DE19532912C1 - Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Klebstoff - Google Patents

Description

Bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten mit SMD-Bausteinen für die Oberflächenmontage (SMD = Surface Mounted Devices) werden durch eine in einer Positioniervorrichtung angeordnete Dosiereinheit zunächst Klebstofftropfen aufge­ bracht, auf welche die SMD-Bausteine dann aufgesetzt werden. Der Klebstoff härtet dann durch die Einwirkung von Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind danach in der richtigen Lage so fest auf der Leiterplatte fixiert, daß die elektrische Verbindung im Schwallbad, durch Reflow-Löten oder durch Löten in der Dampf-Phase hergestellt werden kann. Die für das Auftragen des Klebstoffes eingesetzten Dosiereinhei­ ten bestehen im wesentlichen aus einer mit Druckluft beauf­ schlagbaren Klebstoff-Kartusche und einer in die Klebstoff- Kartusche eingesetzten Dosierdüse oder Dosiernadel. Zum Auf­ bringen eines Klebstofftropfens wird diese in der Positio­ niervorrichtung des SMD-Bestückautomaten angeordnete Dosiereinheit abgesenkt, bis sich die Dosierdüse oder Dosier­ nadel knapp oberhalb der Leiterplatte befindet. Durch Druck­ luftbeaufschlagung der Klebstoff-Kartusche wird dann ein Klebstoff-Tropfen auf die Leiterplatte gepreßt, wobei die aufdosierte Klebstoffmenge von der Dosierzeit, vom Druck mit dem die Klebstoff-Kartusche beaufschlagt wird, von der Düsen­ geometrie und der Viskosität des Klebstoffes abhängt. Die dynamische Viskosität hängt ihrerseits von der Temperatur des Klebstoffes ab. Zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit kann des­ halb auch der Dosierdüse eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung zur Temperaturstabilisierung des hindurchgeführten Klebstof­ fes zugeordnet werden (vergleiche EP-A-0 282 748).

Dosiereinheiten, die aus einer mit Druckluft beaufschlagbaren Kartusche und einer in die Kartusche eingesetzten Dosierdüse oder Dosiernadel bestehen, können auch zum dosierten Aufbrin­ gen von Lotpaste auf Leiterplatten oder zum dosierten Auf­ bringen von Schmiermittel oder ähnlicher viskoser Stoffe auf beliebige Substrate eingesetzt werden.

Zur gleichmäßigen und fehlerfreien Dosierung von viskosen Stoffen dürfen in dem zu dosierenden Medium und in den Stoffleitungen keine Luft- bzw. Gaseinschlüsse vorhanden sein. Aus diesem Grund wird in der Praxis bei der Handhabung von Dosiereinheiten so vorgegangen, daß zunächst auf die bla­ senfrei mit dem viskosen Stoff gefüllte Kartusche die Dosier­ düse oder Dosiernadel aufgesetzt wird und dann versucht wird, vorhandene Luft- oder Gaseinschlüsse durch Herausdrücken des viskosen Stoffes auszuspülen. Untersuchungen bei der Dosie­ rung von Klebstoff haben jedoch gezeigt, daß eine Verfäl­ schung der Dosierergebnisse durch Luft- oder Gaseinschlüsse nicht vermieden werden konnte. Außerdem wurde bei weiterge­ henden Untersuchungen der in einer Dosiereinheit vorhandene Klebstoff ausgehärtet und anschließend Schliffbilder ange­ fertigt, die einem Längsschnitt durch die Dosiereinheit entsprechen. Diese Schliffbilder ließen deutlich erkennen, daß insbesondere im Austrittsbereich der Kartusche und im Bereich von Dosierdüse oder Dosiernadel Luft- oder Gasein­ schlüsse nicht vermieden werden konnten.

Ferner ist durch die DE 44 27 013 A1 eine Vorrichtung zum Entgasen einer viskosen Flüssigkeit vorgeschlagen worden, bei der die Flüssigkeit aus einer Leitung unter hohem Druck in eine geschlossene Kammer eingeleitet wird, die ein niedrige­ res Druckpotential aufweist. Dadurch können sich die in der Flüssigkeit eingeschlossenen Gasblasen ausdehnen und platzen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, Dosiereinheiten für Klebstoff vor ihrem Einsatz wirksam zu entgasen und dadurch eine gleichmäßige und fehler­ freie Dosierung des viskosen Stoffes zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Dosiereinheit auf der Abgabeseite des Klebstoffes unter Vakuum wirksam entgast werden kann, sofern in einer ersten Phase das gleiche Vakuum auch auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. der Kolbenseite der Kartusche angelegt wird. Nach Erreichen des gewünschten Unterdrucks von beispielsweise 0,8 bar, wird dann der Absolutdruck auf der Kolbenseite erhöht. Tritt nun der Klebstoff aus der Dosierdüse oder Dosiernadel aus, so werden beide Seiten auf Umgebungsdruck gebracht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt also eine geringe Menge des Klebstoffes in den vorher evakuierten Behälter, wodurch Luft- oder Gaseinschlüsse vollständig vermieden werden können. Außerdem kann durch den Einsatz der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung der Verbrauch des Klebstoffes redu­ ziert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht ein Beobachten des Austrittsbereichs von Dosierdüse oder Dosiernadel, so daß ein Austritt des Klebstoffes in der zweiten Betriebsphase der Vorrichtung sofort festgestellt werden kann. Beide Seiten der Dosiereinheit können dann umgehend auf Umgebungsdruck gebracht werden, so daß ein weiterer Austritt des Klebstoffes verhindert wird.

Gemäß Anspruch 3 wird das Beobachten des Austrittsbereichs von Dosierdüse oder Dosiernadel auf besonders einfache Weise dadurch ermöglicht, daß der Mantelbereich des Behälters durch ein Glasrohr gebildet ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ermöglicht mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Steuerung der beiden Betriebsphasen der Vorrichtung.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht eine besonders einfache Vakuumerzeugung mit Hilfe einer Strahlpumpe. Diese Strahlpumpe kann gemäß Anspruch 6 mit Hilfe eines Ventils durch Unterbrechung der Verbindung zur Druckluftquelle leicht abgeschaltet werden, wodurch gleichzeitig der Innenraum des Behälters auf Umgebungsdruck gebracht wird.

Gemäß einer im Anspruch 7 angegebenen Variante kann der Innenraum des Behälters auch auf einfache Weise über ein Ventil von Vakuum auf Umgebungsdruck umgeschaltet werden. In diesem Fall wird dann zweckmäßigerweise die Kolbenseite der Kartusche gemäß Anspruch 8 ebenfalls über ein Ventil von Vakuum auf Umgebungsdruck umgeschaltet.

In der Ausgestaltung nach Anspruch 9 ist eine bevorzugte Bauform des Behälters angegeben, die ein einfaches Einschie­ ben der Kartusche ermöglicht. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Kolbenseite der Kartusche mit dem entsprechen­ den Druckluftanschluß von außen leicht zugänglich ist.

Die Weiterbildung nach Anspruch 10 gibt schließlich eine besonders einfache Möglichkeit für den Anschluß der zweiten Vakuumleitung an.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Klebstoff und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Klebstoff.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen gasdicht ausge­ führten Behälter B, der durch ein Glasrohr GR und zwei Stirn­ wände SW1 und SW2 gebildet ist. Die erste Stirnwand SW1 besitzt einen Stutzen ST, an welchen eine erste Vakuumleitung VL1 angeschlossen ist. Diese erste Vakuumleitung VL1 verbin­ det den Innenraum des Behälters B mit einem Vakuumerzeuger VE, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine an eine Druckluftquelle DQ angeschlossene Strahlpumpe gebildet ist. Die Verbindung zwischen Druckluftquelle DQ und Vakuumer­ zeuger VE kann durch ein Ventil V10 unterbrochen werden.

Die zweite Stirnwand SW2 des Behälters B besitzt eine ring­ förmige und mit einer Dichtung D versehene Öffnung, in welche die Dosiereinheit eingeschoben werden kann, die aus einer mit Klebstoff gefüllten Kartusche K und einer in die Kartusche K eingesetzten Dosierdüse DD besteht. Die als O-Ring ausgebil­ dete Dichtung D dichtet dabei den Außenumfang der eingescho­ benen Kartusche K wirksam ab. An den außerhalb des Behälters B verbliebenen Druckluftanschluß DA der Kartusche K ist eine zweite Vakuumleitung VL2 angeschlossen, die über ein Ventil V1 an den bereits erwähnten Vakuumerzeuger VE angeschlossen ist. Der vom Vakuumerzeuger VE erzeugte Unterdruck kann an einem im Verbindungsbereich der beiden Vakuumleitungen VL1 und VL2 angeordneten Druckmesser DM abgelesen werden.

Beim Einsatz der in Fig. 1 teilweise körperlich und teil­ weise schematisch dargestellten Vorrichtung wird zunächst die mit der Dosierdüse DD bestückte Kartusche K in den Behälter B gasdicht eingesetzt. Anschließend wird über die Druckluft­ quelle DQ in der dargestellten Schaltstellung des Ventils V10 mit dem Vakuumerzeuger VE ein Unterdruck von beispielsweise 0,8 bar erzeugt, das heißt, über die Vakuumleitung VL1 entsteht im Innenraum des Behälters B ein entsprechendes Vakuum. Gleichzeitig wird aber auch in einer ersten Phase in der dargestellten Schaltstellung des Ventils V1 das Vakuum über die zweite Vakuumleitung VL2 an die Kolbenseite der Kartusche K, das heißt an den hinter dem Kolben KO befindli­ chen Raum angelegt. In dieser ersten Phase werden durch das Vakuum die Kleberabgabeseite der Kartusche K, die Dosierdüse DD und gegebenenfalls dazwischen vorhandene Stoffleitungen wirksam entgast. Anschließend wird in einer zweiten Phase das Ventil V1 umgeschaltet, wodurch die Kolbenseite der Kartusche K mit der Umgebung verbunden wird. Hierdurch tritt aus der Dosierdüse DD eine geringe Menge Klebstoff aus, wobei dieser Vorgang durch das durchsichtige Glasrohr GR beobachtet werden kann. Durch Umschalten des Ventils V10 wird dann auch der Innenraum des Behälters B auf Umgebungsdruck gebracht, so daß die Dosiereinheit entnommen und in die Positioniervorrichtung eines SMD-Bestückautomaten eingesetzt werden kann.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante ist in der ersten Phase die erste Vakuumleitung VL1 über ein Ventil V2 mit einem Vakuumerzeuger VE verbunden, während die zweite Vakuumleitung VL2 über ein Ventil V20 mit der ersten Vakuumleitung VL1 verbunden ist. Die Ventile V2 und V20 nehmen in dieser ersten Phase die in Fig. 2 dargestellten Schaltstellungen ein. Nach der Entgasung unter Vakuum wird in der zweiten Phase das Ventil V20 umgeschaltet, wodurch die Verbindung zur ersten Vakuumleitung VL1 abgesperrt wird und gleichzeitig der Raum hinter dem Kolben KO auf Umgebungsdruck gebracht wird. Nach dem durch die Druckdifferenz bewirkten Austritt des Kleb­ stoffs aus der Dosierdüse DD wird dann auch das Ventil V2 um­ geschaltet, wodurch der Innenraum des Behälters B auf Umge­ bungsdruck gebracht wird und die Dosiereinheit entnommen werden kann.

Abweichend von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spielen können im Rahmen der Erfindung auch Dosiereinheiten entgast werden, bei welchen der Kolben in der Kartusche mechanisch vorgeschoben wird. In diesem Fall muß die Vorrich­ tung so abgewandelt werden, daß der Raum hinter dem Kolben gasdicht abgeschlossen und mit der zweiten Vakuumleitung verbunden wird. Dies kann beispielsweise durch ein vom übri­ gen Behälter gasdicht abgetrenntes Behälterabteil erfolgen, in welches die zweite Vakuumleitung einmündet.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Kleb­ stoff, gekennzeichnet durch

• a) eine mit dem Klebstoff gefüllte und über einen Druckluft­ anschluß (DA) mit Druckluft beaufschlagbare Kartusche (K),
• b) mindestens eine Dosierdüse (DD) oder Dosiernadel
• c) einen gasdicht verschließbaren Behälter (B) zur Aufnahme der Dosiereinheit,
• d) eine erste, mit dem Innenraum des Behälters (B) verbunde­ nen Vakuumleitung (VL1), und
• e) eine zweite, an den Druckluftanschluß (DA) der Kartusche (K) anschließbaren Vakuumleitung (VL2), wobei in einer ersten Phase beide Vakuumleitungen (VL1, VL2) mit einem Vakuumerzeuger (VE) verbunden sind und in einer zweiten Phase nur noch die erste Vakuumleitung (VL1) mit dem Vakuumerzeuger (VE) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (B) mindestens einen durchsichtigen Bereich zum Beobachten des Austrittsbereichs von Dosierdüse (DD) oder Dosiernadel aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelbereich des Behälters (B) aus einem Glasrohr (GR) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vakuumleitung (VL1) direkt an den Vakuumerzeu­ ger (VE) angeschlossen ist, und daß die zweite Vakuumleitung (VL2) über ein Ventil (V1) in der ersten Phase mit dem Vakuumerzeuger (VE) und in der zweiten Phase mit der Umgebung oder mit einer Druckquelle verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumerzeuger (VE) aus einer an eine Druckluftquelle (DQ) angeschlossene Strahlpumpe besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe über ein absperrbares Ventil (V10) mit der Druckluftquelle (DQ) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vakuumleitung (VL1) über ein Ventil (V2) in der ersten und der zweiten Phase mit dem Vakuumerzeuger (VE) und in einer dritten Phase mit der Umgebung verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vakuumleitung (VL2) über ein Ventil (V20) in der ersten Phase mit der ersten Vakuumleitung (VL1) und in der zweiten Phase mit der Umgebung oder einer Druckquelle verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (B) aus einem zylindrischen Mantel und zwei Stirnwänden (SW1, SW2) besteht, wobei eine Stirnwand (SW2) eine ringförmige und mit einer Dichtung (D) versehene Öffnung zum Einschieben der Kartusche (K) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Stirnwand (SW1) einen Stutzen (ST) zum Anschluß der ersten Vakuumleitung (VL1) besitzt.