DE10230901B4 - Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen mittels eines Bestückkopfes - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Bestücken von Substraten (2) mit Bauelementen (3) mittels eines Bestückkopfes (7, 15),
wobei linear aneinandergereihte Abholplätze von Zuführeinrichtungen (5) für die Bauelemente (3) in einer Abholebene vorgesehen sind,
wobei der Bestückkopf (7, 15) relativ zu den Abholplätzen (4) und relativ zum plattenartigen Substrat (2) bewegbar ist,
wobei die Abholebene und eine Substratebene zueinander schrägstehend angeordnet sind,
wobei eine Verschneidungslinie zwischen diesen Ebenen parallel zur Reihe der Abholplätze (4) verläuft,
wobei der revolverartige Bestückkopf (7, 15) einen schrittweise verdrehbaren Rotor (11, 17) mit einer Mehrzahl von umlaufend verteilten Greifern (12) aufweist, deren Hubachsen zu einander schrägstehend orientiert sind,
wobei eine Abholstation (14) und eine Aufsetzstation (13) des Bestückkopfes (7,15) unterschiedlichen Haltestationen der Greifer (12) zugeordnet sind und
wobei die Hubachse der Greifer (12) in der Abholstation (14) senkrecht zur Abholebene und in der Aufsetzstation (13) senkrecht zur Substratebene steht,
dadurch...

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen mittels eines Bestückkopfes, wobei linear aneinandergereihte Abholplätze von Zuführeinrichtungen für die Bauelemente in einer Abholebene vorgesehen sind, wobei der Bestückkopf relativ zu den Abholplätzen und relativ zum plattenartigen Substrat bewegbar ist, wobei die Abholebene und eine Substratebene zueinander schrägstehend angeordnet sind.
• Ein derartige Vorrichtung ist durch die JP 60-28298 A bekannt geworden. Nach 9 weist diese Vorrichtung einen ortsfesten Revolverkopf mit kegelförmig verteilten Greifern auf, die um eine schrägstehende feste Achse des Kopfes in festen Winkelschritten rotierbar sind. Eine Abholstation und eine Aufsetzstation des Bestückkopfes sind einander gegenüberliegenden Haltestationen der Greifer zugeordnet sind, wobei die Hubachse der Greifer in der Abholstation senkrecht zur Abholebene und in der Aufsetzstation senkrecht zur Substratebene steht. Die Bauteile werden durch den Revolverkopf schrittweise von den Abholplätzen zu den Aufsetzstellen auf dem Substrat transportiert.
• Nachteilig ist hierbei, dass die schweren Zuführeinrichtungen für die Bauelemente in ihrer Gesamtheit parallel zur Reihenrichtung der Abholplätze mit hoher Wechselfrequenz verschoben werden müssen, um die Bauteile unterschiedlichen Typs in der gewünschten Reihenfolge erreichen zu können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Substrat in einer Kreuzfüh rung in zwei Koordinatenrichtungen in großen Schrittabständen verschoben werden muß. Durch die relative Schrägstellung zwischen der Substratebene und der Abholebene wird erreicht, dass das Substrat unter die Zuführeinrichtungen verschoben werden kann und dass dadurch die Funktionsteile in einer kompakten Zuordnung gestaltet werden können.
• Ferner ist durch die JP 2-132899 A eine Bestückvorrichtung für flache Substrate mit in einer Abholebene linear aneinandergereihten, in der Reihenrichtung verschiebbaren Abholplätzen für Bauelemente bekannt geworden. Die Abholebene und die Substratebene sind zueinander schrägstehend angeordnet und eine Verschneidungslinie zwischen diesen Ebenen verläuft parallel zur Reihe der Abholplätze. Ein feststehender Revolver-Bestückkopf mit an einem Rotor sternförmig abstehenden Sauggreifern ist so angeordnet, dass er an einer Haltestation die Baulemente abholen und an einer anderen Haltestation auf das in seiner Ebene x-y-verschiebbare Substrat aufsetzen kann.
• Ferner ist durch die US 53 13 401 A ebenfalls eine Bestückvorrichtung mit einem feststehenden Revolverkopf bekannt geworden, bei dem die Sauggreifer in kegelförmiger Anordnung verteilt sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bewegungsabläufe in der Vorrichtung zu optimieren.
• Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die lineare Verschiebbarkeit des kompakten und leichten Bestückkopfes ermöglicht es, den abholenden Greifer entlang der Abholplätze zu bewegen, sodass die Zuführeinrichtungen feststehend angeordnet werden können. Da der Bestückkopf erheblich leichter ausgebildet werden kann als die auf einem Schlitten montierten Zuführeinrichtungen, verringern sich bei gleicher Taktfrequenz die entstehenden Massenkräfte erheblich. Ferner übernimmt der Bestückkopf auch eine Flächenkomponente des Substrats, das nun lediglich in einer Koordinatenrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kopfes zu verschieben ist, wodurch sich die Verschiebestrecken des Substrats erheblich verkürzen.
• Es besteht die Möglichkeit, die Querführung für das Substrat waagerecht verlaufend auszubilden. Die Abholebene für die Bauteile wird dann entsprechend steiler geneigt sein. Dies hat den Vorteil, dass sich die Bauelemente in ihren z.B. taschenartigen Aufnahmen sicher an die untere Innenwand der Tasche definiert anlegen.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.
• Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 verläuft die Transportstrecke raumsparend parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Bestückvorrichtung.
• Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 wird eine Schrägstellung erreicht, bei der Bauelemente noch sicher am Substrat haften und in den Taschen von Zuführgurten einliegen.
• Die Weiterbildung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, dass die Abholstellen und die Aufsetzpositionen in größerem Abstand angeordnet werden können, der einen flacheren Schrägwinkel zwischen dem Substrat und den Zuführeinrichtungen erlaubt.
• Die Weiterbildung nach Anspruch 5 verdoppelt die Bestückleistung bei geringem konstruktiven Mehraufwand.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen,
• 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1 mit einem sternförmig ausgebildeten Bestückkopf,
• 3 einen abgewandelten kegelförmigen Bestückkopf mit einem Substrat und einer Zuführeinrichtung.
• Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zum Bestücken von Substraten 2 mit Bauelementen 3, die an Abholplätzen 4 von Zuführeinrichtungen 5 bereitgestellt werden, wobei in 1 lediglich die Anordnung der Abholplätze 4 angedeutet ist. An einem Chassis 1 ist eine Längsführung 6 befestigt, an der zwei revolverartige Bestückköpfe 7 mittels eines Linearan triebs verfahrbar sind. Die Zuführeinrichtungen 5 sind parallel zur Längsführung 6 aneinandergereiht, so dass die Abholplätze ebenfalls in einer zur Längsführung 6 parallelen Orientierung aneinandergereiht sind.
• Die Substrate 2 sind in Schlitten 8 gehalten, die in sich quer zur Längsführung 6 erstreckenden stationären Querführungen 9 des Chassis 1 verschiebbar sind. Die Schlitten 8 bilden zugleich eine Transportstrecke, in denen die Substrate 2 parallel zur Längsführung zum Weitertransport verschoben werden können. Während des Bestückens können die Substrate 2 an den Schlitten 8 sicher fixiert werden.
• Der Bestückkopf 7 besteht aus einem Stator 10 und einem Rotor 11, dessen Drehachse sich parallel zur Längsführung 6 erstreckt, und bei dem Greifer 12 radial abstehend angeordnet sind, an deren freien Enden die Bauelemente 3 angesaugt werden können. Die Greifer 12 können in einer Aufsetzstation 13 und in einer Abholstation 14 des Bestückkopfs 7 radial aus dem Rotor 11 zum Substrat 2 bzw. zum Abholplatz 4 hin herausgeschoben werden. Der Winkelabstand zwischen der Abholstation 14 und der Aufsetzstation 13 ist so groß gehalten, dass die Substratebene und die Abholebene zum Beispiel in einem Winkel von 60° zueinandergeneigt sind. Dadurch ist es möglich, das Substrat 2 mit hinreichendem Abstand unter die Zuführeinrichtungen 5 zu verschieben, so dass auch sehr breite Substrate 2 über ihre gesamte Breite bestückt werden können.
• Im vorliegenden Fall sind die Querführungen 9 an einer schrägen Wand des Chassis 1 fixiert, so dass die Substrate 2 entsprechend schräg stehend angeordnet sind. Ein Verrutschen der aufgesetzten Bauelemente 3 wird dadurch vermieden, dass die Substrate mit hinreichend klebriger Lotpaste beschichtet wor den sind. Die Zuführeinrichtungen 5 sind zum Beispiel als Gurtförderer ausgebildet, in denen Bauelementegurte in einer schrägen Abholebene schrittweise zugeführt werden. Durch die Schrägstellung wird erreicht, dass die Bauelemente mit ihrer Vorderkante an der Innenwand der jeweiligen Aufnahmetasche anliegen und so eine definierte Lage einnehmen.
• Der Bestückprozess kann zum Beispiel derart ablaufen, dass zunächst sämtliche Greifer 12 mit Bauelementen schrittweise in einem Umlauf belegt werden, wobei der Bestückkopf 7 mit seiner Abholstation 14 in der Längsführung 6 von Abholplatz 4 zu Abholplatz 4 verfahren wird. Danach werden die Bauelemente 3 in einem weiteren Umlauf an der Aufsetzstation 13 auf das Substrat 2 aufgesetzt, wobei dieses mit dem Schlitten 8 in der Querführung 9 auf die gewünschte Querkoordinate eingestellt wird. Durch Verfahren des Bestückkopfes 7 entlang der Längsführung 6 wird die erforderliche Längskoordinate eingestellt. Es ist aber auch möglich, das Abholen und das Bestücken zeitlich zu verzahnen, indem abwechselnd ein Bauelement aufgesetzt und ein anderes abgeholt wird.
• 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer modifizierten Vorrichtung nach 2 mit einem anderen Bestückkopf 15, der in einer abgewandelten Längsführung 16 verfahrbar ist. Ein Rotor 17 des Bestückkopfs 15 ist mit kegelförmig verteilten Greifern 18 versehen, die schräg zur Drehachse geneigt angeordnet sind. Die Aufsetzstationen 13 sind hier auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Drehachse angeordnet. Das Substrat 7 und die Abholebene sind entsprechend schräg zueinander geneigt.

1

Chassis

2

Substrat

3

Bauelement

4

Abholplatz

5

Zuführeinrichtung

6, 16

Längsführung

7, 15

Bestückkopf

8

Schlitten

9

Querführung

10

Stator

11, 17

Rotor

12

Greifer

13

Aufsetzstation

14

Abholstation

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Bestücken von Substraten (2) mit Bauelementen (3) mittels eines Bestückkopfes (7, 15), wobei linear aneinandergereihte Abholplätze von Zuführeinrichtungen (5) für die Bauelemente (3) in einer Abholebene vorgesehen sind, wobei der Bestückkopf (7, 15) relativ zu den Abholplätzen (4) und relativ zum plattenartigen Substrat (2) bewegbar ist, wobei die Abholebene und eine Substratebene zueinander schrägstehend angeordnet sind, wobei eine Verschneidungslinie zwischen diesen Ebenen parallel zur Reihe der Abholplätze (4) verläuft, wobei der revolverartige Bestückkopf (7, 15) einen schrittweise verdrehbaren Rotor (11, 17) mit einer Mehrzahl von umlaufend verteilten Greifern (12) aufweist, deren Hubachsen zu einander schrägstehend orientiert sind, wobei eine Abholstation (14) und eine Aufsetzstation (13) des Bestückkopfes (7,15) unterschiedlichen Haltestationen der Greifer (12) zugeordnet sind und wobei die Hubachse der Greifer (12) in der Abholstation (14) senkrecht zur Abholebene und in der Aufsetzstation (13) senkrecht zur Substratebene steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtungen (5) stationär angeordnet sind, dass der Bestückkopf (7, 15) in einer stationären Längsführung (6, 16) parallel zur Reihe der Abholplätze (4) verfahrbar ist und dass das Substrat (2) in einer stationären Querführung (9) quer zur Längsführung (6, 16) verfahrbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) in einer Transportstrecke zu- und abführbar sind, die parallel zur Längsführung verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (11) mit senkrecht zur Rotorachse sternförmig abstehenden Greifern (12) versehen ist, dass die Rotorachse parallel zur Längsführung (6) ausgerichtet ist und dass zwischen der Aufsetzstation (13) und der Abholstation (14) ein Drehwinkel zwischen 30° und 120° besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (17) mit schräg zur Rotorachse stehenden Greifern (12) in einer kegelartigen Verteilung versehen ist, dass die Rotorachse senkrecht zur Längsführung (16) ausgerichtet ist, dass die Anholstation (14) und die Aufsetzstation (13) um einen Drehwinkel von 180° versetzt angeordnet sind und dass der Kegelwinkel gleich dem Neigungswinkel zwischen der Abholebene und der Bestückebene ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass In der stationären Längsführung (6) mehrere der Bestückköpfe (7) geführt sind und dass mehrere der Querführungen (9) für mehrere der Substrate (2) in der Reihenrichtung der Abholplätze hinteinanderliegend angeordnet sind.