DE19804757A1 - Verfahren zum Ausbilden einer ebenen Haltefläche an mindestens einer der Seiten elektrischer Bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer ebenen Haltefläche an mindestens einer der Seiten elektrischer Bauelemente, insbesondere SMD-Bau­ elemente.

Leiterplatten werden heutzutage üblicherweise durch die SMD-Technik (SMD = Surface Mounted Devices) mit elektrischen Bauelementen wie Spulen, Wider­ ständen, Kondensatoren, Dioden, Transistoren, integrierten Schaltungen und der­ gleichen bestückt. Bei der SMD-Technik werden die Bauelemente vor dem Verlöten mit Lötpaste oder nichtleitendem Kleber auf der Leiterplatte fixiert, wobei ihre Anschlußflächen mit den Leiterbahnen der Leiterplatte in Berührung kommen. Anschließend wird die Leiterplatte gewendet und die Bauelemente durch Schwallöten an ihr verlötet. Das Bestücken der Leiterplatten mit den Bau­ elementen erfolgt manuell oder automatisch durch Bestückungshilfen wie bei­ spielsweise Saugpipetten oder Greifer. Die Bestückungshilfen entnehmen das Bauelement einem Vorratsmagazin oder einer Verpackung, halten es während des Bestückens an einer seiner Seiten und plazieren es auf der Leiterplatte.

Bei einigen Bauelementtypen wie beispielsweise Spulen, Widerständen, oder Dioden besteht das Problem, daß sie aufgrund ihres Aufbaus und der damit ver­ bundenen äußeren Form teilweise keine ebenen Flächen besitzen. So werden bei Spulen die Seiten teilweise durch die um den Spulenkern gewickelten Spulen­ drähte gebildet. Bei einem derartigen Oberflächenverlauf an den Seiten des Bauelementes kann die Bestückungshilfe das Bauelement während des Be­ stückens nur durch besondere Maßnahmen wie beispielsweise bei Saugpipetten durch das Anlegen vergleichsweise hohen Unterdrucks halten. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, an mindestens einer der Seiten des elektri­ schen Bauelementes durch Kleben ein ebenes Material wie eine ebene Halte­ platte zu befestigen, die als Haltefläche dient, an der die Bestückungshilfe das Bauelement halten kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise an mindestens einer der Seiten einer großen Anzahl elektrischer Bau­ elemente jeweils eine ebene Haltefläche ausgebildet werden kann.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge­ löst, daß ein elastisches Trägerband mit mehreren entsprechend der Kontur der Bauelemente ausgeformten Vertiefungen mit ebenen Böden vorgesehen wird, daß jede der Vertiefungen zumindest teilweise mit einer sich auf deren ebenen Boden verteilenden, aushärtbaren Vergußmasse befüllt wird, daß jedes Bauele­ ment in die mit Vergußmasse befüllte Vertiefung eingelegt wird und dabei mit seiner mit einer ebenen Haltefläche zu versehenden Seite in die Vergußmasse eintaucht, und daß nach dem Aushärten der Vergußmasse gegen die Rückseite des Bodens gedrückt wird, wobei sich das Bauelement gemeinsam mit der an seiner mindestens einen Seite anhaftenden Vergußmasse aus der Vertiefung des elastischen Trägerbandes löst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der Erfindung wird zum Ausbilden der ebenen Haltefläche das elektrische Bauelement in eine der am Trägerband ausgeformten Vertiefungen eingelegt, die zuvor mit der aushärtbaren Vergußmasse befüllt worden ist. Dabei taucht das Bauelement mit seiner mit der ebenen Haltefläche zu versehenden Seite in die Vergußmasse ein. Während des Aushärtens nimmt die Vergußmasse die Form des von ihr ausgefüllten Bereiches der Vertiefung an, also auch die ebene Aus­ bildung des Bodens der Vertiefung. Sobald die Vergußmasse ausgehärtet ist, wird das elektrische Bauelement aus der Vertiefung gelöst, indem gegen die Rückseite des Bodens gedrückt wird. Die ausgehärtete, am elektrischen Bauelement an­ haftende Vergußmasse ist in dem Bereich, der vor dem Ausdrücken des Bauele­ mentes aus der Vertiefung den ebenen Boden berührte, entsprechend dessen Oberflächenverlauf flach ausgebildet und dient bei dem elektrischen Bauelement als Haltefläche. Durch Verwendung des mit mehreren Vertiefungen versehenen Trägerbandes ist es möglich, eine große Anzahl elektrischer Bauelemente auf einfache Weise mit ebenen Halteflächen zu versehen.

Je nach Ausgestaltung der Seitenwände der Vertiefung ist es ferner möglich, zu­ sätzliche Seiten des elektrischen Bauelementes mit ebenen Flächen zu versehen, an denen das Bauelement beispielsweise mit Hilfe eines Greifers erfaßt werden kann.

Besonders von Vorteil ist es, wenn bei dem Verfahren nach dem Befüllen jeweils einer der Vertiefungen das Bauelement in die befüllte Vertiefung eingelegt wird, so daß ein getaktetes Befüllen und Einsetzen des Bauelementes in die Vertiefung möglich ist. Andererseits ist es auch denkbar, mehrere Vertiefungen gleichzeitig mit der Vergußmasse zu befüllen und anschließend eine entsprechende Anzahl elektrischer Bauelemente in die Vertiefungen einzulegen.

Das Material des Trägerbandes sollte sich möglichst nicht mit der Vergußmasse verbinden, damit das Bauelement ohne Beschädigung der an diesem haftenden ausgehärteten Vergußmasse aus der Vertiefung gelöst werden kann. Als Träger­ band eignet sich ein aus einem elastischen Kunststoff-, Gummi- oder Silikonma­ terial gefertigtes Blisterband, bei dem die Vertiefungen entsprechend der Kontur des elektrischen Bauelementes ausgeformt sind. Zum Ausdrücken des elasti­ schen Bauteils aus der Vertiefung wird eine Ausdrückstation mit abgerundetem Stempel verwendet. Der Stempel ist gegenüber der den Öffnungen der Vertiefun­ gen entgegengesetzten Rückseite des Transportbandes angeordnet und drückt den elastischen Boden in Richtung der Öffnung der Vertiefung, wodurch sich das elektrische Bauelement aus der Vertiefung löst. Die vor dem Einlegen des Bau­ elementes in die Vertiefung eingebrachte Vergußmasse wird beispielsweise mit Hilfe einer Dosiereinrichtung exakt positioniert in die Vertiefung eingefüllt.

Als Vergußmasse werden nichtleitende Kunstharze eingesetzt, die vorzugsweise durch Bestrahlen mit UV-Licht schneller aushärten. Bei Verwendung derartiger durch UV-Licht aushärtender Vergußmasse wird ferner vorgeschlagen, ein aus einem transparenten Material, vorzugsweise einem Kunststoff bestehendes Trä­ gerband einzusetzen und das Aushärten der Vergußmasse in der Vertiefung durch Bestrahlen des Bodens der Vertiefung mit UV-Licht zu beschleunigen. Durch das Bestrahlen des Bodens mit UV-Licht wird sichergestellt, daß die Ver­ gußmasse zumindest teilweise vor dem Ausdrücken des elektrischen Bauele­ mentes aus der Vertiefung ausgehärtet ist, damit sich die später als Haltefläche dienende Kontur der am Bauelement anhaftenden Vergußmasse nicht während des Ausdrückens verformt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Trägerbands sind die Vertiefungen mit gleichbleibendem Abstand zueinander in Längsrichtung des Trägerbandes ausgebildet. Das Trägerband wird in seiner Längsrichtung zunächst an einer Bestückungsstation, in der die Bauelemente in die Vertiefungen eingelegt werden, und anschließend an einer Ausdrückstation vorbeigeführt, in der die Bauelemente aus den Vertiefungen gedrückt werden. Durch den gleichbleibenden Abstand der Vertiefungen können diese getaktet an der Bestückungsstation und an der Ausdrückstation vorbeigeführt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn am Trä­ gerband gleichfalls mit gleichbleibendem Abstand in Längsrichtung Trans­ portöffnungen ausgebildet sind, die zum Fördern mit einer mit Pins oder Trans­ portstacheln versehenen Transporteinrichtung in Eingriff kommen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird jedes Bauelement beim Ausdrücken aus der Vertiefung so in eine Verpackungsaufnahme gedrückt, daß die Seite des Bauelementes, an der die Vergußmasse anhaftet, frei zugänglich ist. Die so verpackten Bauelemente können einer Bestückungseinrichtung zuge­ führt werden, die das Bauelement problemlos an der an der Vergußmasse aus­ gebildeten Haltefläche aufnimmt. Vorzugsweise ist die Verpackungsaufnahme gemeinsam mit mehreren identischen weiteren Verpackungsaufnahmen an einem Verpackungsband ausgebildet, das an einer Ausdrückstation vorbeigeführt wird, die die Bauelemente aus den Vertiefungen des elastischen Trägerbandes in die Verpackungsaufnahmen drückt. Die so mit Bauelementen magazinierten Ver­ packungsbänder können anschließend in Bestückungsautomaten eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer SMD-Spule,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Abschnitts einer Ferti­ gungsstraße, bei dem nacheinander Spulen nach Fig. 1 in Vertie­ fungen eines elastischen Trägerbandes eingelegt werden,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das in Fig. 2 gezeigte Trägerband,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines sich an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitts der Fertigungsstraße, bei dem die Spulen aus den Vertiefungen gedrückt und verpackt werden, und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Spule mit ebener Haltefläche.

Fig. 1 zeigt eine SMD-Spule 10, die beispielsweise auf Leiterplatten von Fern­ sehern oder Computern verlötet wird. Die Spule 10 hat einen Spulenkörper 12 von dessen Unterseite 14 zwei Anschlußsockel 16 und 18 abstehen. Die An­ schlußsockel 16 und 18 sind jeweils an ihrer Unterseite mit einer leitfähigen Schicht versehen, die als Anschlußflächen für einen Spulendraht 20 dienen. Der Spulendraht 20 ist mit seinem einen Ende an der leitfähigen Schicht des An­ schlußsockels 16 befestigt, mehrfach um den Spulenkörper 12 gewickelt und mit seinem anderen Ende mit der leitfähigen Schicht des Anschlußsockels 18 leitend verbunden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Oberseite 22 der Spule 10 teilweise durch den Spulendraht 20 gebildet, so daß die Oberseite 22 einen unre­ gelmäßigen Oberflächenverlauf hat. Aufgrund des unregelmäßigen Oberflächen­ verlaufs der Oberseite 22 ist das Aufnehmen der Spule 10 beispielsweise mit Hilfe einer Saugpipette erschwert.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen ersten Abschnitt einer Ferti­ gungsstraße 30, entlang der ein aus transparentem Kunststoff gefertigtes elasti­ sches Trägerband 32 in eine vorgegebene Transportrichtung (vgl. Pfeil in Fig. 2) getaktet gefördert wird. Als erste Station ist an der Fertigungsstraße 30 eine Dosiereinrichtung 34 für eine aushärtbare Vergußmasse 36 angeordnet. In Transportrichtung gesehen nach der Dosiereinrichtung 34 ist mit vorgegebenem Abstand zu dieser eine Bestückungsstation 38 vorgesehen, an die sich zwei UV-Lichtquellen 40 und 42 anschließen, die über bzw. unter dem Trägerband 32 angeordnet ist. Nachdem das Trägerband 32 die UV-Lichtquellen 40 und 42 pas­ siert hat, wird es einem zweiten Abschnitt der Fertigungsstraße 30 zugeführt, der später unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert wird.

Das Trägerband 32 ist aus einem transparenten elastischen Kunststoff gefertigt und hat in Längsrichtung eine Vielzahl Vertiefungen 44, die mit gleichbleibendem Abstand zueinander im Trägerband 32 ausgeformt sind. Das Trägerband 32 wird während des Transportes so getaktet gefördert, daß immer eine der Vertiefungen 44 unter der Dosiereinrichtung 34, unter der Bestückungsstation 38 sowie im Strahlungsbereich der UV-Lichtquellen 40 und 42 angeordnet ist, wenn das Trägerband 32 während des taktbedingten Stops anhält. Die Vertiefungen 44 ha­ ben sowohl in Längsrichtung des Trägerbandes 32 als auch quer zu dieser eine etwa rechteckige Querschnittsform und besitzen jeweils einen rechteckförmigen ebenen Boden 46, wie Fig. 3 zeigt. Seitlich der in Längsrichtung ausgerichteten Vertiefungen 44, in Fig. 3 links dargestellt, sind Transportöffnungen 48 aus­ gebildet, die gleichfalls mit gleichbleibendem Abstand zueinander in Längsrich­ tung des Trägerbandes 32 an diesem ausgebildet sind. Die Transportöffnungen 48 kommen mit Transporteinrichtungen (nicht dargestellt) der Fertigungsstraße 30 in Eingriff, die das Trägerband 32 in Transportrichtung getaktet fördern.

Fig. 4 zeigt den sich an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt der Fertigungsstraße 30. Hierbei ist zu bemerken, daß das Trägerband 32 um 180° um seine Längsrichtung umgelenkt wurde, so daß die Öffnungen der Vertie­ fungen 44 nach unten zeigen. Das so gewendete Trägerband 32 wird einer Aus­ drückstation 50 zugeführt, an die sich in Transportrichtung gesehen eine Auf­ wickelstation (nicht dargestellt) für das Trägerband 32 anschließt.

Unter dem Trägerband 32 wird ein Verpackungsband 52 vorbeigeführt, das mit seiner Längsrichtung in Längsrichtung des Trägerbandes 32 ausgerichtet ist. Das Verpackungsband 52 hat wie das Trägerband 32 eine Vielzahl mit gleichblei­ bendem Abstand zueinander in Längsrichtung des Verpackungsbandes 52 aus­ gebildete Verpackungsaufnahmen 54. Der Abstand zwischen benachbarten Ver­ packungsaufnahmen 54 des Verpackungsbandes 52 entspricht dem Abstand zwi­ schen benachbarten Vertiefungen 44 des Trägerbandes 32. Das Verpackungs­ band 52 wird mit derselben getakteten Geschwindigkeit wie das Trägerband 32 gefördert, wobei die Verpackungsaufnahmen 54 zu den Vertiefungen 44 ausge­ richtet sind. Im Bereich der Ausdrückstation 50 liegt das Verpackungsband 52 mit der Unterseite seiner Verpackungsaufnahmen 54 auf einer parallel zum Träger­ band 32 verlaufenden Oberfläche 56 so auf, daß es mit geringem Abstand paral­ lel zum Trägerband 32 geführt ist. Nachdem das Verpackungsband 52 die Aus­ drückstation 50 passiert hat, wird es einer Aufwickeleinheit (nicht dargestellt) zu­ geführt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Fertigungsstraße 30 näher erläutert. In einem ersten Schritt wird in jede Vertiefung 40 von der Dosiereinrichtung 34 eine vorgegebene Menge aushärtbare Vergußmasse 36 eingefüllt. Während des ge­ takteten Transports des Trägerbandes 32 zwischen der Dosiereinrichtung 40 und der Bestückungsstation 38 verteilt sich die Vergußmasse 36 gleichmäßig auf dem Boden 46 der Vertiefung 44. Sobald eine der Vertiefungen 44 in der Be­ stückungsstation 38 anhält, legt die Bestückungsstation 38 eine Spule 10 in die Vertiefung 44 ein, wobei die Oberseite 22 der Spule 10 dem Boden 46 der Vertie­ fung 44 zugewandt ist. Anschließend werden die in die Vertiefungen 44 einge­ legten Spulen 10 vom Trägerband 32 an den UV-Lichtquellen 40 und 42 vorbeigeführt. Dabei wird die Vergußmasse 36 von dem durch das transparente Trägerband 32 fallenden UV-Licht bestrahlt, wobei die die Oberseite 22 der Spule 10 umschließende Vergußmasse 36 aushärtet. Danach wird das Trägerband 32 um 180° gewendet und der Ausdrückstation 50 (vgl. Fig. 4) zugeführt.

Die Ausdrückstation 50 hat einen Stempel 58, der entsprechend dem Boden 46 der Vertiefung 44 (vgl. Fig. 3) geformt ist. Sobald eine der Vertiefungen 44 mit eingesetzter Spule 10 in die Ausdrückstation 50 gelangt, senkt sich der Stempel 58 und drückt die Spule 10 aus der Vertiefung 44 des elastischen Trägerbandes 32 in die unter der Ausdrückstation 50 angeordnete leere Verpackungsaufnahme 54. Anschließend wird das Trägerband 32 der Aufwickelstation (nicht dargestellt) zugeführt, während parallel dazu das Verpackungsband 52 mit den darin verpackten Spulen 10, seinerseits in die Aufwickeleinheit (nicht dargestellt) gefördert wird.

Fig. 5 zeigt die Spule 10, nachdem sie die Fertigungsstraße 30 durchlaufen hat. Die Spule 10 hat auf ihrer Oberseite 22 und dem Übergang zu den Seitenflächen des Spulenkörpers 12 eine aus der ausgehärteten Vergußmasse 36 bestehende haubenförmige Ummantelung 60, die am Spulenkörper 12 und den Spulendrähten 20 anhaftet und die an dem Spulenkörper 12 anliegenden Windungen des Spulendrahtes 20 auf der Oberseite 22 der Spule 10 einbettet sowie die Seiten­ flächen des Spulenkörpers 12 teilweise umschließt. Auf der der Oberseite 22 abgewandten Seite der aus der Vergußmasse 36 bestehenden Ummantelung 60 ist die Ummantelung 60 entsprechend dem ebenen Verlauf des Bodens 46 der Vertiefung 44 flach ausgebildet. Dieser ebene Flächenabschnitt 62 der Ummante­ lung 60 dient für den späteren Bestückungsvorgang als Haltefläche für die Be­ stückungshilfen.

Anstelle der Spulen 10 können auch andere SMD-Bauelemente wie Widerstände, Dioden und ähnliches, die keine ebenen Seitenflächen besitzen, in der oben be­ schriebenen Weise mit einer ebenen Haltefläche versehen werden. Zu diesem Zweck müssen die Vertiefungen 44, die Verpackungsaufnahmen 54 und der Stempel 58 entsprechend angepaßt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Ausbilden einer ebenen Haltefläche an mindestens einer der Seiten (22) elektrischer Bauelemente (10), insbesondere SMD-Bauelemen­ te, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Trägerband (32) mit meh­ reren entsprechend der Kontur der Bauelemente (10) ausgeformten Vertie­ fungen (44) mit ebenen Böden (46) vorgesehen wird, daß jede der Vertie­ fungen (44) zumindest teilweise mit einer sich auf deren ebenen Boden (46) verteilenden, aushärtbaren Vergußmasse (36) befüllt wird, daß jedes Bau­ element (10) in die mit Vergußmasse (36) befüllte Vertiefung (44) eingelegt wird und dabei mit seiner mit einer ebenen Haltefläche zu versehenden Seite (22) in die Vergußmasse (36) eintaucht, und daß nach dem Aushärten der Vergußmasse (36) gegen die Rückseite des Bodens (46) gedrückt wird, wobei sich das Bauelement (10) gemeinsam mit der an seiner mindestens einen Seite (22) anhaftenden Vergußmasse (36) aus der Vertiefung (44) des elastischen Trägerbandes (32) löst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Befül­ len jeweils einer der Vertiefungen (44) das Bauelement (10) in die befüllte Vertiefung (44) eingelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trä­ gerband (32) aus einem transparenten Material, vorzugsweise einem Kunststoff besteht, und daß das Aushärten der Vergußmasse (36) durch Bestrahlen des Bodens (46) mit UV-Licht beschleunigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (44) mit gleichbleibendem Abstand zueinander in Längsrich­ tung des Trägerbandes (32) ausgebildet sind, und daß das Trägerband (32) zum Einlegen der Bauelemente (10) in die Vertiefungen (44) in seiner Längsrichtung zunächst an einer Bestückungsstation (38), in der die Bau­ elemente (10) in die Vertiefungen (44) eingelegt werden, und anschließend an einer Ausdrückstation (50) vorbeigeführt wird, in der die Bauelemente (10) aus den Vertiefungen (44) gedrückt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Trägerbandes (32) mehrere, mit gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Transportöffnungen (48) ausgebildet sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bauelement (10) beim Ausdrücken aus der Vertiefung (44) so in eine Verpackungsaufnahme (54) gedrückt wird, daß die Seite (22) des Bauelementes (10), an der die Vergußmasse (36) anhaftet, frei zugänglich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ packungsaufnahme (54) gemeinsam mit mehreren identischen weiteren Ver­ packungsaufnahmen (54) an einem Verpackungsband (52) ausgebildet ist, das an einer Ausdrückstation (50) vorbeigeführt wird, die die Bauelemente (10) aus den Vertiefungen (44) des elastischen Trägerbandes (32) in die Verpackungsaufnahmen (54) drückt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektrische Bauelement eine Spule (10), vorzugsweise eine SMD-Spule ist.