DE102010009441B4 - Werkzeug zur Halterung eines flexiblen Schaltungsträgers und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Werkzeug zur Halterung eines flexiblen Schaltungsträgers (24) während der Montage von elektrischen Bauelementen, aufweisend eine Haltefläche (20), auf die der flexible Schaltungsträger aufgelegt werden kann, wobei in der Haltefläche (20) mindestens eine Aussparung (14) vorgesehen ist, die durch eine luftdurchlässige Stützstruktur (11) ausgefüllt ist und wobei die Stützstruktur (11) den Verlauf der Haltefläche (20) im Bereich der Aussparung ergänzt und mit einem Vakuumanschluss (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11) durch ein Raumgitter aus Stäben (29) gebildet ist, wobei keine waagerecht zur Haltefläche (20) ausgerichteten Stäbe vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Halterung eines flexiblen Schaltungsträgers wahrend der Montage von elektrischen Bauelementen, aufweisend eine Halteflache, auf die der flexible Schaltungstrager aufgelegt werden kann. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs zur Halterung eines flexiblen Schaltungstragers, wahrend der Montage von elektrischen Bauelementen, bei dem eine Haltefläche, auf die der flexible Schaltungstrager aufgelegt werden kann, erzeugt wird.
  • Flexible Schaltungsträger sind bekannt und werden zum Aufbau von Schaltungen bei problematischen Platzverhältnissen vielfach verwendet. Ein Schaltungstrager der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise in der DE 10 2006 005 941 A1 beschrieben. Dieser wird als flexible Leiterplatte ausgefuhrt und mit verschiedenen Bauelementen bestuckt, die durch Leiterbahnen auf dem flexiblen Schaltungstrager miteinander verbunden sind. Die gewunschte Eigenschaft flexibler Schaltungstrager, dass diese den Raumverhältnissen durch Verformung angepasst werden konnen, insbesondere aus biegeschlaffen Strukturen, wie beispielsweise Folien, bestehen, erzeugt bei der Montage sowie beim Betrieb aber auch Probleme. Bei der Montage mussen die flexiblen Schaltungstrager vorsichtig gehandhabt werden, damit es nicht zu Beschadigungen und damit zu Funktionsbeeinträchtigungen kommt. Im Betrieb mussen die flexiblen Schaltungstrager zuverlassig gehalten werden. Dies ist gemaß der DE 10 2006 005 941 A1 durch das Vorsehen von Haltern moglich, die beispielsweise als Clip-Verbindung ausgefuhrt sein konnen. Aber auch bei der Montage der Bauelemente auf dem flexiblen Schaltungsträger ist eine zuverlässige Halterung erforderlich.
  • Gemäß der US 5,713,563 ist ein Halterungswerkzeug beschrieben, welches auch flexible Leiterplatten halten kann. Es weist eine Haltefläche für die flexible Leiterplatte auf, die Aussparungen zum Anlegen eines Unterdrucks zur Verfügung stellt. Diese werden durch eine luftdurchlässige Stützstruktur gebildet, die aus einer luftdurchlässigen Platte mit einer porösen Struktur besteht.
  • Gemäß der DE 2 258 740 A1 ist es auch möglich, zur Stützung eines flexiblen Schaltungsträgers eine gitterartige luftdurchlässige Struktur zu verwenden. Dieses Gitter kann aus im rechten Winkel zueinander angeordneten Verstrebungen bestehen, die parallel zur zu haltenden Folie verlaufen und so eine Haltefläche für diese Folie definieren.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Werkzeug zur Halterung eines flexiblen Schaltungsträgers während der Montage der elektrischen Bauelemente anzugeben, mit dem während der Montage eine zuverlässige Halterung des Schaltungsträgers möglich ist und Beschädigungen desselben vermieden werden können. Außerdem liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs anzugeben, mit dem sich dieses Werkzeug wirtschaftlich herstellen lässt.
  • Die auf das Werkzeug bezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Haltefläche, also derjenigen Fläche, die in direktem Kontakt mit dem flexiblen Schaltungsträger steht, mindestens eine Aussparung vorgesehen ist, die durch eine luftdurchlässige Stützstruktur in Form eines Raumgitters mit nicht waagerecht zur Haltefläche ausgerichteten Stützen ausgefüllt ist, wobei die Stützstruktur den Verlauf der Haltefläche im Bereich der Aussparung ergänzt und mit einem Vakuumanschluss verbunden ist. Die Haltefläche kann dabei eben ausgeführt sein, aber auch beliebige Raumprofile abbilden, je nach dem, welche Erfordernisse hinsichtlich der Lagerung des flexiblen Schaltungsträgers bei der Montage vorliegen. Wichtig ist außerdem, dass die Stützstruktur die Haltefläche im Bereich der Aussparung ergänzt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass durch die Stützstruktur im Bereich der Aussparung Stützbereiche entstehen, die in dem gedachten Verlauf der Haltefläche oberhalb der Aussparung liegen, und auf die der flexible Schaltungsträger zu liegen kommt. Vorzugsweise ist eine Vielzahl dieser vergleichsweise kleinflächigen Stützbereiche vorgesehen, wobei diese voneinander einen gewissen Abstand aufweisen, so dass die Aussparung durch die Stützstruktur nicht vollständig ausgefüllt ist. Auf diese Weise wird die Luftdurchlässigkeit der Stützstruktur gewährleistet. Durch den Vakuumanschluss kann nun ein Unterdruck an die Aussparung angelegt werden, wobei dieser entsteht, wenn der flexible Schaltungsträger auf der Haltefläche aufliegt und so die Aussparung abschließt. Durch das Vakuum entsteht eine Haltekraft, die vorteilhaft wegen der geringen effektiven Auflagefläche im Bereich der Stützstruktur, gebildet durch die Stützbereiche, vergleichsweise groß ist. Dies liegt daran, dass im Bereich der Aussparung eine vergleichsweise große Fläche (außerhalb der Stützbereiche) zur Verfügung steht, über die der Unterdruck auf den flexiblen Schaltungsträger wirken kann. Die Haltekraft ist nämlich von der Höhe des Unterdrucks sowie der Gesamtfläche abhängig, auf der der Unterdruck auf den Schaltungsträger wirkt.
  • Die Stützstruktur löst das Problem erfindungsgemäß also dadurch, dass diese einerseits nur ein geringes Volumen der Aussparung ausfüllt, andererseits aber Stützbereiche in genügender Anzahl und genügender Nähe zueinander zur Verfügung stellt, damit der flexible Schaltungsträger unter Berücksichtigung seiner mechanischen Eigenschaften und des anliegenden Unterdrucks sich bei der Montage nur unwesentlich, d. h. in einem für den Montageprozess noch hinnehmbarenden Maße verformt. Durch die verhältnismäßig große Haltekraft wird andererseits der flexible Schaltungsträger jedoch zuverlässig gehalten, so dass bei den auf der Montageseite des flexiblen Schaltungsträgers verlaufenden Montageprozessen ein Verrutschen desselben verhindert werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist die Stützstruktur durch ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Raumgitter gebildet. Hierbei entsteht ein miniaturisiertes Fachwerk mit Streben und Knoten, bei dem vorteilhaft mit geringstmöglichem Materialeinsatz eine größtmögliche Steifigkeit erzeugt werden kann und hierbei vorteilhaft eine hohe Anzahl von Stützbereichen mit großer Nähe zueinander entsteht. Es können gleichförmige Zellen im Raumgitter zum Einsatz kommen oder Zellen mit variierender Zellgröße, Zellgeometrie und variierenden Stabdicken, womit sich das Raumgitter optimal hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften anpassen lässt.
  • Selbstverständlich können in der Haltefläche auch mehrere Aussparungen vorgesehen werden. Hierdurch kann die Haltekraft für den flexiblen Schaltungsträger in mehreren Bereichen gleichzeitig erfolgen, so dass das gesamte Bauteil während der Montageprozesse zuverlässig fixiert ist. Dabei können vorteilhaft die Aussparungen in einem Abstand zueinander vorgesehen werden, dass in den dazwischen liegenden Bereichen unter Berücksichtigung der Elastizität des flexiblen Schaltungsträgers eine Verformung oder ein Verrutschen aufgrund der wirkenden Montagekräfte im Montageprozess auf ein für diesen hinnehmbares Maß beschränkt werden kann. Die Verbindung der jeweiligen Aussparungen mit einem Vakuumanschluss (oder mehreren Vakuumanschlüssen) erfolgt derart, dass eine fluidische Verbindung zwischen Aussparung und Vakuumanschluss entsteht. Diese kann auch durch eine Kanalstruktur gewährleistet sein, mit der vorzugsweise auch mehrere Aussparungen miteinander verbunden werden können. Hierdurch wird der Anschluss beispielsweise einer Vakuumpumpe vereinfacht, da diese nur über einen gemeinsamen Vakuumanschluss arbeiten muss.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützstruktur aus dreidimensionalen Elementarzellen mit einer bestimmten Geometrie aufgebaut ist, die in einem regelmäßigen Muster zueinander angeordnet sind. Hierdurch lässt sich vorteilhaft eine Stützstruktur herstellen, deren räumliche Verhältnisse klar definiert sind. Daher lassen sich über Anordnung und Größe der Stützbereiche sowie das Verhältnis zwischen dem durch die Stützstruktur ausgefüllten Volumen und dem zur Erzeugung des Vakuums zur Verfügung stehenden Volumen (wichtig ist der daraus resultierende Strömungsquerschnitt) in der Aussparung genau Vorhersagen treffen. Dies wirkt sich vorteilhaft positiv bei der Dimensionierung der Aussparungen aus, da deren Verhalten hinsichtlich ihrer Funktion, den flexiblen Schaltungsträger zu fixieren, genau vorhergesagt werden kann.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn die die Stützstruktur als Einsatz ausgebildet ist, der in der Aussparung fixiert ist. Hierdurch lässt sich vorteilhaft für die Stützstruktur ein anderes Fertigungsverfahren wählen als für das restliche Werkzeug. Dabei kann den speziellen Erfordernissen bei der Erzeugung der Stützstruktur Rechnung getragen werden. Das restliche Werkzeug, welches außerhalb der Aussparung eine geschlossene Haltefläche aufweist, kann dann beispielsweise aus einem preiswerten Halbzeug wie einer Platte gefertigt werden. Eine Fixierung der Stützstruktur in der Aussparung kann beliebig beim Fügen erfolgen. Beispielsweise ist ein Verkleben oder bei metallischen Bauteilen auch ein Verlöten oder ein Verschweißen denkbar. Auch ist es möglich, eine kraftschlüssige Verbindung (Einpressen) oder eine formschlüssige Verbindung aufgrund einer geeigneten geometrischen Gestaltung der Aussparung vorzusehen.
  • Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn der Einsatz mit einer seitlichen Einfassung versehen ist, die eine höhere Steifigkeit aufweist, als die restliche Stützstruktur. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Stützstruktur, die je nach Ausprägung empfindlich gegenüber Verformungen ist und vor dem Einbau in die Aussparung nicht durch die Wände der Aussparung geschützt ist, durch die Einfassung versteift wird. Hierdurch ist vorteilhaft eine einfachere Handhabung der Stutzstruktur moglich. Auch wird hierdurch beispielsweise ein Einpressen in die Aussparung vereinfacht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aussparung als Durchgangsloch ausgebildet ist. Hierdurch wird es ermoglicht, dass die der Haltfläche zugewandte Offnung des Durchgangsloches durch die Haltestruktur derart ausgefuhrt werden kann, dass, wie bereits beschrieben, die Stutzbereiche im gedachten Verlauf der Halteflache entstehen. Die andere Offnung des Durchgangsloches kann als Vakuumanschluss dienen. Außerdem lassen sich Durchgangslocher, insbesondere wenn diese prismatisch ausgeführt sind, fertigungstechnisch vergleichsweise einfach in einem massiven Werkzeug fertigen. Sind die Durchgangslocher prismatisch ausgeführt, ist auch das Einfuhren der Stutzstruktur mit entsprechend angepasster Form besonders einfach.
  • Eine weitere besondere Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn die Haltefläche eine Kontur aufweist, die der geplanten Kontur des zu haltenden flexiblen Schaltungstragers am Einsatzort entspricht. Dies hat den Vorteil, dass der flexible Schaltungsträger bei der Montage in genau die Gestalt gebracht werden kann, die dieser spater nach Einbau beispielsweise in ein Gehause aufweisen wird. Werden die Bauelemente in dieser Position des flexiblen Schaltungstragers montiert, so konnen vorteilhaft Anordnungen auf dem flexiblen Schaltungstrager realisiert werden, bei denen beispielsweise aufgrund der Anschlusse die Gestalt des flexiblen Schaltungsträgers am Einbauort bereits berucksichtigt werden muss. Außerdem kann vermieden werden, dass in der montierten Baugruppe durch nachträgliches Verformen des flexiblen Schaltungstragers bei der Montage am Einbauort Spannungen auftreten.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stutzstruktur in einem Bereich der Halteflache angeordnet ist, in dem auf dem zu haltenden flexiblen Schaltungstrager ein Bauelement platziert werden soll. Es hat sich namlich gezeigt, dass gerade in diesen Bereichen ein Verrutschen des flexiblen Schaltungstragers besonders problematisch werden kann, da es dann zu Fehlbestuckungen kommt. Andererseits ist durch die Handhabungsvorgange bei der Bestuckung mit Bauelementen auf dem flexiblen Schaltungstrager dieser Bereich des Schaltungstragers besonders mechanisch belastet, so dass es schnell zu einem Verrutschen des Schaltungsträgers kommen kann. Allerdings ist die Fixierung dieses Bereiches des Schaltungstragers durch ein Vakuum nur mit dem Einsatz der erfindungsgemaßen Stützstruktur in der Aussparung möglich, damit die beim Bestucken wirkenden Montagekrafte zuverlassig aufgefangen werden konnen. Diese werden in die Stutzstruktur eingeleitet, deren mechanische Stabilitat hierfür ausreichend sein muss. Damit verhindert die Stutzstruktur eine Verformung des flexiblen Schaltungstragers, wahrend die Montagekrafte wirken. Montagekrafte treten beispielsweise auf, wenn ein Bauelement mittels eines geeigneten Handhabungswerkzeugs auf dem flexiblen Schaltungstrager platziert wird. Auch Bondwerkzeuge, welche Bondverbindungen zwischen einem auf dem Schaltungstrager platzierten Bauelement und Kontaktflachen des Schaltungstragers erzeugen, uben hierbei Montagekrafte aus, die durch die Stützstruktur aufgefangen werden mussen.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn das Werkzeug mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet ist. Hierbei ist es moglich, den flexiblen Schaltungstrager zu temperieren, so dass dieser beispielsweise bei der geplanten Betriebstemperatur montiert werden kann. Hierdurch lassen sich vorteilhaft Spannungen verringern, welche ansonsten durch die Erwarmung der Baugruppe im Betrieb auftreten wurden. Durch die Stutzstruktur ist es vorteilhaft möglich (insbesondere wenn diese aus einem gut wärmeleitfähigen Material, z. B. Metall, gefertigt ist), die Wärme der Temperiereinrichtung nicht nur über die Haltefläche des Werkzeugs, sondern auch über die Stützbereiche der Stützstruktur in den flexiblen Schaltungsträger einzuleiten. Hierdurch lässt sich vorteilhaft ein ausgeglicheneres Wärmeprofil in der zu montierenden Baugruppe während der Montageprozesse einstellen.
  • Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Haltefläche mindestens eine Aussparung eingebracht wird, die durch eine luftdurchlässige Stützstruktur ausgefüllt wird, wobei die Stützstruktur den Verlauf der Haltefläche im Bereich der Aussparung ergänzt und mit einem Vakuumanschluss verbunden wird. Mit dem Verfahren lassen sich damit die erfindungsgemäßen Werkzeuge fertigen, deren Vorteile oben bereits beschrieben wurden. Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass die Stützstruktur durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere Laserschmelzen erzeugt wird. Andere additive Fertigungsverfahren, die je nach Anforderungen an die Stützstruktur auch zum Einsatz kommen können, sind beispielsweise das Lasersintern, das Lasercladding oder bei Teilen aus Kunststoff auch das Verfahren der Stereolithographie. Der Einsatz von additiven Fertigungsverfahren hat den Vorteil, dass sich filigrane dreidimensionale Strukturen auf einfache Weise herstellen lassen, die den jeweils geltenden geometrischen Anforderungen des Werkzeugs ohne Weiteres angepasst werden können. Ihre Stärke entwickeln additive Fertigungsverfahren in Bereichen der Fertigung von Einzelstücken. Da die zu fertigenden Werkzeuge jeweils einmal für eine Serie von zu fertigenden flexiblen Schaltungsträgern hergestellt werden mussen, ist durch die Wahl der additiven Fertigungsverfahren vorteilhaft eine wirtschaftliche Fertigung moglich.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Stützstruktur zusammen mit einer Einfassung, die eine höhere Steifigkeit aufweist, als die restliche Stützstruktur, durch das additive Fertigungsverfahren hergestellt wird und in die Aussparung eingesetzt wird. Hierdurch wird der Aufwand fur die Herstellung der Stutzstruktur einerseits auf ein Minimum reduziert, da das massive Bauteil des Werkzeugs, was den großeren Teil der Halteflache zur Verfugung stellt, nicht mittels des additiven Fertigungsverfahrens aufgebaut werden muss. Andererseits wird der empfindlichen Stutzstruktur vor der Montage in der Aussparung ein notwendiges Maß an Schutz durch die gleichzeitige Herstellung der Einfassung gewahrleistet. Die Einfassung erleichtert außerdem die Montage der Stutzstruktur in der vorgesehenen Aussparung.
  • Alternativ kann vorteilhaft auch vorgesehen werden, dass die Stutzstruktur zusammen mit weiteren, die Halteflache bildenden Teilen des Werkzeugs durch das additive Fertigungsverfahren hergestellt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Werkzeug keine ebene Halteflache fur die flexible Leiterplatte zur Verfügung stellen soll, sondern eine im dreidimensionalen Raum verlaufende. Das Werkzeug kann insbesondere dann aus den für die Geometrie des flexiblen Schaltungsträgers vorliegenden CAD-Daten hinsichtlich seiner raumlichen Anordnung im Einbauraum direkt erzeugt werden.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erlautert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
  • Es zeigen:
  • 1 bis 5 ausgewahlte Fertigungsschritte eines Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das zu erzeugende Werkzeug jeweils schematisch im Schnitt dargestellt ist,
  • 6 ein Ausfuhrungsbeispiel des fertigen erfindungsgemäßen Werkzeuges mit einem aufgesetzten flexiblen Schaltungstrager schematisch im Schnitt und
  • 7 eine Elementarzelle eines Raumgitters fur eine Stützstruktur, wie sie in einem Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Werkzeugs zum Einsatz kommen kann, als dreidimensionale Ansicht.
  • In 1 ist dargestellt, wie eine Stutzstruktur 11 auf einer Basisplatte 12 mittels Laserschmelzen hergestellt werden kann. Die Fertigungseinrichtung fur das Laserschmelzen ist nicht zu sehen, jedoch als solches Stand der Technik. Beim Laserschmelzen wird auf die Basisplatte 12 lagenweise ein Pulver aus dem Material, aus dem die Stutzstruktur hergestellt werden soll, aufgebracht und dann an den Stellen, wo die Stutzstruktur entstehen soll, mit einem Laserstrahl lokal aufgeschmolzen. Die Basisplatte 12 stutzt dabei das zu erzeugende Bauteil (hier Stützstrukturen) wahrend der Entstehung ab. Nach Fertigstellung der Stutzstrukturen und Entfernung des überschussigen Metallpulvers entsteht die in 1 dargestellte Struktur.
  • Der 2 lässt sich entnehmen, dass eine Halteplatte 13 nach Fertigstellung der Stutzstrukturen 11 mit dafur vorgesehenen Aussparungen 14 auf die Stutzstrukturen 11 aufgeschoben werden kann. Am Rand der Aussparungen 14 konnen die Stutzstrukturen 11 mittels Lötstellen 15 fixiert werden.
  • Die Bruchlinie in 2 deutet an, dass das Herstellungsverfahren in zwei Alternativen durchgefuhrt werden kann. Links ist dargestellt, dass die Basisplatte 12 integraler Teil des herzustellenden Werkzeuges sein kann. Wird der Verband, bestehend aus Basisplatte 12, Halteplatte 13 und Stutzstrukturen 11 in einen Rahmen 16 eingesetzt und dieser Rahmen mit den Seitenrändern der Basisplatte 12 und der Halteplatte 13 durch weitere Lötstellen 15 abgedichtet, so entsteht zwischen der Halteplatte 13 und der Basisplatte 12 eine Kanalstruktur 17, die die offenen Kanale der Stutzstruktur 11 mit einem Vakuumanschluss 18 verbindet. Auf diese Weise kann mittels eines Vakuumanschlusses 18 erreicht werden, dass alle Stutzstrukturen 11 mit einem Vakuum beaufschlagt werden konnen. Um das Werkzeug gemäß der linken Alternative von 2 mit einer ebenen Flache fertig zu stellen, ist weiterhin der Verfahrensschritt gemaß 4 erforderlich (hierzu im Folgenden mehr).
  • Gemäß der rechten Alternative des Fertigungsverfahrens soll die Basisplatte, wie dies bei additiv gefertigten Bauteilen üblich ist, nach Fertigstellung der Stutzstrukturen verworfen werden. Hierzu ist der Fertigungsschritt gemaß 3 erforderlich. Beispielsweise durch Drahterodieren wird die Stutzstruktur im Bereich zwischen der Basisplatte 12 und der Halteplatte 13 getrennt und somit die Halteplatte 13 mit den Stutzstrukturen 11 vereinzelt. Dieses Bauteil wird dann weiter bearbeitet.
  • In 4 ist zu sehen, dass die unteren, durch Drahterodieren entstandene Begrenzungsflachen der Stutzstrukturen 11 abgedichtet und mit einem Vakuumanschluss 18 versehen werden. Ein geeignetes Bauteil, in das der Vakuumanschluss 18 integriert ist, und welches weiterhin einen Deckel 19 aufweist, wird dichtend mit der Stützstruktur 11 und der Halteplatte 13 uber Lotstellen 15 verlotet. Die Deckel 18 und 19 konnen alternativ auch in einem Arbeitsschritt gemeinsam mit der Stutzstruktur und Einfassung durch das additive Fertigungsverfahren hergestellt werden (nicht dargestellt).
  • Weiterhin ist ein Fertigungsschritt erforderlich, der auch fur die in 2 dargestellte linke Alternative durchgefuhrt werden muss. Um das Werkzeug mit einer Halteflache 20 zu versehen, die im Ausfuhrungsbeispiel eben ist, mussen die durch das Einsetzen und Verloten der Stutzstrukturen 11 in die Ausnehmungen 14 entstandenen Unebenheiten beseitigt werden. Hierzu wird ein Fraskopf 21 verwendet, der uber das Werkzeug gefuhrt wird, wodurch die ebene Halteflache 20 entsteht. Dabei wird an der Oberflache auch das Lotmaterial der Lotverbindung entfernt. Durch die beim Loten wirkenden Kapillarkrafte dringt der Lötwerkstoff jedoch in nicht dargestellter Weise auch in den Fugespalt ein, so dass die Bauteilverbindung sichergestellt ist.
  • In 5 ist eine Aufsicht auf das Werkzeug gemaß 4 dargestellt. Zu erkennen ist die Haltefläche 20, in der die z. B. ovalen Aussparungen 14 eingebracht sind. Diese sind durch die Stützstrukturen 11 ausgefüllt, wobei in dieser Ansicht weiterhin für jede Stutzstruktur eine Einfassung 22 zu erkennen ist, die wie ein ovaler Rahmen das Gitter der Stutzstruktur 11 umgibt. Dies vereinfacht ein Einsetzen der Stutzstrukturen 11 in die Aussparungen 14, wobei die Einfassungen in den 1 bis 4 der Übersichtlichkeit halber nicht naher dargestellt sind.
  • Der 6 lasst sich das fertige Werkzeug entnehmen, wobei dieses noch mit einer Temperiereinrichtung in Form von Widerstandsheizelementen 23 erganzt wurde. Die Halteflache 20 dient der Aufnahme eines flexiblen Schaltungstragers 24, der durch Anlegen eines Unterdrucks an die Aussparungen 14 mittels einer Vakuumpumpe 25 fest auf der Halteflache 20 gehalten wird. Anschließend werden auf dem Schaltungstrager 24 Bauelemente 26 platziert und uber Bonddrahte 27 mit dem Schaltungstrager verbunden. Die nicht dargestellten Handhabungswerkzeuge fur den Montageprozess (Bestuckkopf fur die Bauelemente und Bondwerkzeug) uben bei der Montage einen nach unten gerichteten Druck auf die Stutzstrukturen 11 aus, der durch die gitterformige Struktur aufgefangen wird.
  • In 7 ist die Elementarzelle eines Raumgitters zu erkennen, welches eine Stützstruktur 11 gemaß 6 bilden konnte. Das entsprechende Raumgitter lasst sich mittels der bereits angegebenen additiven Fertigungsverfahren erzeugen. Die Durchströmungsrichtung bei der Erzeugung des Vakuums ist durch einen Pfeil 28 angedeutet. In der Abbildung gemaß 6 waren die in 7 dargestellten senkrechten Stabe 29 also ebenfalls senkrecht ausgerichtet. Weiterhin ist zu vermerken, dass waagerecht ausgerichtete Stabe nicht existieren. Stattdessen gibt es Diagonalstreben 30, wobei in deren jeweiligen Kreuzungspunkten ein Knoten 31 des gebildeten Fachwerks entsteht. Weitere Knoten 31 entstehen jeweils an den Endpunkten der Diagonalstreben 30, wo diese mit den senkrechten Staben 29 verbunden sind.
  • Die Elementarzelle gemaß 7 kann vorzugsweise die Proportionen eines Wurfels aufweisen. Durch strichpunktierte Linien sind jeweils die Verstrebungen der benachbarten Zellen teilweise angedeutet. Diese greifen an den jeweils schraffierten Flachen an. Stellt man sich die in 7 dargestellte Elementarzelle als oberste, die Halteflache bildende Elementarzelle vor, so entstehen durch die oberen vier Ecken des gedachten Wurfels Stützbereiche 32, auf denen der flexible Schaltungstrager zu liegen kommt. Unter Berucksichtigung des spanenden Abtragungsverfahrens gemaß 4 sind jedoch andere Schnittebenen durch das Raumgitter denkbar, so dass die Halteflache nicht genau auf den Ecken der wurfelformigen Elementarzelle lage, sondern dazwischen. In diesem Fall wurden weitere Stutzbereiche durch die geschnittenen Diagonalstreben 30 entstehen (nicht dargestellt). In diesem Falle mussten die Stäbe 29 und die Diagonalstreben 30 eine genugende Starke aufweisen, um durch den Druck des flexiblen Schaltungstragers nicht verformt zu werden.

Claims (12)

  1. Werkzeug zur Halterung eines flexiblen Schaltungsträgers (24) während der Montage von elektrischen Bauelementen, aufweisend eine Haltefläche (20), auf die der flexible Schaltungsträger aufgelegt werden kann, wobei in der Haltefläche (20) mindestens eine Aussparung (14) vorgesehen ist, die durch eine luftdurchlässige Stützstruktur (11) ausgefüllt ist und wobei die Stützstruktur (11) den Verlauf der Haltefläche (20) im Bereich der Aussparung ergänzt und mit einem Vakuumanschluss (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11) durch ein Raumgitter aus Stäben (29) gebildet ist, wobei keine waagerecht zur Haltefläche (20) ausgerichteten Stäbe vorgesehen sind.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11) aus dreidimensionalen Elementarzellen mit bestimmter Geometrie aufgebaut ist, die in einem regelmäßigen Muster zueinander angeordnet sind.
  3. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11) als Einsatz ausgebildet ist, die in der Aussparung (14) fixiert ist.
  4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz mit einer seitlichen Einfassung (22) versehen ist, die eine höhere Steifigkeit aufweist, als die restliche Stützstruktur (11).
  5. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (11) als Durchgangsloch ausgebildet ist.
  6. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefläche (20) eine Kontur aufweist, die der geplanten Kontur des zu haltenden flexiblen Schaltungsträgers (24) am Einsatzort entspricht.
  7. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11) in einem Bereich der Haltefläche (20) angeordnet ist, in dem auf dem zu haltenden flexiblen Schaltungsträger (24) ein Bauelement (26) platziert werden soll.
  8. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einer Temperiereinrichtung (23) ausgestattet ist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs zur Halterung eines flexiblen Schaltungsträgers (24) während der Montage von elektrischen Bauelementen, bei dem eine Haltefläche (20), auf die der flexible Schaltungsträger aufgelegt werden kann, erzeugt wird, indem in der Haltefläche (20) mindestens eine Aussparung (14) eingebracht wird, die durch eine luftdurchlässige Stützstruktur (11) ausgefüllt wird, wobei die Stützstruktur (11) den Verlauf der Haltefläche (20) im Bereich der Aussparung ergänzt und mit einem Vakuumanschluss (18) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11) durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere Laserschmelzen erzeugt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11), zusammen mit einer Einfassung (22), die eine höhere Steifigkeit aufweist, als die restliche Stützstruktur (11), durch das additive Fertigungsverfahren hergestellt wird und in die Aussparung (14) eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur zusammen mit weiteren, die Haltefläche (20) bildenden Teilen des Werkzeugs durch das additive Fertigungsverfahren hergestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur zusammen mit den Vakuumanschluss bildenden Teilen 18 und 19 durch das additive Fertigungsverfahren einstückig hergestellt wird.
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