DE102007046282A1 - Supporting pin for supporting substrate i.e. printed circuit board, has spring element and damper element cooperated with each other such that spring element and damper element form spring-damper system - Google Patents

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Abstract

The pin (10) has a supporting element supporting a substrate (2) i.e. printed circuit board, where the supporting element is supported in a spring-loaded manner opposite to the base body by a spring element. A spring-loaded support of the supporting element exhibits a damper element i.e. pneumatic damper, additionally formed during assembly of the supported substrate, and deflection of the spring element is prevented. The spring and damper elements cooperate with each other such that the spring and damper elements form a spring-damper system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stützstift zum Unterstützen eines mit Bauelementen zu bestückenden Substrats sowie einen Bestückautomaten.The The invention relates to a support pin for supporting a substrate to be equipped with components as well a placement machine.

Bei Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen sind seitlich einer Transportstrecke für die Substrate Zuführvorrichtungen für Bauelemente angeordnet. Ein durch ein Positioniersystem verfahrbarer Bestückkopf des Bestückautomaten holt die Bauelemente von den Zuführvorrichtungen ab, verfährt diese zu einem Bestückbereich des Bestückautomaten, in dem das zu bestückende Substrat bereitgestellt ist, und setzt die Bauelemente auf dem Substrat ab. Während des Bestückvorgangs wird das Substrat an seinen Randbereichen seitlich fixiert.at Placement machines for equipping substrates with components are the side of a transport route for the substrates component feeders arranged. A placement head that can be moved by a positioning system of the placement machine fetches the components from the feeders From, this moves to a Bestückbereich the Placement machines in which the substrate to be loaded and deposits the devices on the substrate. During the placement process, the substrate becomes fixed laterally at its edge areas.

Die Substrate, insbesondere Leiterplatten, sind in der Regel nie ideal eben, sondern meist leicht nach oben oder unten gewölbt. Da die Bauelemente in einer z-Richtung mit einer gewissen Aufsetzkraft auf das Substrat gedrückt werden, um dort auf einem klebrigen Medium (z. B. Lotpaste, Kleber oder Flussmittel) haften zu bleiben, drückt die Saugpipette das Substrat nach unten. Durch die immer höher werdenden Maschinenleistungen ist zusätzlich die Aufsetzgeschwindigkeit der Saugpipette sehr groß, so dass das Substrat durch den Aufsetzimpuls zu Schwingungen angeregt wird. Diese sind einerseits schädlich für das gerade zu bestückende Bauelement, da durch das Zurückfedern des Substrats empfindliche Bauelemente beschädigt werden können, andererseits wird die Positioniergenauigkeit der Bauteile negativ beeinflusst. Ferner ist es möglich, dass Bauelemente, welche bereits auf dem Substrat positioniert wurden, durch die Erschütterungen beim Bestücken verrutschen oder sich ganz von dem Substrat lösen.The Substrates, especially printed circuit boards, are usually never ideal just, but usually slightly curved up or down. Since the components in a z-direction with a certain Aufsetzkraft pressed the substrate to get there on a sticky To adhere to medium (eg solder paste, glue or flux), the suction pipette pushes the substrate downwards. By the ever-increasing machine performance is additional the Aufsetzgeschwindigkeit the suction pipette very large, so that the substrate is excited by the Aufsetzimpuls to vibrations becomes. These are harmful on the one hand just to be assembled component, since by the springing back the substrate sensitive components are damaged On the other hand, the positioning accuracy of the Components negatively affected. Furthermore, it is possible that Components already positioned on the substrate slip through the vibrations during loading or detach completely from the substrate.

Aus diesen Gründen werden gerade bei großen Substraten sogenannte Substratunterstützungen eingesetzt. Dabei handelt es sich um mehrere in z-Richtung orientierte Stützstifte, welche unterhalb des Substrats angeordnet werden und vor dem Bestückvorgang zur Unterstützung von unten an das Substrat herangefahren werden.Out These reasons are especially for large substrates so-called substrate supports used. It acts it is a plurality of support pins oriented in the z-direction, which are arranged below the substrate and before the placement process moved to support from below to the substrate become.

Aus der JP 0918196 A ist ein Unterstützungsmechanismus für Substrate mit höhenverstellbaren Stützstiften bekannt, wobei die einzelnen Stützstifte in Bohrungen einer Grundplatte gefedert gelagert sind. Die Stützstifte sind mittels eines Klemmmechanismus vertikal an die Kontur des zu unterstützenden Substrats anpassbar. Die dargestellte Lösung erfordert jedoch einen aufwändigen mechanischen Aufbau sowie fest vorgegebene Positionen der Stützstifte. Letzteres ist vor allem bei beidseitig zu bestückenden Substraten problematisch, da beim Bestücken der zweiten Substratseite auf der Substratunterseite bereits Bauelemente angeordnet sind, welche von den Stützstiften nicht berührt werden sollen, um die Bestückqualität und die Prozesssicherheit nicht zu gefährden.From the JP 0918196 A is a support mechanism for substrates with height-adjustable support pins known, the individual support pins are mounted spring-loaded in holes in a base plate. The support pins are vertically adjustable by means of a clamping mechanism to the contour of the substrate to be supported. However, the solution shown requires a complex mechanical structure and fixed predetermined positions of the support pins. The latter is problematic, especially when substrates to be assembled on both sides, since components are already arranged on the underside of the substrate when the second substrate side is mounted, which components are not to be touched by the support pins so as not to jeopardize the placement quality and the process reliability.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stützstift sowie einen Bestückautomaten bereitzustellen, mittels welcher eine hohe Prozesssicherheit sowie eine hohe Flexibilität bei der Anordnung der Stützstifte gewährleistet wird.It The object of the present invention is a support pin as well as to provide a placement machine by means of which high process reliability and high flexibility ensured in the arrangement of the support pins becomes.

Diese Aufgabe wird durch den Stützstift sowie den Bestückautomaten gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The task is performed by the support pin and the placement machines according to the independent claims solved. Advantageous embodiments are the subject of dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 weist der Stützstift zum Unterstützen eines mit Bauelementen zu bestückenden Substrats einen Grundkörper und ein Auflageelement für das zu unterstützende Substrat auf, welches gegenüber dem Grundkörper mittels eines Federelements gefedert gelagert ist. Ferner umfasst der Stützstift für die gefederte Lagerung des Auflageelements ein zusätzliches Dämpferelement.According to claim 1, the support pin for supporting a with substrates to be equipped substrate a body and a support element for the to be supported Substrate on, which is opposite to the main body is suspended by means of a spring element. Further includes the support pin for the spring-loaded mounting of the Supporting element an additional damper element.

Werden mehrere Stützstifte zu Beginn eines Bestückvorgangs beispielsweise mittels eines Hubtisches langsam in einer z-Richtung nach oben gegen die Unterseite des Substrats verfahren, so federn diejenigen Auflageelemente, welche die Substratunterseite zuerst berühren, gegenüber dem Grundkörper des jeweiligen Stützstifts leicht ein, wobei das Federelement entsprechend gestaucht wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch bei gewölbten Substraten jedes Auflageelement sicher am Substrat anliegt, so dass das Substrat ganzflächig unterstützt wird.Become several support pins at the beginning of a placement process For example, by means of a lifting table slowly in a z-direction Move upwards against the underside of the substrate, so feathers those support elements which the substrate base first touch, opposite the main body of the respective support pin slightly, wherein the spring element is compressed accordingly. This will ensure that safe even with arched substrates each support element abuts the substrate, so that the substrate supports the whole area becomes.

Durch die Verwendung des zusätzlichen Dämpfer-Elements wird ein Einfedern des Federelements in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Federbewegung erschwert. Vor allem bei schnellen Bewegungen des Bestückkopfs und dem damit einhergehenden hohen Aufsetzimpuls wird eine hohe Dämpfwirkung erzielt. Bei langsamen Bewegungen, beispielsweise beim Heranfahren der Stützstifte an das Substrat, wird die Federbewegung kaum beeinflusst. Der Stützstift und damit auch das unterstützte Substrat weisen dadurch beim Aufsetzen der Bauelemente eine höhere Steifigkeit auf. Ein Nachschwingen des Substrats, resultierend aus dem hohen Aufsetzimpuls des Bestückkopfs, wird somit unterbunden. Die Bestückgenauigkeit und damit die Prozesssicherheit können hierdurch deutlich erhöht werden. Ein Verrutschen bereits bestückter Bauelemente wird verhindert. Ferner ist bei dieser Ausführung des Stützstifts keine externe Mechanik für die Fixierung des Auflageelements, so dass eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Anordnung der Stützstifte ermöglicht wird.By the use of the additional damper element is a compression of the spring element in response to the speed of the spring movement difficult. Especially with fast movements of the placement head and the associated high Aufsetzimpuls a high damping effect is achieved. For slow movements, for example when approaching the support pins to the substrate, is the spring movement hardly influenced. The support pin and Thus also the supported substrate thereby Placing the components on a higher rigidity. A ringing of the substrate, resulting from the high Aufsetzimpuls of the placement, is thus prevented. The placement accuracy and thus the process reliability can be clear increase. Slipping already more populated Components is prevented. Furthermore, in this embodiment the support pin no external mechanics for the Fixation of the support element, allowing for greater flexibility in terms the arrangement of the support pins is made possible.

Als Federelement kommen dabei alle Arten von Federn, beispielsweise mechanische Schrauben- oder Tellerfedern, aber auch Elastomer-Federn oder Luftfedern, in Betracht.When Spring element come all kinds of springs, for example mechanical screw or disc springs, but also elastomer springs or Air springs, into consideration.

In einer Ausgestaltung des Stützstifts nach Anspruch 2 ist das Dämpfer-Element derart ausgebildet, dass beim Bestücken eines unterstützten Substrats ein Einfedern des Federelements weitestgehend unterbunden wird.In An embodiment of the support pin according to claim 2 the damper element designed such that when equipping a supported substrate a compression of the spring element is largely prevented.

Der Ausdruck „weitestgehend" ist hierbei dahingehend zu interpretieren, dass das Substrat beim Aufsetzen eines Bauelements starr bleibt und nicht infolge der Aufsetzkraft nachschwingt. Das Nachgeben des Substrats und damit das Einfedern des Federelements sind im Sinne dieser Erfindung soweit zu dämpfen, dass das Bauelement sicher und dauerhaft auf dem Substrat positioniert werden kann. Die dabei auftretende Aufsetzkraft muss jedoch ausreichend hoch sein, damit das Bauelement sicher auf der Lotpaste oder einem anderen Medium haftet. Dabei darf die Bestückgenauigkeit nicht beeinträchtigt werden, eine Beschädigung empfindliche Bauelemente (beispielsweise sogenannter bare dies) ist zu vermeiden. Daher ist der Stützstift derart ausgebildet, dass ein Einfedern des Federelements beim Bestücken soweit gedämpft wird, dass ein Bauelement sicher auf dem Substrat platziert werden kann.Of the Expression "as far as possible" is to be interpreted as meaning that the substrate remains rigid when placing a device and does not resonate as a result of the placement force. The yielding of the Substrate and thus the compression of the spring element are in the sense to dampen this invention so far that the device can be safely and permanently positioned on the substrate. However, the Aufsetzkraft occurring must be sufficiently high be sure the component is safe on the solder paste or another Medium sticks. The placement accuracy must not be affected, damage sensitive Components (for example so-called bare dies) should be avoided. Therefore, the support pin is formed such that a compression damped the spring element when equipping so far is that a device can be placed securely on the substrate can.

Um das Einfedern des Federelements beim Aufsetzen der Bauelemente auf das Substrat zu unterbinden, ist das zusätzliche Dämpfer-Element so ausgelegt, dass das Auflageelement beim Aufsetzen der Bauelemente aufgrund der Dämpfung nicht auf die Aufsetzkraft und damit den Druck der Pipette reagiert. Das Federelement folgt nicht dem Aufsetzimpuls des Bestückkopfs. Ein Nachgeben des Substrats ist somit nicht mehr möglich. Unter dem Aufsetzimpuls wird hierbei der Impuls verstanden, der beim Aufsetzen eines Bauelements vom Bestückkopf auf das Substrat ausgeübt wird. Die hierbei einhergehende Aufsetzkraft wird benötigt, da bei der SMT-Bestückung das Bauelement in ein Haftmittel, beispielsweise eine Lotpaste oder einen Kleber, gedrückt werden muss, um sicher und dauerhaft auf dem Substrat positioniert werden zu können.Around the compression of the spring element when placing the components To prevent the substrate is the additional damper element designed so that the support element when placing the components due to the damping not on the placement force and thus the pressure of the pipette reacts. The spring element does not follow the Aufsetzimpuls the placement head. A yielding of the substrate is therefore no longer possible. Under the Aufsetzimpuls is In this case understood the impulse, when placing a device exerted by the placement on the substrate. The associated Aufsetzkraft is needed because in the SMT assembly, the device in an adhesive, For example, a solder paste or adhesive pressed It needs to be positioned safely and permanently on the substrate to be able to.

Die Dämpfung des Substrats mittels der erfindungsgemäßen Stützstifte erfolgt dabei dynamisch, d. h. je höher der Impuls beim Aufsetzen des Bauelements auf das Substrat, desto härter wirkt die Dämpfung dieses Impulses durch das Dämpfer-Element. Hierzu ist das Dämpfer-Element derart ausgebildet, dass der Dämpfungsgrad bzw. die Dämpfungswirkung mit zunehmender Geschwindigkeit der Federbewegung zunimmt. Ein Einfedern des Federelements und damit des Auflageelements ist dabei, beispielsweise beim langsamen Heranfahren des Stützstifts an das Substrat, möglich, da der hierbei auftretende Impuls klein ist. Beim Bestücken mit hohen Verfahrgeschwindigkeiten des Bestückkopfs und einem entsprechend hohen Aufsetzimpuls wird ein Einfedern des Federelements aufgrund der Trägheit des Dämpfer-Elements unterbunden.The Damping of the substrate by means of the invention Support pins takes place dynamically, d. H. The higher the momentum when placing the device on the substrate, the more harder the damping of this pulse by the damper element. This is the damper element formed such that the degree of damping or the damping effect increases with increasing speed of the spring movement. A compression the spring element and thus the support element is, for example during the slow approach of the support pin to the substrate, possible because the pulse occurring is small. At the Equipping with high traversing speeds of the placement head and a correspondingly high Aufsetzimpuls a compression of the Spring element due to the inertia of the damper element prevented.

Ein weiterer Vorteil dieser dynamischen Dämpfung ist die selbständige Anpassung der Dämpfungswirkung an den jeweiligen Aufsetzimpuls des Bestückkopfs. Da beim Bestücken von Substraten in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Bauelements verschiedene Bestückparameter (beispielsweise die Verfahrgeschwindigkeit der Pipette beim Absetzen eines Bauelements) eingestellt werden, passt sich somit die Dämpfung automatisch an die verschiedenen Betriebszustände hinsichtlich der auftretenden Aufsetzkräfte und -geschwindigkeiten an.One Another advantage of this dynamic damping is the independent Adaptation of the damping effect to the respective contact pulse of the Placement head. Because when loading substrates depending on the sensitivity of the device various placement parameters (for example the travel speed the pipette when discontinuing a component), Thus, the damping adapts automatically to the various Operating conditions with regard to the contact forces occurring and speeds.

In einer weiteren Ausgestaltung des Stützstifts nach Anspruch 3 wirken das Federelement und das Dämpfer-Element derart zusammen, dass sie ein Feder-Dämpfer-System bilden.In a further embodiment of the support pin according to claim 3, the spring element and the damper element act like this together that they form a spring-damper system.

Bei einem Feder-Dämpfer-System ist die dämpfende Wirkung des Dämpfer-Elements derart gerichtet, dass sie der Bewegung des Federelements entgegenwirkt. Beim Bestücken wird das Federelement in einer z-Richtung, welche senkrecht zu der zu bestückenden Oberfläche des Substrats orientiert ist, gestaucht. Diese Bewegung des Federelements wird durch das Dämpfer-Element vermindert bzw. weitestgehend unterbunden. Ebenso wirkt das Dämpfer-Element einer Bewegung des Federelements in entgegengesetzter Richtung entgegen. Gemeinsam mit dem Auflageelement bilden Federelement und Dämpfer-Element ein Feder-Masse-Dämpfer-System. Da es sich bei den verwende ten Komponenten um Standardbauteile handelt, ist diese Lösung einfach und kostengünstig zu realisieren.at a spring-damper system is the dampening effect directed the damper element so that it the movement counteracts the spring element. When populating it will Spring element in a z-direction, which is perpendicular to the to be populated Surface of the substrate is oriented, compressed. These Movement of the spring element is through the damper element reduced or largely prevented. Likewise, the damper element acts a movement of the spring element in the opposite direction. Together with the support element form spring element and damper element a spring-mass damper system. Since it is used th Components is standard components, this solution is easy and inexpensive to realize.

In einer Ausgestaltung des Stützstifts nach Anspruch 4 ist das Dämpfer-Element als hydraulischer Dämpfer ausgebildet.In An embodiment of the support pin according to claim 4 the damper element as a hydraulic damper educated.

In einer weiteren Ausgestaltung des Stützstifts nach Anspruch 5 ist das Dämpfer-Element als pneumatischer Dämpfer ausgebildet.In a further embodiment of the support pin according to claim 5 is the damper element as a pneumatic damper educated.

In einer Ausgestaltung des Stützstifts nach Anspruch 6 ist das Dämpfer-Element als Elastomer-Dämpfer ausgebildet.In An embodiment of the support pin according to claim 6 the damper element designed as an elastomer damper.

Bei einem Elastomer-Dämpfer handelt es sich um einen Festkörper-Dämpfer, bei dem die Dämpfwirkung durch einen elastomeren Werkstoff erreicht wird.at an elastomer damper is a solid-state damper, in which the damping effect is achieved by an elastomeric material becomes.

Alle Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 4, 5 und 6 haben den Vorteil, dass es sich bei den eingesetzten Dämpfern um Standardbauteile handelt. Die derart gestalteten Stützstifte sind somit einfach und kostengünstig herzustellen.All embodiments according to claims 4, 5 and 6 have the advantage that it is the one set dampers are standard components. The support pins designed in this way are thus simple and inexpensive to produce.

In einer weiteren Ausgestaltung des Stützstifts nach Anspruch 7 ist der Stützstift magnetisch auf einer Grundplatte eines Bestückautomaten fixierbar.In a further embodiment of the support pin according to claim 7, the support pin is magnetically supported on a base plate of a Placement machines can be fixed.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass der Stützstift an einer beliebigen Stelle auf der Grundplatte befestigt werden kann. Die Position ist demnach flexibel an die Topologie des zu unterstützenden Substrats anpassbar. Dabei ist es unerheblich, ob der Magnet im Fußbereich des Stützstifts oder im Bereich der Auflagefläche der Grundplatte angeordnet ist.From this There is the advantage that the support pin at any Place on the base plate can be fixed. The position is thus flexible to the topology of the to be supported Substrate customizable. It does not matter if the magnet is in Foot area of the support pin or in the area of Support surface of the base plate is arranged.

Der Bestückautomat zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen gemäß Anspruch 8 weist mindestens einen Stützstift nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf.Of the Placement machine for loading substrates with Components according to claim 8 has at least A support pin according to any one of claims 1 to 7 on.

Hinsichtlich der hieraus resultierenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 7 verwiesen.Regarding the resulting benefits will be on the designs refer to the claims 1 to 7.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:in the The invention will be described below with reference to the attached figures explained in more detail. In the figures are:

1: eine schematische Darstellung eines Bestückautomaten 1 : a schematic representation of a placement machine

2: eine schematische Darstellung einer Transportstrecke im Bereich der Bestückposition im Aufriss 2 : A schematic representation of a transport route in the field of placement position in elevation

3: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Stützstifts im Aufriss 3 : a schematic representation of the support pin according to the invention in elevation

1 zeigt schematisch einen Bestückautomaten 1 zum Bestücken von Substraten 2 mit Bauelementen 3. Der Bestückautomat 1 besteht aus einem Querträger 7, welcher sich in einer Y-Richtung erstreckt und fest mit einem Maschinengestell (nicht dargestellt) verbunden ist. Am Querträger 7 ist ein Portalarm 8 angebracht, welcher sich in x-Richtung erstreckt und in y-Richtung verschiebbar am Querträger 7 befestigt ist. Querträger 7 und Portalarm 8 bilden zusammen die Positioniervorrichtung, wobei durch die x-Achse und die y-Achse ein orthogonales Bezugssystem gebildet wird. Am Portalarm 8 ist der Bestückkopf 6 in x-Richtung verschiebbar angebracht. Weiterhin ist eine Transportstrecke 4 zum Transport der Substrate 2 zu einer Bestückposition vorgesehen. Seitlich der Transportstrecke 4 sind in der Nähe der Bestückposition Zuführvorrichtungen 5 angeordnet, welche die elektrischen Bauelemente 3 bereitstellen. 1 schematically shows a placement machine 1 for loading substrates 2 with components 3 , The placement machine 1 consists of a cross member 7 which extends in a Y-direction and is fixedly connected to a machine frame (not shown). At the cross member 7 is a portal arm 8th attached, which extends in the x direction and displaceable in the y direction on the cross member 7 is attached. crossbeam 7 and porch arm 8th together form the positioning device, wherein an orthogonal reference frame is formed by the x-axis and the y-axis. At the portal arm 8th is the placement head 6 slidably mounted in the x direction. Furthermore, a transport route 4 for transporting the substrates 2 intended for a placement position. Side of the transport route 4 are near the placement position feeders 5 arranged, which are the electrical components 3 provide.

Zum Bestücken eines Substrats 2 wird dieses über die Transportstrecke 4 zu ihrer Bestückposition transportiert. Im Bereich der Bestückposition sind unterhalb des Substrats 2 Stützstifte 10 (siehe 2) zur Unterstützung des zu be stückenden Substrats 2 angeordnet. Die von der Zuführvorrichtung 5 bereitgestellten elektrischen Bauelemente 3 werden von dem Bestückkopf 6 abgeholt und auf dem Substrat 2 positioniert.For loading a substrate 2 this is about the transport route 4 transported to their placement position. In the area of the placement position are below the substrate 2 support pins 10 (please refer 2 ) in support of the substrate to be pieced 2 arranged. The from the feeder 5 provided electrical components 3 be from the placement head 6 picked up and on the substrate 2 positioned.

In 2 ist die Transportstrecke 4 im Bereich der Bestückposition des Substrats 2 schematisch im Aufriss dargestellt. Das Substrat 2 liegt in seinen Randbereichen auf zwei Transportbändern 19 auf und ist damit in einer x-Richtung verfahrbar. Im Bereich der Bestückposition sind oberhalb der Transportbänder 19 sogenannte Klemmelemente 20 angeordnet. Diese sind in einer z-Richtung verfahrbar und klemmen das Substrat 2 beim Bestücken mit Bauelementen 3 beidseitig zwischen dem jeweiligen Transportband 19 und dem dazugehörigen Klemmelement 20. Somit ist das Substrat 2 beim Bestücken derart fixiert, dass ein Verrutschen des Substrats 2 sicher verhindert wird.In 2 is the transport route 4 in the region of the placement position of the substrate 2 shown schematically in elevation. The substrate 2 lies in its border areas on two conveyor belts 19 on and is thus movable in an x-direction. In the area of the placement position are above the conveyor belts 19 so-called clamping elements 20 arranged. These are movable in a z-direction and clamp the substrate 2 when equipping with components 3 on both sides between the respective conveyor belt 19 and the associated clamping element 20 , Thus, the substrate 2 fixed during loading so that slipping of the substrate 2 safely prevented.

Das Bestücken des Substrats 2 mit Bauelementen 3 wird durch einen Bestückkopf 6 ausgeführt, welcher mittels des Positioniersystems 7, 8 (siehe 1) in einer x-y-Ebene verfahrbar ist. Der Bestückkopf verfügt dabei über mindestens ein Haltemittel 9, welches in einer z-Richtung relativ zum Bestückkopf 6 verfahrbar ist und das Bauelement 3 hält. Zum sicheren Platzieren des Bauelements 3 auf dem Substrat 2 muss dass Bauelement 3 mit einer definierten Aufsetzkraft F in die auf das Substrat 2 aufgebrachte Lotpaste 21 gedrückt werden. Da hierbei die Aufsetzgeschwindigkeit des Haltemittels 9 sehr hoch ist, würde das Substrat 2 durch den auftretenden Aufsetzimpuls zu Schwingungen angeregt, welche zum Verrutschen der bereits positionierten Bauelemente 3 führen und damit die Bestückgenauigkeit negativ beeinflussen könnte. Durch die Unterstützung des Substrats 2 mittels der Stützstifte 10 kann dieser Effekt weitgehend unterbunden werden.The loading of the substrate 2 with components 3 gets through a placement head 6 executed, which by means of the positioning system 7 . 8th (please refer 1 ) is movable in an xy plane. The placement head has at least one holding means 9 which is in a z-direction relative to the placement head 6 is movable and the component 3 holds. For safe placement of the device 3 on the substrate 2 needs that component 3 with a defined placement force F in the on the substrate 2 applied solder paste 21 be pressed. Since in this case the Aufsetzgeschwindigkeit of the holding means 9 is very high, the substrate would be 2 excited by the Aufsetzimpuls occurring to vibrate, which is to slip the already positioned components 3 lead and thus could adversely affect the placement accuracy. By supporting the substrate 2 by means of the support pins 10 This effect can be largely prevented.

Mehrere Stützstifte 10 sind an definierten Stellen auf einer Grundplatte 18, welche in z-Richtung verfahrbar ist, unter halb des Substrats 2 angeordnet. Am oberen Ende der Stützstifte 10 sind Auflageelemente 12 angeordnet, auf welchen das zu unterstützende Substrat beim Bestücken aufliegt. Ist das Substrat 2 in seiner Bestückposition fixiert, so verfährt die Grundplatte 18 mit den Stützstiften 10 in z-Richtung soweit nach oben, dass alle Auflageelemente 12 der Stützstifte 10 das Substrat 2 an der Unterseite berühren.Several support pins 10 are at defined locations on a base plate 18 , which is movable in the z-direction, below the substrate 2 arranged. At the upper end of the support pins 10 are support elements 12 arranged on which rests the substrate to be supported during loading. Is the substrate 2 Fixed in its Bestückposition, so moves the base plate 18 with the support pins 10 in the z-direction as far up that all support elements 12 the support pins 10 the substrate 2 touch at the bottom.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines der erfindungsgemäßen Stützstifte 10 im Aufriss. Der Stützstift 10 besteht aus einem Grundkörper 11 sowie einem Auflageelement 12, auf dem das Substrat beim Bestücken aufliegt. Am Grundkörper weist der Stützstift 10 einen Magneten 17 auf, mit dessen Hilfe er an einer magnetisierbaren Grundplatte 18 (siehe 2) kraftschlüssig gegen Verrutschen fixiert werden kann. Das Auflageelement 12 ist gegenüber dem Grundkörper 11 mittels eines Federelements 14 (hier als Spiralfeder dargestellt) federnd gelagert. Wird in einer z-Richtung eine Kraft F aufgebracht, so wird das Federelement 14 gestaucht bzw. gedehnt, was zu einer Längenänderung des Federelements 14 in z-Richtung führt. 3 shows a schematic representation of one of the support pins according to the invention 10 in the elevation. The support pin 10 consists of a basic body 11 and a support element 12 on which the substrate rests when loading. On the main body has the support pin 10 a magnet 17 with which he helps on a magnetizable base plate 18 (please refer 2 ) can be fixed non-positively against slipping. The support element 12 is opposite the main body 11 by means of a spring element 14 (shown here as a spiral spring) spring-mounted. If a force F is applied in a z-direction, the spring element becomes 14 compressed or stretched, resulting in a change in length of the spring element 14 leads in z-direction.

Weiterhin verfügt der Stützstift 10 über ein Dämpfer-Element 15, welches mit dem Auflageelement 12 verbunden ist und einem Einfedern des Federelements 14 bzw. des Auflageelements 12 in z-Richtung, entgegenwirkt. Das Dämpfer-Element 15 kann beispielsweise als hydraulischer, als pneumatischer Dämpfer oder auch als Elastomer-Dämpfer ausgebildet sein. Federelement 14 und Dämpfer-Element 15 bilden zusammen ein Feder-Dämpfer-System. Die Dämpfung erfolgt dabei dynamisch, d. h. das Feder-Dämpfer-System 14, 15 reagiert umso träger, je höher die Geschwindigkeit bzw. der Impuls ist, der darauf wirkt. Ein Einfedern des Auflageelements 12 ist dabei durchaus möglich, beispielsweise wenn der Stützstift 10 von unten langsam gegen das Substrat 2 gefahren wird. Treten jedoch hohe Impulse auf, beispielsweise wenn beim Bestücken des Substrats 2 mit Bau elementen 3 der Bestückkopf 6 mit hoher Geschwindigkeit verfährt und das Bauelement 3 in die Lotpaste 21 drückt (siehe 2), so dämpft das Dämpfer-Element 15 den beim Bestücken auftretenden Aufsetzimpuls derart ab, dass ein Einfedern des Federelements 14 weitgehend verhindert wird. Das Auflageelement 12 reagiert damit nicht auf den von dem Halteelement 9 auf das Substrat 2 übertragenen Impuls. Damit kann das Substrat 2 beim Bestücken dem Aufsetzimpuls nicht mehr nachgeben. Ein Nachschwingen des Substrats 2 wird somit unterbunden.Furthermore, the support pin has 10 via a damper element 15 , which with the support element 12 is connected and a compression of the spring element 14 or the support element 12 in the z direction, counteracts. The damper element 15 For example, it can be designed as a hydraulic, as a pneumatic damper or as an elastomer damper. spring element 14 and damper element 15 Together they form a spring-damper system. The damping takes place dynamically, ie the spring-damper system 14 . 15 The higher the speed or the momentum that acts on it, the slower it is. A compression of the support element 12 is quite possible, for example, if the support pin 10 slowly from below against the substrate 2 is driven. However, high pulses occur, for example when loading the substrate 2 with construction elements 3 the placement head 6 at high speed and moves the device 3 in the solder paste 21 presses (see 2 ), so dampens the damper element 15 the Aufsetzimpuls occurring during loading from such that a compression of the spring element 14 is largely prevented. The support element 12 does not respond to that of the holding element 9 on the substrate 2 transmitted pulse. This allows the substrate 2 no longer give in to the Aufsetzimpuls when loading. A ringing of the substrate 2 is thus prevented.

Beim Bestücken wird zunächst das Substrat 2 in den Bestückbereich des Bestückautomaten 1 gefahren und dort mit Hilfe geeigneter Klemmelemente 20 fixiert. Anschließend werden mehrere Stützstifte, welche auf der Grundplatte 18 (siehe 2) an definierten Positionen angeordnet sind, nach oben gefahren, bis alle Auflageelemente 12 der Stützstifte 10 die Unterseite des zu unterstützenden Substrats 2 berühren. Da das Substrat nie völlig eben ist, federn diejenigen Auflageelemente 12, die das Substrat zuerst berühren, in z-Richtung ein wobei die betreffenden Federelemente 14 entsprechend gestaucht werden. Die Stützstifte 10 passen sich somit der Kontur der Unterseite des Substrats 2 an. Da das Hochfahren der Stützstifte vergleichsweise langsam erfolgt, ist der Impuls auf das Dämpfer-Element 15 relativ gering, so dass die Dämpfer-Elemente 15 hierauf kaum reagieren. Beim Bestücken werden die Bauelemente 3 jedoch mit hoher Geschwindigkeit auf das Substrat 2 gesetzt. Der auftretende Impuls auf das Dämpfer-Element 15 ist dabei entsprechend hoch, so dass ein Einfedern des Federelements 14 aufgrund der Trägheit das Feder-Dämpfer-Systems 14, 15 unterbunden wird. Damit kann auch das Substrat 2 nicht nachgeben, das Bauelement kann sicher auf dem Substrat positioniert werden. Die Prozesssicherheit wird dadurch deutlich erhöht.When loading is first the substrate 2 in the placement area of the placement machine 1 driven and there with the help of suitable clamping elements 20 fixed. Subsequently, several support pins, which are on the base plate 18 (please refer 2 ) are arranged at defined positions, moved upwards until all supporting elements 12 the support pins 10 the underside of the substrate to be supported 2 touch. Since the substrate is never completely flat, those support elements spring 12 touching the substrate first, in the z-direction, wherein the respective spring elements 14 be compressed accordingly. The support pins 10 thus match the contour of the bottom of the substrate 2 at. Since the startup of the support pins is comparatively slow, the impulse is on the damper element 15 relatively low, so the damper elements 15 barely react to that. When loading the components 3 however, at high speed on the substrate 2 set. The occurring impulse on the damper element 15 is correspondingly high, so that a compression of the spring element 14 due to the inertia of the spring-damper system 14 . 15 is prevented. This can also be the substrate 2 not yield, the device can be safely positioned on the substrate. Process reliability is significantly increased as a result.

11
Bestückautomatautomatic placement
22
Substratsubstratum
33
Bauelementmodule
44
Transportstrecketransport distance
55
Zuführvorrichtungfeeder
66
Bestückkopfplacement
77
Querträgercrossbeam
88th
Portalarmport alarm
99
Haltemittelholding means
1010
Stützstiftsupport pin
1111
Grundkörperbody
1212
Auflageelementsupport element
1313
1414
Federelementspring element
1515
Dämpfer-ElementDamper element
1717
Magnetmagnet
1818
Grundplattebaseplate
1919
Transportriemenconveyor belts
2020
Klemmelementclamping element
2121
Lotpastesolder paste

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - JP 0918196 A [0005] - JP 0918196 A [0005]

Claims (8)

Stützstift (10) zum Unterstützen eines mit Bauelementen (3) zu bestückenden Substrats (2), mit – einem Grundkörper (11), – einem Auflageelement (12) für das zu unterstützende Substrat (2), welches gegenüber dem Grundkörper (11) mittels eines Federelements (14) gefedert gelagert ist, wobei die gefederte Lagerung des Auflageelements (12) zusätzlich ein Dämpfer-Element (15) aufweist.Support pin ( 10 ) for supporting a component ( 3 ) to be loaded substrate ( 2 ), with - a basic body ( 11 ), - a support element ( 12 ) for the substrate to be supported ( 2 ), which opposite the main body ( 11 ) by means of a spring element ( 14 ) is spring-mounted, wherein the spring-mounted mounting of the support element ( 12 ) additionally a damper element ( 15 ) having. Stützstift (10) nach Anspruch 1, wobei das Dämpfer-Element (15) derart ausgebildet ist, dass beim Bestücken eines unterstützten Substrats (2) ein Einfedern des Federelements (14) weitestgehend unterbunden wird.Support pin ( 10 ) according to claim 1, wherein the damper element ( 15 ) is configured such that when loading a supported substrate ( 2 ) a compression of the spring element ( 14 ) is largely prevented. Stützstift (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Federelement (14) und das Dämpfer-Element (15) derart zusammenwirken, dass sie ein Feder-Dämpfer-System bilden.Support pin ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the spring element ( 14 ) and the damper element ( 15 ) cooperate to form a spring-damper system. Stützstift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dämpfer-Element (15) als hydraulischer Dämpfer ausgebildet ist.Support pin ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the damper element ( 15 ) is designed as a hydraulic damper. Stützstift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dämpfer-Element (15) als pneumatischer Dämpfer ausgebildet ist.Support pin ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the damper element ( 15 ) is designed as a pneumatic damper. Stützstift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dämpfer-Element (15) als Elastomer-Dämpfer ausgebildet ist.Support pin ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the damper element ( 15 ) is designed as an elastomer damper. Stützstift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stützstift (10) magnetisch auf einer Grundplatte (18) eines Bestückautomaten (1) fixierbar ist.Support pin ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the support pin ( 10 ) magnetically on a base plate ( 18 ) of a placement machine ( 1 ) is fixable. Bestückautomat (1) zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen, welcher mindestens einen Stützstift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.Placement machine ( 1 ) for loading substrates with components, which at least one support pin ( 10 ) according to one of claims 1 to 7.
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DE102010044000A1 (en) 2010-11-16 2012-05-16 Asm Assembly Systems Gmbh & Co. Kg Supporting device for supporting substrate mounted in mounting machine, has changing device which changes magnetic force of permanent magnet acting on ferromagnetic base plate of mounting machine
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