,
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2: eine perspektivische Ansicht einer Zentrierplatte und einer Andrückeinheit, wobei die Andrückeinheit in die Zentrierplatte eingefahren ist,
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3: einen Horizontalschnitt durch einen Kontaktiersockel, eine Zentrierplatte und den vorderen Teil der Andrückeinheit kurz vor der kontaktierenden Endposition,
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4: eine Ansicht auf die Zentrierplatte in Richtung des Kontaktsockels,
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5: einen Schnitt durch die Zentrierplatte von 6 in Richtung der Pfeile V-V,
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6: eine Seitenansicht der Zentrierplatte von 4, und
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7: eine vergrößerte Detaildarstellung eines Zentralbereichs des Kontaktsockels und des Zentrierschiebers beim Zuführen eines Bauelements.
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Aus 1 ist eine Baueinheit 1 ersichtlich, die Teil einer nicht dargestellten Handhabungsvorrichtung (Handler) ist und ein oberes Paar von nebeneinander angeordneten, in horizontaler Richtung nach vorn ragenden Führungsstangen 2 aufweist. Auf den feststehenden Führungsstangen 2 ist eine Andrückeinheit 3 hin- und herverschiebbar gelagert. Die Andrückeinheit 3 weist hierzu horizontale, durchgehende Lagerbohrungen 4 auf, in die die Führungsstangen 2 eingeführt sind.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Baueinheit 1 als Duplexeinheit ausgebildet, deren untere Hälfte ganz ähnlich wie die obere Hälfte gestaltet ist. In der unteren Hälfte befindet sich somit ein unteres Paar von nebeneinanderliegenden Führungsstangen 5 zum horizontal verschieblichen Lagern einer weiteren, nicht dargestellten Andrückeinheit, die in gleicher Weise wie die Andrückeinheit 3 ausgebildet ist. Mittels einer derartigen Konstruktion lassen sich elektronische Bauelemente an zwei übereinander angeordneten Kontaktiersockeln einer Testvorrichtung testen, was das Testverfahren entsprechend beschleunigt. Es ist auch ohne weiteres möglich, mehrere Baueinheiten 1 nebeneinander anzuordnen, um durch eine Vervielfältigung der gezeigten Baueinheiten 1 den Durchsatz weiter zu erhöhen.
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Die Andrückeinheit 3 weist an ihrer vorderen Stirnseite eine Halteplatte 6 mit einer vertikalen vorderen Stirnfläche auf, an der ein elektronisches Bauelement 7, beispielsweise ein IC in der Form eines MLF-Bauelements, in vertikaler Ausrichtung gehalten wird. Dies erfolgt in bekannter Weise dadurch, dass in der Mitte der Halteplatte 6 eine Öffnung vorhanden ist, die an eine Unterdruckwelle angeschlossen ist, so dass das Bauelement 7 durch Aufbringen einer Saugkraft an der vorderen Stirnseite der Halteplatte 6 gehalten wird.
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Zum Aufnehmen eines Bauelements 7 befindet sich die Andrückeinheit 3 zunächst in einer zurückgezogenen, innerhalb eines Gehäuses 8 der Baueinheit 1 angeordneten Stellung. Das Gehäuse 8 weist eine vordere Abschlussplatte 9 mit zwei übereinander angeordneten Klappen 10 auf, wobei die obere Klappe 10 in einem geöffneten, nach oben geschwenkten Zustand und die untere Klappe 10 in einem geschlossenen Zustand dargestellt ist. Innerhalb der Abschlussplatte 9 ist eine mittige, vertikal durchgehende Führungsbahn 11 für die zu testenden elektronischen Bauelemente 7 vorgesehen. Die Führungsbahn 11 erstreckt sich somit auch, wie dargestellt, durch die Klappen 10 hindurch. Weiterhin ist die Führungsbahn 11 so gestaltet, dass ein Bauelement 7, das von oben in die Führungsbahn 11 eingeführt wird, aufgrund einer Schwerkraft innerhalb der Führungsbahn 11 senkrecht nach unten rutschen kann.
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Befindet sich die Andrückeinheit 3 in der zurückgezogenen, innerhalb des Gehäuses 8 angeordneten Stellung, so befindet sich die vordere Stirnseite der Andrückeinheit-Halteplatte 6 unmittelbar hinter einem offenen Bereich der Führungsbahn 11, während eine nicht dargestellte Stoppereinrichtung unmittelbar unterhalb der Halteplatte 6 in die Führungsbahn 11 hineinragt, so dass das Bauelement 7 nur bis zu dieser Stoppereinrichtung nach unten rutschen kann. In dieser Position befindet sich das Bauelement 7 genau vor der Halteplatte 6 der Andrückeinheit 3, so dass das Bauelement 7 durch Aufbringen von Unterdruck an die Halteplatte 6 angesaugt werden kann. Die Vertikalposition des Bauelements 7 ist damit durch die Relativlage der Stoppereinrichtung zur Halteplatte 6 genau vorgegeben. In horizontaler Richtung ist die Lage des Bauelements 7 dagegen relativ zur Halteplatte 6 nicht genau definiert, da die Führungsbahn 11 etwas breiter als die Bauelemente 7 sein muss, damit die Bauelemente 7 ohne zu klemmen innerhalb der Führungsbahn 11 bis zur Stoppereinrichtung nach unten rutschen können.
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Nach dem Ansaugen des Bauelements 7 innerhalb der Führungsbahn 11 wird die Andrückeinheit 3 nach vorne bewegt, was in bekannter Weise mittels einer Kolbeneinrichtung 12 erfolgt. Hierbei bewegt sich die Andrückeinheit 3 zumindest teilweise aus dem Gehäuse 8 heraus, wobei die Klappe 10 nach oben hochgeschwenkt wird, wie dies anhand der oberen Klappe 10 von 1 dargestellt ist.
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Hierdurch wird das zu testende Bauelement 7 durch eine Zentrierplatte 13 hindurch einer Kontaktiereinrichtung in Form eines Kontaktiersockels 14 zugeführt, der sich an einem nicht dargestellten Testkopf einer Testvorrichtung befindet und Anschlusskontakte 15 aufweist, die über nicht dargestellte Leitungen mit der Testelektronik verbunden sind. Die Anschlusskontakte 15 befinden sich in bekannter Weise auf der der Andrückeinheit 3 zugewandten Seite des Kontaktiersockels 14 und sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den Kontaktiersockel 14 elektrisch hindurchgeführt.
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Die Zentrierplatte 13 ist passgenau, beispielsweise mittels Passstiften, am Kontaktiersockel 14 befestigt. Damit die Andrückeinheit-Halteplatte 6 zusammen mit dem Bauelement 7 durch die Zentrierplatte 13 hindurch geführt werden kann, weist diese eine mittige Öffnung 16 auf.
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An der Zentrierplatte 13 ist ein Zentrierschieber 17 verschiebbar gehaltert, der von einer Seite her horizontal in die Öffnung 16 soweit vorragt, dass das zugeführte Bauelement 7 an der freien Stirnseite des Zentrierschiebers 17 geringfügig anschlägt und an dieser entlang gleitet.
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Dieser Vorgang ist in 7 dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber die Andrückeinheit 3 und weitere Teile weggelassen wurden. Die Zuführrichtung des Bauelements 7 ist mit dem Pfeil 18 gekennzeichnet. Wie ersichtlich, weist der Zentrierschieber 17 an seiner innenliegenden, freien Stirnseite eine Anlaufschräge 19 mit einem relativ kleinen, spitzen Winkel α auf. Beispielsweise ist der Winkel α zwischen 5° und 15°. Der Zentrierschieber 17 wird derart positioniert, dass der vordere Abschnitt 20 der Stirnfläche weiter außen liegt als die hierzu benachbarte Seitenfläche des zugeführten Bauelements 7, während ein hinterer Abschnitt 21 der Anlaufschräge 19 geringfügig weiter innen liegt als die benachbarte Seitenfläche des zugeführten Bauelements 7. Die Bauelemente 7 können damit beim Vorbeibewegen an der Anlaufschräge 19 geringfügig anstoßen und werden in diesem Fall von dieser geringfügig horizontal seitlich, d. h. in Richtung des Pfeils 22, verschoben, bis das Bauelement 7 am hinteren Abschnitt 21 der Anlaufschräge 19 vorbeigeführt worden ist. Der am weitesten innen liegende Bereich des hinteren Abschnitts 21 der Anlaufschräge 19 bestimmt damit exakt die seitliche Position des Bauelements 7. Das Bauelement 7 kann damit mit einer exakten seitlichen horizontalen Zentrierung auf die Anschlusskontakte 15 des Kontaktiersockels 14 aufgesetzt werden.
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Es ist ohne weiteres möglich, den Zentrierschieber 17 so anzuordnen, dass nicht jedes Bauelement 7 zwangsläufig an der Anlaufschräge 19 entlang gleitet, sondern dass dies nur bei denjenigen Bauelementen 7 der Fall ist, die über einen vorbestimmten Toleranzbereich hinaus zu weit seitlich auf der Halteplatte 6 angeordnet sind.
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Beim Zentrierschieber 17 handelt es sich somit um ein in einer bestimmten Stellung an der Zentrierplatte 13 arretiertes, stationäres Element, durch welches das Bauelement 7 seitlich bis zu einer bestimmten Position verschoben wird, wenn es am Zentrierschieber 17 vorbeibewegt wird.
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Wie aus den 1 bis 7 ersichtlich, weist der Zentrierschieber 17 einen weiter innen liegenden Abschnitt 23 und einen hierzu etwas zurück versetzten, weiter außen liegenden Abschnitt 24 auf. Im Bereich seines außen liegenden Abschnitts 24 ist der Zentrierschieber 17 längs verschiebbar in einer entsprechenden Gleitführung der Zentrierplatte 13 gelagert. Hierbei wird der Zentrierschieber 17 durch eine Feder 25, die in 5 dargestellt ist, kontinuierlich seitlich nach außen gedrängt, so dass die außen liegende Stirnseite des Zentrierschiebers 17 an einer Einstellschraube 26 anschlägt. Die Einstellschraube 26 ist, wie insbesondere aus 3 ersichtlich, parallel zur Zuführrichtung der Bauelemente 7 in eine entsprechende Gewindebohrung der Zentrierplatte 13 eingeschraubt. Der axial über die Zentrierplatte 13 vorstehende Kopfbereich 27 der Einstellschraube 26 ist konisch ausgebildet. Die äußere Stirnseite des Zentrierschiebers 17 weist eine an die Schräge des Kopfbereichs 27 angepasste Schrägfläche 28 auf, die mittels der Feder 25 gegen den Kopfbereich 27 der Einstellschraube 26 gedrückt wird. Wie aus 3 ersichtlich, wird der Zentrierschieber 17 weiter nach innen verschoben, wenn die Einstellschraube 26 weiter in die Zentrierplatte 13 eingeschraubt wird. Umgekehrt kann der Zentrierschieber 17 durch die Feder 25 etwas weiter nach außen gedrückt werden, wenn die Einstellschraube 26 aus der Zentrierplatte 13 heraus geschraubt wird.
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In 3 ist die Anordnung in einer Stellung gezeigt, in welcher das Bauelement 7 gerade die Anschlusskontakte 15 des Kontaktiersockels 14 berührt. Dies entspricht einer Position kurz vor der Endposition der Andrückeinheit 3, da sich das Gehäuse 29 der Andrückeinheit 3 noch geringfügig weiter zur Zentrierplatte 13 hinbewegen kann, um einem federbelasteten Kolbenkörper 30 eine vorbestimmte Andrückkraft zu verleihen, mit der das Bauelement 7 an die Anschlusskontakte 15 des Kontaktiersockels 14 gedrückt wird. In der Endposition schlägt eine vordere Stirnfläche 31 an einer Anschlagfläche 32 von Anschlagelementen 33 an, welche in die Zentrierplatte 13 eingebracht sind und rückwärtig über diese vorstehen. Die Fläche, an der die Anschlusskontakte 15 des Kontaktiersockels 14 vorgesehen sind, ist in 3 mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet.
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Nach Abschluss des Testvorgangs wird das getestete Bauelement 7 von der Andrückeinheit 3 wieder vom Kontaktiersockel 14 gelöst und zur Führungsbahn 11 zurückgefahren. Um hierbei zu verhindern, dass das Bauelement 7 an der rückwärtigen Kante des Zentrierschiebers 17 anstößt und hängen bleibt, weist der Zentrierschieber 17 in diesem Bereich eine zweite Anlaufschräge 35 in der Form einer relativ kleine Phase auf, welche einen Winkel β von beispielsweise 5° bis 15° zur Zuführeinrichtung einschließt. Das Bauelement 7 kann damit auch dann, wenn es während des Testvorgangs geringfügig seitlich verschoben worden wäre, problemlos am Zentrierschieber 17 vorbei bewegt werden.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass mittels des Zentrierschiebers 17 das zugeführte Bauelement 7 in unmittelbarer Nachbarschaft des Zentriersockels 14 in seitlicher Richtung zentriert werden kann.
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Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform ist es ohne weiteres möglich, den Zentrierschieber 17 auf der gegenüberliegenden Seite der Zentrierplatte 13 anzuordnen. Um dies auf einfache Weise zu ermöglichen, ist es auch möglich, die Zentrierplatte 13 symmetrisch auszubilden, d. h. auf beiden gegenüberliegenden Seiten eine entsprechende Führung für einen Zentrierschieber 17 vorzusehen. Der Zentrierschieber 17 kann dann wahlweise in diejenige Führung eingesetzt werden, die für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeignet ist. In Abhängigkeit der Handhabungsvorrichtung ist es auch denkbar, den Zentrierschieber 17 nicht nur zur horizontalen Seitenverschiebung der zu testenden Bauelemente 7 einzusetzen, sondern alternativ oder zusätzlich auch zur vertikalen Zentrierung.
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Es ist zu beachten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Kontaktiereinrichtung nicht nur ein Kontaktiersockel 14 im engeren Sinne verstanden wird, sondern dass dieser Begriff als Oberbegriff für ähnlich funktionierende Kontaktiereinrichtungen, insbesondere auch für ein sogenanntes ”Load Board” oder ”Device Under Test Board” (DUT-Board) verwendet wird.
