DE19610294A1 - Einrichtung zum Positionieren und Aufbringen von elektronischen Bauteilen - Google Patents
Einrichtung zum Positionieren und Aufbringen von elektronischen BauteilenInfo
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Positionieren und
Aufbringen eines Komponenten auf ein Substrat, mit einer
optischen Positioniervorrichtung, einer Beleuchtung, einem
Montagearm mit einem Bestückungskopf und einem Verschiebetisch,
wobei am Montagearm ein Bestückungskopf mit einer Aufnahmefläche
vorgesehen ist und der Montagearm eine Justierposition und eine
Montageposition aufweist.
Systeme eingangs erwähnter Art werden zur Bestückung oder zum
Auslöten insbesondere komplexer elektronischer Bauteile benutzt.
Steigende Anzahl Anschlüsse, steigende Kosten des Bausteins,
neue Gehäuseformen, Bauteile ohne Gehäuse und neue Befestigungstechniken
stellen erhöhte Anforderungen an ein Positioniersystem
bzw. Montagesystem.
Eine Einrichtung zum Bestücken ist in der DD 2 42 320 A1 beschrieben.
Bei dieser Einrichtung ist der Positioniervorgang zeitraubend, da
für das Positionieren lediglich die Freiheitsgrade im Verschiebetisch
zur Verfügung stehen, was sich besonders bei Rotionsfehlern
ungünstig auswirkt. Für das Bestücken großflächiger Bauteile
ist diese Einrichtung wenig geeignet, da sich schon kleinste
Höhenabweichungen in der Montageposition als Keilfehler auswirken.
Das Bestücken von Platinen ist eingeschränkt, da keine
Einstellmöglichkeit für die Montagehöhe vorhanden ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein System eingangs erwähnter Art
zu schaffen das obige Nachteile nicht aufweist und sich durch
folgende Vorteile auszeichnet: Der Positioniervorgang ist vereinfacht
und beschleunigt die Bestückungsarbeit. Keilfehler als
Folge der Höhenabhängigkeit der Montageposition sind eliminiert.
Ein flexibler Einsatz mit unterschiedlichen Substrathöhen wird
ermöglicht. Ferner ist der Anpreßdruck bei der Montage exakt
vorwählbar.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- - im Bestückungskopf eine Rotationsvorrichtung vorgesehen ist, die eine Rotationsbewegung des Bestückungselemente ermöglicht
- - der Bestückungskopf eine lineare Verschiebevorrichtung aufweist, die senkrecht zur Befestigungsfläche des Bestückungselements verläuft
- - im Bestückungskopf ein Kraftelement vorgesehen ist, das bei der Montage eine definierte Anpreßkraft des Komponenten auf das Substrat erzeugt
- - eine Höheneinstellvorrichtung vorgesehen ist, an der sich unterschiedliche Montagehöhen einstellen lassen.
Im folgenden ist die Erfindung in den Fig. 1-3 anhand von
Ausführungsbeispielen beschrieben:
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer gesamten Einrichtung eingangs
erwähnter Art;
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Höheneinstellvorrichtung
der Einrichtung;
Fig. 3a zeigt eine Schnittdarstellung eines Bestückungskopfes zur
Einrichtung;
Fig. 3b zeigt die Aufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
zum Bestückungskopf.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Einrichtung zum Positionieren
und Aufbringen elektronischer Bauteile. Eine Grundplatte 1
trägt eine Konsole 2 und einen Verschiebetisch 4. Ein zu bestückendes
Substrat 44 ist auf dem Verschiebetisch 4 angebracht.
Der Verschiebetisch 4 ist von einer Y-Führung 15 und einer X-Führung
16 geführt auf der Grundplatte 1 linear verschiebbar
angeordnet. Die Konsole 2 ist mittels einer Höheneinstellvorrichtung
7 an der Grundplatte 1 befestigt. An der Konsole 2 ist ein
Montagearm 3 mittels eines Lagers 30 drehbar gelagert. Der
Montagearm 3 weist eine Justierposition 31 und eine Montagposition
32 auf. Ein Drehwinkel 33 von 90 Grad wird einem Drehzentrum
34 des Lagers 30 vom Montagearm 3 in der Justierposition 31
und der Montageposition 32 aufgespannt.
Am Montagearm 3 ist ein Bestückungskopf 9 mit einer Rotationsvorrichtung
10, einem Linearführungssystem 11 und einem Kraftelement
8 vorgesehen. Ein Bauteilträger 6 mit einer Aufnahmefläche
65 dient der Aufnahme des Komponenten 68. Der Bauteilträger
6 ist mittels des Linearführungssystem 9 längs einer Drehachse
63 verschiebbar und mittels der Rotationsvorrichtung 10 um
die Drehachse 63 drehbar gelagert. Die Aufnahmefläche 65 wird
von der Drechachse 63 in einem Zentrumspunkt 64 durchstoßen.
Durch die Verschiebung entlang der Drehachse 63 wird der Bauteilträger
6 in eine Transportposition 61, eine Sollposition 60 und
eine Arbeitspostion 62 gebracht. Die Sollposition 60 liegt
zwischen der Transportposition 61 und der Arbeitsposition 62 und
liegt in der Objektebene des Mikroskopes 50. Eine Beleuchtung 56
besteht aus einer oberen Lichtquelle 56a und einer unteren
Lichtquelle 56b. Die Intensität der Lichtquellen 56a, 56b ist
individuell regelbar.
Eine Justiervorrichtung 5 ist auf nicht dargestellte Weise an
der Konsole 2 befestigt. Die Justiervorrichtung 5 besteht aus
einem Justiermikroskop 50 und einem Beamsplitter 51 mit einer
optischen Achse 52 und einem Beamsplitterzentrum 55. Die optische
Achse wird im Beamsplitterzentrum 55 in eine obere optische
Achse 53 und eine untere optische Achse 54 geteilt. Das Drehzentrum
34, der Zentrumspunkt 64a in der Justierposition 31 des
Montagearms 3 und der Sollposition 60a des Bauteilträgers 6, der
Zentrumspunkt 64b in der Montageposition 32 des Montagearms 3
und der Sollposition 60b des Bauteilträgers 6 und das Beamsplitterzentrum
55 bilden die Eckpunkte eines Quadrates. Es ist somit
im Mikroskop 50 ein überlagertes Bild der Unterseite des Komponenten
68 und der Bestückungsstelle des Substrates 44 sichtbar.
Ein Kraftelement 8 ist am Montagearm 3 vorgesehen. Mit dem
Kraftelement 8 ist die Anpreßkraft wählbar mit welcher der
Komponent 68 auf das Substrat 44 während der Bestückung in der
Arbeitsposition 62 angedrückt werden soll.
Mittels einer Höhenjustiervorrichtung 7 ist die Montagehöhe einstellbar.
Unabhängig von der Substratstärke kommt somit die
Montagefläche des Substrats 44 auf die untere Sollposition 60b
des Bauteilträgers 6 zu liegen. An der Höheneinstellvorrichtung
7 ist die Konsole 2 so befestigt, daß die Konsole 2 senkrecht
zur Grundplatte bewegt werden kann. Die Konsole 2 wird entlang
der Führungsstreben 70, 71 verschoben und an der gewünschten
Stelle mittels wenigstens einer Klemmschraube 72 arretiert.
Ein Halteanschlag 35 definiert die Montageposition 60b des Montagearms
3 und verhindert ein Verstellen derselben durch die
Anpreßkräfte des Bestückungskopfs 9 auf das Substrat 68. Der
Halteanschlag 35 ist ein Elektromagnet 36, dessen Oberfläche
gleichzeitig als Endanschlag für die Rotionsbewegung des Montagearms
3 dient.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Höheneinstellung
der Montageposition. In diesem Ausführungsbeispiel ist
die Höheneinstellung in den Verschiebetisch 4 integriert. Es
sind auf einer Basisplatte 41 senkrecht zur Basisplatte 41
wenigstens zwei Führungswellen 42a, 42b sowie eine Höhenverstelleinrichtung
angeordnet. Die Höhenverstellanordnung besteht aus
vorzugsweise vier Gewindewellen 46, die senkrecht zur Basisplatte
41 rotierbar gelagert sind und mittels eines Synchronisationsriemens
43 über Riemenräder 46 miteinander verbunden sind. Eine
Arbeitsplatte 40 zur Aufnahme des Substrates 44 ist senkrecht
zur Basisplatte 41 verschiebbar. Die Arbeitsplatte 40 ist von
den Führungswellen 42 geführt und ist auf den Gewindewellen 46
abgestützt. Der Höhentrieb 45 treibt den Synchronisationsriemen
43 an. Der Synchronisationsriemen 43 versetzt die Gewindewellen
46 in Rotation, wodurch diese die Arbeitsplatte 40 über Gewinde
in der Arbeitsplatte 40 senkrecht zur Basisplatte verschieben.
Fig. 3a zeigt eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels
zum Bestückungskopfs 9. Der Bauteilträger 6 ist an einer Trägerwelle
67 mittels eines Führungslager 66 am Montagearm 3 befestigt.
Das Führungslager 66 läßt eine Längs- und eine Rotationsbewegung
der Trägerwelle 67 zu. Die Trägerwelle 67 ist über
einen Stift 68, der in einem Spalt 87 verläuft, mit einem
Umlenkarm 82 so verbunden, daß die Trägerwelle 67 einerseits in
der Längsrichtung geführt ist, andererseits eine Rotation der
Trägerwelle 67 zuläßt. Der Stift 68 wird von einer mittels
eines Hebels 86 verdrehbaren Exzenterscheibe 85 geführt. Bei
Verdrehen der Exzenterscheibe 67 führt die Trägerwelle 67 eine
Längsbewegung aus. Durch Rastpunkte 87 in der Exzenterscheibe 85
ist die Längsbewegung an vorzugsweise drei Punkten einrastbar.
Die einrastbaren Punkte in der Längsbewegung bilden die Transportposition
61, die Sollposition 60 und die Arbeitsposition 62.
An der Trägerwelle 67 ist weiter ein Dreharm 92 befestigt. Der
Dreharm 92 ist so von einem Bügel 90 geführt, daß der Dreharm
92 die Rotation der Trägerwelle 67 führt und die Längsbewegung
der Trägerwelle 67 frei läßt. Der Bügel 90 ist mittels einer
Rotationsjustiervorrichtung 93 verschiebbar.
Der Umlenkarm 82 ist mittels einer Drehachse 83 gelenkig am
Montagearm 3 befestigt. Auf den Umlenkarm 82 wirkt die Kraft
eines federnden Elementes 80a, das mittels einer Kraftjustiervorrichtung
81 vorgespannt ist. Die Kraft wird an der Drehachse
83 umgelenkt und vom Umlenkarm 82 über den Stift 68 auf die
Trägerwellen 67 übertragen.
Fig. 3b zeigt die Aufsicht einer Detaildarstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels zum Bestückungskopf 9. In diesem Ausführungsbeispiel
ist das Kraftelement 8 als motorischer Antrieb 80b
ausgeführt. Die Kraft des Kraftelementes 8 ist dabei proportional
zu der dem Kraftelement 8 zugeführten Leistung. Der motorische
Antrieb 80b bewegt einen Hubarm 89. Der Hubarm 89 ist
von einem Linearführungssystem 11 geführt und ist parallel zur
Drehachse 63 verschiebbar. Das Linearführungssystem 11 besteht
aus einer Hubführungswelle 88b und einem Hubtrieb 88a. Der
Hubtrieb 88a wird vom motorischen Antrieb 80b angetrieben. Der
Hubarm 89 trägt ein Kopfrotationslager 67 auf dem die Trägerwelle
67 drehbar gelagert ist. Die Rotation des Trägerwelle 67
geschieht über einen Rotationsmotor 93b der an dem Hubarm 89
befestigt ist und den Bügel 77 verschiebt.
Für den Bestückungsvorgang ist das Substrat 44 auf der Arbeitsfläche
44 des Verschiebetisches 4 aufgelegt. Der Komponent 68
ist an der Aufnahmefläche 65 des Bauteilträgers 6 durch Vakuum
gehalten. Der Montagearm 3 ist in der Justierposition 31, der
Bauteilträger 6 in der Sollposition 60. Die Oberfläche des
Substrates 44 wird mittels der Höheneinstellvorrichtung 7 in die
untere Sollposition 60b des Bauteilträgers 6 gebracht. Die Bestückungsstelle
des Substrates 44 wird durch Verfahren des Verschiebetisches
4 unter das Gesichtsfeld des Mikroskopes 50 mit
der unteren optischen Achse 54 gefahren. Die Unterseite des
Komponenten 68 ist im Gesichtsfeld mit der oberen optischen
Achse 53 im Mikroskop sichtbar. Die Balance der Beleuchtung 55
wird auf optimale Sichtbarkeit der beiden Gesichtsfelder abgeglichen.
Durch Feinverschieben des Verschiebetisches 4 und Einstellen
der Rotationsjustiervorrichtung 93 wird die Unterseite des
Komponenten 68 mit der Bestückungsstelle des Substrates 44 zur
Deckung gebracht. Nach dem Justiervorgang wird der Bauteilträger
6 in die obere Transportposition 61a gebracht und der Montagearm
3 in die Montageposition 32 gebracht. Der Komponent 68 liegt
exakt über der Bestückungsstelle des Substrats 44. Der Bauteilträger
6 wird erst in die untere Sollposition 60b, dann in die
untere Arbeitsposition 62b gebracht und der eigentliche Montageprozeß
durchgeführt.
Claims (8)
1. Einrichtung zum Positionieren und Aufbringen eines Komponenten
(68) auf ein Substrat (44), wobei an einer Konsole (2)
eine optische Positioniervorrichtung (5), eine Beleuchtung
(56) und ein Montagearm (3) befestigt sind, und ein Verschiebetisch
(4) vorgesehen ist, wobei am Montagearm (3) ein
Bestückungskopf (9) mit einem Bauteilträger (6) mit einer
Aufnahmefläche (65) vorgesehen ist und der Montagearm (3)
eine Justierposition (31) und eine Montageposition (32) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Bauteilträger (6) mit einer Rotationsvorrichtung (10) gekoppelt ist und der Bauteilträger parallel zur Aufnahmefläche (65) des Komponenten (68) rotierbar ist,
- - der Bauteilträger (6) mit einem senkrecht zur Aufnahmefläche (65) des Komponenten (68) bewegbaren Linearführungssystem (11) gekoppelt ist,
- - der Bauteilträger mit einem Kraftelement (8) das in der Montageposition (32) mit einer justierbaren Anpreßkraft auf den Komponenten (68) einwirkt, kraftschlüssig verbunden ist,
- - eine Höheneinstellvorrichtung (7) vorgesehen ist, mittels derer der Abstand zwischen der Aufnahmefläche (65) in der Montageposition (32) und dem Komponenten (68) auf dem Verschiebetisch justierbar ist,
- - ein Halteanschlag (35), auf dem Montagearm (3) in der Montageposition (32) aufliegt, mit fixem Abstand zu Montageposition (32) vorgesehen ist,
- - die Beleuchtung (56) wenigstens zwei Lichtquellen (56a, 56b) aufweist, deren Lichtintensität individuell justierbar ist.
2. Rotationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationsvorrichtung (10) unabhängig von der Bewegung
des Linearführungssystems (11) geführt ist.
3. Linearführungssystem (11) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Linearführungssystem (11) unabhängig von der Bewegung
der Rotationsvorrichtung (10) geführt ist.
4. Kraftelement (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kraftelement (8) ein motorischer Antrieb (80b) mit durch
Energiezufuhr regelbarer Krafteinwirkung ist.
5. Kraftelement (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kraftelement (8) ein durch Vorspannung einstellbares
federndes Element (80a) ist.
6. Höheneinstellvorrichtung (7) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Arbeitsplatte (40) senkrecht zum Verschiebetisch (4)
verschiebbar angeordnet ist.
7. Höheneinstellvorrichtung (7) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Konsole (2) an Höhenstreben (70) senkrecht zum
Verschiebetisch verschiebbar ist.
8. Halteanschlag (35) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltekraft für den Montagearm (3) in der Montageposition
(32) schaltbar ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH92195 | 1995-04-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19610294A1 true DE19610294A1 (de) | 1996-10-10 |
Family
ID=4198269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19610294A Withdrawn DE19610294A1 (de) | 1995-04-03 | 1996-03-15 | Einrichtung zum Positionieren und Aufbringen von elektronischen Bauteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |