DE202014010550U1

DE202014010550U1 - Verbessertes System und Verfahren zur Herstellung flexibler laminierter Leiterplatten

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Publication number: DE202014010550U1
Application number: DE202014010550.2U
Authority: DE
Original assignee: Duetto Integrated Systems Inc
Current assignee: Duetto Integrated Systems Inc
Priority date: 2013-02-16
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: KR20150138189A; WO2014127377A1

Abstract

Registrierungssystem zum Bonden eines Starrflex-Plattengeleges aus mehreren Laminatelementen in einer gewählten Stapelorientierung, wobei das System Folgendes aufweist: ein erstes optisches Messsystem zum Aufnehmen des Plattengeleges, zum Abbilden von Teilen des Plattengelegs und zum Ermitteln eines ersten Referenzorientierungsdatensatzes des Plattengeleges relativ zu einer erwünschten Orientierung des Plattengeleges; ein Computerbetriebssteuersystem zum Ermitteln eines erforderlichen Korrekturfaktors zwischen dem ermittelten ersten Referenzorientierungsdatensatz für das genannte Gelege und der erwünschten Orientierung des Plattengeleges und ein stiftloses Ausrichtungs- und Positionierungssystem zum Erhalten der erforderlichen Korrekturfaktorpositionierungsanweisungen vom Computerbetriebssteuersystem und zum Positionieren jedes Plattengeleges von einer oberen Position auf die gewünschte Orientierung während eines Bondens des Plattengeleges.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes System und Verfahren zur Herstellung flexibler laminierter Leiterplatten. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Herstellen flexibler laminierter Leiterplatten (PCB) mit manuellen und automatisierten optischen stiftlosen und teilweise stiftlosen gebondeten Layup-Merkmalen vor, welche Ausrichtungsfehler bei der Herstellung minimal halten.
Aus dem Stand der Technik ist ein Prozess zur Herstellung starrer gedruckter elektronischer Schaltungen bekannt, einschließlich Mehrlagenschaltungen, durch endotherme Induktionsheizung, wie in der PCT/IT2003/000403 von Ceraso et al. (veröffentlich als WO 2004/103042 ) [das Ceraso-System] offenbart, deren vollständiger Inhalt durch Bezugnahme hierin eingebunden ist. Während der Verarbeitung wird ein ferromagnetischer Kern mit einer Wechselstromwicklung nahe der endothermen Heizmatte positioniert und induziert in den Kupferlagen ein induktives Feld zum Erwärmen der Heizmatte (die Kunstharzflächengebilde beinhaltet (auch allgemein als „Prepreg” bekannt)) und zum Laminieren der einzelnen Lagen miteinander. Die von dieser Druckschrift bereitgestellte Lösung umgeht mehrere bekannte Nachteile der aus dem Stand der Technik offenbarten Heizmethoden zum schnellen Herstellen von Mehrlagenlaminaten und wurde infolgedessen von der Industrie weithin übernommen. Leider ist der Ceraso-Prozess zwar schneller, es gelingt ihm aber überhaupt nicht, die Genauigkeit zu verbessern, und er bewirkt häufig höhere qualitätssicherungsbedingte Verluste, deren Kosten oftmals höher sind als die Effizienzgewinne durch die Geschwindigkeitsverbesserung.
Außerdem ist erkannt worden, dass starre und flexible Mehrlagen-Leiterplatten (FSB) mit Stifttyp-Registrierungssystemen hergestellt werden können, um die Integration einer fertiggestellten FSB in eine komplexe Geometrie (z. B. ein Kameragehäuse) zu ermöglichen. FSB werden gewöhnlich mit Stiften durch leitende Lagen verbunden und flexible Teile stehen (während des Layups) seitlich aus der Ebene einer starren Leiterplatte (parallel dazu) vor, so dass der FSB-Teil (nach der Verarbeitung) sich an einem Rand einer starren Leiterplatte biegt. Beispiele für diese Bauweise werden im „Printed Circuits Handbook", 6 th Edition", by Clyde F. Coombs, Jr., K. 65, Seiten 65.1–65.10, genannt, dessen vollständiger Inhalt durch Bezugnahme hierin eingebunden ist.
Leider gibt es bei den beiden oben erwähnten konventionellen Bauweisen Probleme mit systemimmanenten Fehlern, Fehlausrichtung und Ineffizienzen, besonders bei Verwendung von Layup-Verfahren des Stifttyps.
Die verwandten Erfindungen der Anmelderin in dem am 22. November 2011 erteilten US-Patent Nr. 8,051,121 mit dem Titel „Improved System for Manufacturing Laminated Circuit Boards” sehen weitere Verbesserungen unter Verwendung computerisierter prozessorverknüpfter optischer Systeme zur korrigierenden Ausrichtung zur optimierten Stapelorientierung vor und schließen des Weiteren die Notwendigkeit für Layups des Stifttyps aus und schließen viel mehr die mechanisch bedienten Systeme dafür ein. Der gesamte Inhalt von US 8,051,121 ist durch Bezugnahme hierin eingebunden. Zu anderen verwandten Erfindungen der Anmelderin für weitere optische Genauigkeit zählt die am 26. November 2013 erteilte US 8,594,983 und ist ebenfalls durch Bezugnahme hierin eingebunden.
Weitere verwandte Erfindungen der Anmelderin in der US-Patentanmeldung der Seriennummer 12/377,268 mit dem Titel „Bond Head Assembly and System” sehen weitere Verbesserungen für das automatisierte und ausgerichtete elektromagnetische Bonden von Leiterplatten vor. Der vollstänige Inhalt von US 12/377,268 ist durch Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit eingebunden.
Es versteht sich, dass die verwandten Erfindungen der Anmelderin ein optisches Ausrichtungssystem mit Prozessorsteuerung und ein automatisiertes Bondingsystem, das Regionen von Plattengelegen, wie in den jeweiligen Referenzdokumenten besprochen, bonden kann, beinhalten.
In Kombination sehen die oben erwähnten Erfindungen der Anmelderin eine befähigende Unterstützung für personenbediente und automatisierte optische Ausrichtungssysteme zur Herstellung und zum Bonden von laminierten Leiterplatten vor.
In 1, auf die nun Bezug genommen wird, wird ein konventioneller verstifteter Layup-Prozess für starrflexible Leiterplatten 200 besprochen. Wie gezeigt werden mehrere außenliegende (um den Umfang, wie gezeigt) und innenliegende (innere, wie gezeigt, in zwei Sätzen zu je vier) Stifte 201 gezeigt. Konventionell schaffen diese Stifte 201 eine Anzahl von Nachteilen, wie unten besprochen wird. Für jede besondere aufgebaute PCB und FSB müssen einander gegenüberliegende obere und untere Laminierplatten 202A, 202B speziell angefertigt werden, selbst für eine einmalige Benutzung, und müssen zwischen Benutzungen gelagert werden. Dazwischen wird eine obere und eine untere Kupferfolienlage 203A, 203B, die einander entgegengesetzt sind, bereitgestellt, die zur Ausrichtung auf die Stifte 201 auch speziell gestanzt sind. Dazwischen sind auch kunststoffimprägnierte Klebebögen (Prepregs), 204A, 204B, starre Platten 205A, 205B und Abdeckfolien 207A, 207B. Im Inneren all dessen befindet/befinden sich (eine) flexible Schaltungslage(n) 208. Es versteht sich, dass die Flexschaltungslage 208 mehrere Flexschaltungslagen beinhalten kann und mit einem starren Außenteil gezeigt wird. Alle sind wie in 1 gezeigt angeordnet. Die Begriffe Prepreg, Flex und Abdeckfolie werden vom Fachmann in der konventionellen Technik verstanden.
Infolgedessen erfordert ein konventioneller verstifteter Starrflex-Layup-Prozess 200 mindestens die notierten Schritte, einschließlich: (1) Stanzen von oberen und unteren Laminierplatten für alle Stiftpositionen, (2) Stanzen von oberen und unteren Folien an allen Stiftpositionen, (3) Stanzen von oberen und unteren Prepregs an allen Stiftpositionen, (4) Stanzen von oberen und unteren starren Platten an allen Stiftpositionen, (5) Stanzen von oberen und unteren Abdeckfolien an allen Stiftpositionen und (6) Stanzen der Flexlage(n), was das Stanzen an allen Stiftpositionen erfordert, damit alle Stifte 201 zur Ausrichtung vollständig durch das gesamte Gelege 200 hindurchgeführt werden können. So wird die gesamte Anordnung 200 als ein Plattengelege verstanden und beinhaltet die Stifte, Laminierplatten und alle Komponenten.
Der konventionelle verstiftete Starrflex-Layup-Prozess 200 schafft eine Anzahl von Nachteilen, die gut verstanden werden. Dazu zählen unter anderem: (1) alle Löcher müssen in alle Materialien einzeln fehlerfrei gestanzt oder gebohrt werden und das erfordert zusätzliche Zeit, da jede Lage genau gestanzt oder gebohrt werden muss. Die Ausrichtung sämtlicher Lochvorbereitungen ist daher bei flexiblen und starren Lagen von entscheidender Bedeutung und führt zu beträchtlichen Verlusten durch die qualitätssicherungsbedingte Vor- und Nachbearbeitung.
Außerdem (2) müssen Laminierungsbefestigungen speziell angefertigt werden, jede spezifisch für eine Schaltung eines jeweiligen Arbeitsstückes und dies erfordert, dass Hersteller mehrere spezifische Laminierungsspannvorrichtungen erstellen und dann behalten/aufbewahren. Des Weiteren müssen (3) bei der Verarbeitung mit Außenlagenfolien alle Löcher vor den abschließenden Layups gesetzt werden – dies erfordert zusätzliche Zeit. Viertens (4) müssen alle Prepreg-Lagen vor dem abschließenden Layup zusätzliche für Laminierungsstifte angefertigte Durchgangslöcher haben. Fünftens (5) müssen alle Abdecklagen Durchgangslöcher oder von Verstiftungsbereichen weggeschnittenes Material haben, was zusätzliche Planung, Abläufe und Zeit- und Materialvergeudung bedingt. Sechstens (6) müssen nach einem Laminierungszyklus für eine FSB nach dem inneren Bonden alle Stifte von Hand aus dem Laminierungsbuch (der Anordnung selbst) herausgeklopft werden, um die gewünschte laminierte Starrflex-Leiterplatte abzubauen und abzunehmen.
Zusammengefasst erfordert der aktuelle Prozess vom „Stand der Technik”, dass Stifte in der Nähe von Designmerkmalen platziert werden, um die Lagen während des FSB-Montageprozesses zu fixieren (siehe 1). Diese Stifte werden auch zum Minimieren und Beschränken der Bewegung der verschiedenen Lagen während des Laminierungspresszyklus, bei dem alle Lagen zu einer einzelnen Konstruktionseinheit laminiert werden, verwendet. Zwar wird dieser FSB-Prozess schon seit vielen Jahren verwendet und die Verwendung speziell für Starrflex-Konstruktionen ist weit verbreitet, er hat aber bedeutende Nachteile, welche die vorliegende Erfindung anspricht. Zu diesen Nachteilen zählt, dass der bestehende Prozess von Hand durchgeführt werden muss. Er lässt sich nicht leicht automatisieren und wurde noch nicht automatisiert. Der Prozess ist aufwendig und kostspielig. An jeder Stiftposition muss in jeder Lage aus starrem Material, flexiblem Material, Abdeckmaterial, Prepreg (Epoxidharzfolie im trockenen oder „B”-Zustand), Klebelaminat, Kupferfolie, Trennplatten und Laminierplatten ein Loch gebohrt, gestanzt oder gelasert (mit Laser hergestelltes Loch) werden. Löcher in allen diesen Materialien genau zu positionieren ist ein beträchtliches Unterfangen und oft gibt es Fehler, die den Verlust einer vollständigen Leiterplatte erfordern. Weil die Stifte mit dem Prepreg-Epoxidharz, den Bondmaterialien und den Klebstoffen in Kontakt sind, lassen sich die Stifte nur schwierig entfernen und können eine PCB (gedruckte Schaltung) beim Versuch, die Stifte zu entfernen, beschädigen. Die Stifte müssen gereinigt werden, um wiederverwendet zu werden. Die Stifte sind abnutzungsanfällig und müssen ersetzt werden. Abgenutzte Stifte können zu Ungenauigkeiten bei der Lagenregistrierung führen. Die unten beschriebene Erfindung der Anmelderin hebt diese Nachteile auf und ermöglicht einem PCB-Hersteller die effizientere Produktion starrflexibler, flexibler und starrer gedruckter Schaltungen. Dieser neue Prozess wird auch die Nutzung einer Automatisierung, falls erwünscht, zur weiteren Verbesserung der Herstellungseffizienz und/oder Genauigkeit der Lagenregistrierung zulassen.
Daher haben die konventionellen Techniken beträchtliche betriebliche und daher finanzielle Nachteile. Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein verbessertes System und Verfahren zur Herstellung flexibler laminierter Leiterplatten (FSB). Des Weiteren besteht auch ein Bedarf für die Bereitstellung einer verbesserten Prozesseffizienz bei der Herstellung von flexiblen Leiterplatten (FSB), die für einen optischen oder Stifte verwendenden Layup-Prozess ausgelegt werden können.
Darauf eingehend wird jetzt anerkannt, dass eine optische Ausrichtung von FSB und Innenbereichsbonden (durch induktive oder thermische Bonder) in ein manuelles Ausrichtungssystem oder wahlweise in ein automatisiertes Ausrichtungs- und Zielmarkensystem mit verbesserter Effizienz integriert werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes System und Verfahren zur Herstellung flexibler Leiterplatten (FSB) unter Verwendung optischer Ausrichtungs- und diverser Bondingsysteme. Ein optisches Ausrichtungssystem ist vorgesehen, eine bevorzugte Anordnung wird als ein automatisiertes stiftloses Bondingsystem (PBS) zum sicheren Greifen, Ausrichten, Übertragen und Festspannen, Bonden und Bewegen einer gebondeten FSB unter Einsatz von Mehrachsenorientierung ermöglicht. Ein alternatives manuelles optisches Ausrichtungs- und Bondingsystem ist vorgesehen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Registrierungssystem zum Bonden eines Plattengeleges aus mehreren Laminatelementen in einer gewählten Stapelorientierung vor, wobei das System Folgendes aufweist: eine erste optische Messeinrichtung zum Aufnehmen des Geleges, zum Abbilden von Teilen des Geleges und zum Ermitteln eines ersten Referenzorientierungsdatensatzes des Geleges relativ zu einer erwünschten Orientierung des Geleges, eine Computerbetriebssteuersystemeinrichtung zum Ermitteln eines erforderlichen Korrekturfaktors zwischen dem ermittelten ersten Referenzorientierungsdatensatz für das Gelege und der erwünschten Orientierung des Geleges und eine stiftlose Ausrichtungs- und Positionierungseinrichtung zum Erhalten der erforderlichen Korrekturfaktorpositionierungsanweisungen vom Computerbetriebssteuersystem und zum Positionieren jedes Geleges von einer oberen Position auf die gewünschte Orientierung während eines Bondens des Geleges.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Registrierungssystem vorgesehen, das ferner Folgendes aufweist: eine Einrichtung zum induktiven Bonden wenigstens eines ersten Geleges in der erwünschten Orientierung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Registrierungssystem vorgesehen, wobei: die stiftlose Ausrichtungs- und Positionierungseinrichtung jedes Gelege gemäß einer Vierachsenorientierung positioniert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Registrierungssystem vorgesehen, wobei: die stiftlose Ausrichtungs- und Positionierungseinrichtung eine Vorausrichtungs-Ladestation, mehrere Bildkameras an der Vorausrichtungs-Ladestation, wobei die mehreren Bildkameras eine Vorausrichtung eines Geleges ermöglichen, eine Greiferanordnung wenigstens ein Vakuumplattensystem einsetzt, ein Nockeneinstellungssystem, das zur Einstellung relativ zu dem Vakuumplattensystem bewegbar ist, und ein Bewegungssensorsystem zum Greifen und Positionieren jedes Geleges in der erwünschten Orientierung, so dass das Registrierungssystem die Verwendung für schnellen Ausrichtungs- und Bondbetrieb ermöglicht. Dies wird außerdem von der durch Bezugnahme eingebundenen Offenbarung der Anmelder von US 8,065,121 unterstützt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum stiftlosen Bonden eines Plattengeleges in einer erwünschten Ausrichtung vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer ersten optischen Messeinrichtung zum Aufnehmen des Geleges, Abbilden von Teilen des Geleges und Identifizieren von wenigstens zwei Bildzielmarken für die Ausrichtung, Ermitteln eines ersten Referenzorientierungsdatensatzes für jedes Gelege, Bereitstellen einer Computerbetriebssteuersystemeinrichtung zum Ermitteln eines erforderlichen Korrekturfaktors zwischen einem ermittelten ersten Referenzorientierungsdatensatz für jedes Gelege und der erwünschten Orientierung während einer Nutzung des Verfahrens, Bereitstellen einer stiftlosen Ausrichtungseinrichtung zum Erhalten der erforderlichen Korrekturfaktorpositionierung als Bewegungsanweisung vom Computerbetriebssteuersystem, Positionieren jedes Geleges von einer oberen Position auf die gewünschte Orientierung auf Basis des erforderlichen Korrekturfaktors und Einspannen desselben in einer Bondposition und Bonden von wenigstens einem Teil des Geleges.
Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit den Begleitzeichnungen gelesen wird, offensichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile bezeichnen.
1 ist eine erläuternde schematische Darstellung eines konventionellen verstifteten Starrflex-Layup-Systems, das eine Flexschaltung aufweist.
2 ist eine erläuternde schematische Darstellung eines Stift- und Bond-Starrflex-Layups.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Teilverstiftungs- und Bond-Portalvorrichtung für Starrflex-Leiterplatten mit optischer Ausrichtung in einer einzelnen Station.
4 ist eine Seitenansicht von 3.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer generischen Layup-Schablone, die mit der Teilverstiftungs- und Bond-Portalvorrichtung für starrflexible Leiterplatten in 3 verwendet wird, mit Drehgriffen und Stiften zum Festhalten eines angeordneten und aufgebauten Geleges.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Layup-Schablone in 5, die mit einem Plattengelege (als ein Stück gezeigt) mit oberen und unteren Bondschablonen verwendet wird.
7 ist eine Bilderfolge der Entfernung einer Stiftblockbewegung beim Entfernen einer verbundenen starrflexiblen Leiterplatte.
8 ist ein Bild einer Bondingvorrichtung mit optischer Ausrichtung in einer einzelnen Station als manuelles Flex-Bondingsystem.
9 ist eine Großdarstellung eines Bondkopfs mit optischer Zielmarkenausrichtung.
9A bis 9C sind ein alternatives Bild einer Bondingvorrichtung mit optischer Ausrichtung in einer einzelnen Station als manuelles Flex-Bondingsystem.
9D ist eine andere perspektivische Ansicht einer Layup-Schablone wie der in 5 oder 6 gezeigten als ein Einzelplattengelege (als ein Stück gezeigt) mit oberen und unteren Bondingschablonen.
9E und 9F bieten eine Draufsicht von oben und eine perspektivische Ansicht einer Layup-Schablone wie der in 5 gezeigten, aber mit vier Drehgriffen und Stiften zum Lösen einer gebondeten Gelegeanordnung. 9E weist eine Anordnung in einer verstifteten Position auf.
9G bietet eine Großdarstellung eines oberen Bondkopfs wie in 9A mit mehreren Bondkopf- und Laserpointer- und optischen Systemen.
9H ist eine Großdarstellung eines Bondpunkts vor dem Bonden durch einen Bondkopf.
9I ist eine Draufsicht einer oberen und unteren Schablone, die Bondingdurchgangslöcher an inneren Bondstellen und Seitenausrichtungswerkzeuglöcher aufweist.
9J ist eine Draufsicht einer flexiblen oder starren Lage, die auch Kupferdurchgänge an inneren Verbindungsstellen an der oberen und unteren Lage sowie die Seitenausrichtungswerkzeuglöcher für die Stifte aufweist.
10 ist eine erläuternde schematische Darstellung eines optischen Starrflex-Bonding-Layups zur Verwendung in einem automatischen Ausrichtungssystem und einem automatisierten Bondingsystem.
11 ist ein beispielhaftes automatisiertes optisches Ausrichtungs- und Bondingsystem, das eine Eintrittsseite, eine (innere) Betriebsposition und eine Ausgabeseite nach Ausrichtung und Bonden aufweist.
12 ist ein weiteres beispielhaftes automatisiertes Ausrichtungs- und Bondingsystem, das eine Eintrittsseite, eine (innere) Betriebsposition und eine Ausgabeseite nach Ausrichtung und Bonden sowie eine Touchscreen-Eingabe für Eingabedaten (Überwachung und Tastenfeld usw.) ähnlich 11 aufweist.
Im Folgenden wird nun auf Ausführungsformen der Erfindung ausführlich Bezug genommen. In den Zeichnungen werden möglichst immer die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf die gleichen oder ähnliche Teile oder Schritte zu verweisen. Die Zeichnungen haben eine vereinfachte Form und sind nicht genau maßstabgerecht. Das Wort „koppeln” und ähnliche Begriffe bezeichnen nicht unbedingt direkte und unmittelbare Verbindungen, sondern beinhalten auch Verbindungen durch Zwischenelemente oder -vorrichtungen. Richtungsbezogene (auf/ab usw.) oder bewegungsbezogene (vor/zurück usw.) Begriffe werden möglicherweise nur der Einfachheit und Klarheit halber mit Bezug auf die Zeichnungen verwendet. Diese und ähnliche richtungsbezogene Begriffe dürfen nicht als den Patentumfang in irgendeiner Weise beschränkend ausgelegt werden. Es versteht sich auch, dass andere Ausführungsformen genutzt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und dass die ausführliche Beschreibung nicht in einem begrenzten Sinn zu verstehen ist und dass Elemente anders positioniert oder anderweitig wie in den angehängten Ansprüchen angegeben sein können, ohne dass Anforderungen der schriftlichen Beschreibung dafür erforderlich sind.
Verschiedene Vorgänge können auf eine Weise, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hilfreich sein kann, nacheinander als mehrere separate Vorgänge beschrieben werden; die Reihenfolge der Beschreibung darf aber nicht so ausgelegt werden, dass sie einschließt, dass diese Vorgänge von der Reihenfolge unabhängig sind.
Eine der vorliegenden Erfindungen ist eine Vorrichtung zum optischen Ausrichten und Positionieren eines starrflexiblen Plattengeleges. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist durch Einbindung durch Bezugnahme vorgesehen, wobei automatisierte Ausrichtungsprozessoren unter Verwendung eines X-Y-Y-Prozesses zur Ausrichtung optisch (über Positionierung einer optischen Zielmarkenerfassung und zur geeigneten Ausrichtung automatisch korrigierend) und für automatisiertes Innen- und Randbonden ausrichten können.
Es versteht sich auch, dass das Bonden, Schweißen, Befestigen oder Zusammenschweißen, wie hierin verwendet, als den Prozess des Zusammenschweißens einer FSB oder anderen Leiterplatte in mehreren Lagen darstellend erkannt wird, wie in der Technik anerkannt, so dass der Begriff Bonden/Schweißen nicht verhindert, dass thermische Heizpatronen als Ersatz für Induktionsbondköpfe verstanden werden. Es versteht sich, dass zum Bonden eine geeignete Temperatur eingesetzt wird und es sich versteht, dass diese allgemein unter 340°C ist und gewöhnlicher im Bereich von 240°C +/– 20°C liegt, ohne darauf beschränkt zu sein.
Mit Bezug auf 2 wird jetzt ein optischer Starrflex-Stift-Layup-Prozess 300 besprochen. Wie gezeigt, sind in dieser anfänglichen Phase keine Stifte vorgesehen, weder um den Außenrand noch im Inneren. Nichtspezialisierte (alternative Verwendung ermöglichende) obere und untere Laminierplatten 210A, 210B, die einander entgegengesetzt sind, sind nützlich für übliche PCB- und FSB-Konstruktionen. Dazwischen sind obere und untere Kupferfolienlagen 211A, 211B, die einander entgegengesetzt sind, vorgesehen, die ebenfalls ohne Stanzlöcher sind. Dazwischen sind auch kunststoffimprägnierte Klebefolien (Prepreg) 212A, 212B, ebenfalls ohne Stanzlöcher, und danach starre Platten 205A, 205B und Abdeckfolien 207A, 207B. Innerhalb all dieser befindet bzw. befinden sich (eine) flexible Schaltungslage(n) 208. Es versteht sich, dass die Flexschaltungslage 208 mehrere Flexschaltungslagen beinhalten kann. Alle sind wie in 2 gezeigt angeordnet. Die Begriffe Prepreg, Flex und Abdeckfolie sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
Infolgedessen erfordert ein Starrflex-Layup-Prozess 300 (ohne anfängliche Stifte) mindestens die angegebenen Schritte, einschließlich: (1) Bereitstellen von oberen und unteren Laminierplatten ohne Stiftpositionen, (2) Bereitstellen oberer und unterer Kupferfolien- und Prepreg-Lagen, (3) Stanzen oberer und unterer starrer Platten an ausgewählten Stiftpositionen, (4) Stanzen oberer und unterer Abdeckfolien an Stiftpositionen und (5) Stanzen der Flexlage(n), was das Stanzen an allen Stiftpositionen erfordert, damit Stifte (später zu sehen) zur Ausrichtung während des inneren Bondens vollständig durch das gewählte Gelege hindurchgeführt werden können. So wird die gesamte Anordnung 300 als ein teilweises Plattengelege ohne anfängliches Verstiften verstanden. Die Lagen werden an Ausrichtungswerkzeuglöchern verstiftet, dann in einem Bondingsystem mit optischer Ausrichtung (später zu sehen) für alle Komponenten an allen inneren Bondpads gebondet, wodurch die bereits angegebenen Bedenken erheblich beseitigt werden.
Die vorgeschlagenen Nachteile und Vorteile werden angegeben. Nachteilig ist, dass immer noch Ausrichtungslöcher benötigt werden, ihre Zahl ist aber erheblich reduziert (bis auf mindestens zwei) und jede Folie im Gelege erfordert daher, dass die minimale Zahl von Stiftausrichtungslöchern entsprechend gestanzt oder gebohrt wird, ebenfalls in einem sehr kritischen Ausrichtungsprozess. Ferner, als Vorteil bei System 300, werden Laminiereinspannvorrichtungen nicht speziell für einen besonderen Auftrag hergestellt und können für verschiedene anfängliche Schaltungsanordnungen verwendet werden. Gewöhnlich kann die Größe 18'' mal 24'' sein, es gibt aber keine Beschränkung für das vorliegende System. Als anhaltende Anforderung müssen alle Abdeckfolienlagen in Verstiftungsbereichen Durchgangslöcher oder Materialausschnitte haben. Das Ergebnis ist ein bedeutender Vorteil hinsichtlich Effizienz, Kostensenkung und Betriebsgeschwindigkeit.
In den 3 bis 5, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein optisch ausgerichtetes Bondingsystem 250 mit äußerer Stiftausrichtung vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist das System 250 als manuelles System des Portaltyps vorgesehen, andere automatisierte, computergesteuerte und optisch ausgerichtete Systeme (werden später besprochen) können aber vorgesehen werden, ohne vom Umfang und Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das System 250 beinhaltet eine Auflageplattform 251, die von Ständern 252 und Füßen 253 getragen wird, mit einem obenliegenden Träger (als ein Portal gezeigt) zum Tragen jeweiliger Bondkopfelemente 254, 254. Bondköpfe können hier Induktionsbondköpfe oder thermische Köpfe sein, wie an anderer Stelle hierin besprochen wird. Am oberen Portal ist eine optische Ausrichtungseinrichtung 255 (hier ein Laserpointer) nahe dem oberen Bondkopf 254 positioniert und bietet eine Offset-Laserausrichtung zum Bezeichnen jeweiliger innerer Bondstellen 258 für das Bonden. Eine starre Layup-Schablone 257 wird auf der Plattform 151 positioniert und mit ihr in einer X-Y-Gleitbeziehung gezeigt. Während einer Benutzung wird ein vollständiges Plattengelege auf der Layup-Schablone 257 zwischen jeweiligen Griffen positioniert und verstiftet und mit der optischen Ausrichtungseinrichtung 255 optisch ausgerichtet, wobei diesselbe auf jeweiligen Bondstellen 258 positioniert wird, wobei jeweilige einander entgegengesetzte Bondkopfelemente 254, 254 (hydraulisch, pneumatisch, manuell) betätigt werden, um mit der Gelegeplatte in Kontakt zu kommen und die jeweilige Bondstelle zu bonden. An der Ober- oder der Unterseite können mehrere Kopfelemente verwendet werden.
Die Layup-Schablone 257, wobei jetzt speziell auf 6 und 7 Bezug genommen wird, ist mit zwei Griffen zu sehen, die jeweils einen jeweiligen Stift 261 (in 6 wird nur einer gezeigt, in 5 zwei) haben. Eine untere Bondschablone 263, die jeweils mehrere Bondstellenöffnungen 258 und zwei Stiftöffnungen 262 hat, wird mit der Gelegeplatte 260 und einer oberen Bondschablone 263 geschichtet, um auf den Stiften 261 ausgerichtet auf der Layup-Schablone 257 festgehalten zu werden und von der Konstruktion der Schablone 257 fixiert und durch jeweilige Griffe entlang der Plattform 251 verschiebbar bedienbar gehalten zu werden. Wie zu sehen ist, ist an jeder Seite der Schablone 257 ein Griff 267 vorgesehen und kann in einer Schwenkbewegung (siehe Pfeil 7) betätigt werden, um zu veranlassen, dass sich jeweilige Stifte 261, 261 relativ zu den Rändern der Schablone 257 heben und senken und dadurch die Gelegeplatte 260 und die Bondschablonen 263 zur nichtbeschädigenden Entfernung aus der Schablone 257 außer Eingriff bringen. Auf diese Weise kann leicht ein System 300 mit manueller verstifteter Ausrichtung, aber optisch gebondet und geführt, bereitgestellt werden.
In 8 und 9, auf die jetzt Bezug genommen wird, sind Bilddarstellungen des Systems 250 bereitgestellt, die ähnliche Merkmale aufweisen, einschließlich Plattform 251 relativ zu den Ständer- 252 und Fußelementen 253 und eines Portalelements (nicht gezeigt). Ein jeweiliger oberer und unterer Bondkopf 254, 254 sind koaxial auf der Plattform 251 und dem Portal zur koaxialen Bewegung positioniert, hier unter pneumatischer Führung entlang einer Bewegungsachse zum Ansetzen an Bondstellen 258, die von einer oberen bzw. unteren Bondschablone 263 designiert werden. Ein optisches Ausrichtungssystem 255 ist hier als ein Laser zu sehen, der einen Führungsstrahl auf eine Zielmarke 258 bereitstellt, so dass ein Benutzer die Layup-Schablone 257 an der Plattform 251 entlang führen kann, um den Ausrichtungslaserstrahl auf die Zielmarke 258 zu positionieren und die jeweiligen funktionellen Instrumente zum Bonden jeder erwünschten Bondstelle zu aktivieren.
Wie zu sehen, aber nicht nummeriert ist, sind im System 250 verschiedene Bedienelemente vorgesehen, dazu zählen zwei Ein-/Ausschalter (direkt am Portal), ein Hauptausschalter (in der Mitte auf dem oberen Tableau), ein Manometer (zum Regulieren des Kontaktdrucks der Bondköpfe, in diesem Fall thermische Patronen mit einem Bonddruck (im Bereich von 2 bar oder 20–30 psi), einen Zeitzählerregler (zur Regulierung der Bonddauer), einen Temperaturregler für jeden Bondkopf (es werden zwei gezeigt) und ein manuelles Bedienelement zum Ein-/Ausschalten der Stromzufuhr ganz rechts. Ein Druckluftfilter ist zu sehen und ein Stromversorgungskabel wird gezeigt. In den 9A bis 9H, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein optisch ausgerichtetes Bondingsystem 250A mit äußerer Stiftausrichtung vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist das System 250A als System des Portaltyps mit Automationscomputer-geregelter Kapazität und optisch ausgerichteten Systemen vorgesehen und kann wahlweise auch manuell verwendet werden, ohne vom Umfang und Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das System 250A beinhaltet eine Auflageplattform 251A, die von Ständern 252A und Füßen 253A getragen wird, with einem obenliegenden Träger (als Portal gezeigt) zum Tragen jeweiliger Bondkopfelemente 254, 254, 254 (mehrere obere Bondköpfe und ein einzelner unterer Bondkopf sind zu sehen). Hier können Bondköpfe Induktionsbondköpfe oder thermische Köpfe, wie an anderer Stelle hierin besprochen, sein. Ein Bondkopfelement 254 kann als dedizierter Heftschweißkopf (als 254A nahe eines dedizierten Heftschweißschablonenbereichs 290A für schnelles Heftschweißen durch den Benutzer bei Bedarf) verwendet werden. Alternativ können mehrere Bondköpfe 254 der Einfachheit halber zentral zusammen gruppiert werden (wie in den 9A–9C gezeigt). Mehrere optische Ausrichtungseinrichtungen 255 (hier ein Laserpointer) sind (jeweils) am oberen Portal nahe jeweiligen oberen Bondköpfen 254 positioniert und stellen eine Offset-Laserausrichtung zum Bezeichnen jeweiliger mehrerer innerer Bondstellen 258 für den Bondvorgang bereit. Eine starre Layup-Schablone 257A wird auf der Plattform 151A positioniert und damit in einer X-Y-Gleitbeziehung gezeigt (d. h. die Schablone 257A mit Griffen kann auf der Oberfläche 251A verschoben werden, um innere Bondstellen 258 auf die Bondköpfe 254 auszurichten, um innere Positionen ohne Stifte zu bonden. Während einer Benutzung wird eine vollständige Gelegeplatte auf der Layup-Schablone 257A zwischen jeweiligen Griffen (hier als vier 264A gezeigt) positioniert und verstiftet und mit der optischen Ausrichtungseinrichtung 255 optisch ausgerichtet, wobei dieselbe auf jeweiligen Bondstellen 258 positioniert wird, wobei jeweilige einander entgegengesetzte Bondkopfelemente 254, 254 (hydraulisch, pneumatisch, manuell) betätigt werden, um mit der Gelegeplatte in Kontakt zu kommen und die jeweilige Bondstelle zu bonden. An der Ober- oder der Unterseite können mehrere Kopfelemente verwendet werden.
Die Layup-Schablone 257A ist mit vier Griffen zu sehen, die jeweils einen jeweiligen Stift 261A haben. Wie zu erkennen ist, neigt sich beim Drehen jedes Griffs, wie in 5, jeder jeweilige Stift 261A in die Schablone hinein, wobei der Stift 261A aus der Layup-Befestigung entfernt wird (nicht mehr vom Stift festgehalten). Auf diese Weise wird eine untere Bondschablone 263A, die jeweils mehrere innere Bondstellenöffnungen 258 und jeweilige äußere Stiftöffnungen 262A hat, mit der Gelegeplatte 260A und einer oberen Bondschablone 263A geschichtet, um auf Stiften 261A ausgerichtet auf der Layup-Schablone 257A festgehalten zu werden und von der Konstruktion der Schablone 257A fixiert gehalten und durch jeweilige Griffe entlang der Plattform 251A verschiebbar bedienbar festgehalten zu werden. Wie zu sehen ist, ist an jeder Seite der Schablone 267A ein Griff 267A bereitgestellt und kann in einer Schwenkbewegung (siehe Pfeil 7) betätigt werden, um zu veranlassen, dass sich jeweilige Stifte 261A relativ zu den Rändern der Schablone 257A heben und senken und dadurch die Gelegeplatte 260A und die Bondschablonen 263A zur nichtbeschädigenden Entfernung aus der Schablone 257A außer Eingriff bringen. Auf diese Weise kann leicht ein System 300 mit manueller Stiftausrichtung, aber optisch gebondet und geführt, bereitgestellt werden.
Während einer Benutzung werden jeweilige der oberen und unteren Bondköpfe 254, 254 koaxial auf der Plattform 251A und dem Portal zur koaxialen Bewegung (oder einzelner Heftschweißverwendung) unter Verwendung nur eines oberen Bondkopfs vom Heftschweißtyp 254A (siehe 9C) positioniert, hier unter pneumatischer Führung entlang einer Bewegungsachse zum Ansetzen an Bondstellen 258, die von einer oberen bzw. unteren Bondschablone 263A designiert werden. Ein optisches Ausrichtungssystem 255 ist hier als ein Laser zu sehen, der einen Führungsstrahl auf eine Zielmarke 258 bereitstellt, so dass ein Benutzer die Layup-Schablone 257A an der Plattform 251A entlang führen kann, um den Ausrichtungslaserstrahl auf die Zielmarke 258 zu positionieren und die jeweiligen funktionellen Instrumente zum Bonden jeder erwünschten Bondstelle zu aktivieren.
Wie oben zu sehen ist und hier wieder eingeschlossen wird, sind am System 250A verschiedene Bedienelemente vorgesehen, dazu zählen zwei Ein-/Ausschalter (direkt am Portal), ein Hauptausschalter (in der Mitte auf dem oberen Tableau), ein Manometer (zum Regulieren des Kontaktdrucks der Bondköpfe, in diesem Fall thermische Patronen mit einem Bonddruck (im Bereich von 2 bar oder 20–30 psi), ein Zeitzählerregler (zur Regulierung der Bonddauer), einen Temperaturregler für jeden Bondkopf (es werden zwei gezeigt) und ein manuelles Bedienelement zum Ein-/Ausschalten der Stromzufuhr ganz rechts. Ein Druckluftfilter ist zu sehen und ein Stromversorgungskabel wird gezeigt.
In 9I, auf die jetzt Bezug genommen wird, werden eine jeweilige obere und untere Schablone 263A mit Durchgangslöchern 258 gezeigt, die nach Bedarf für Flexbondteile positioniert sind und hier mit einem Durchmesser von 0,50 Zoll gezeigt werden. 9J stellt eine beispielhafte Anordnung flexibler oder starrer Lagen (als starr gezeigt) bereit, bei der die Durchgangslöcher 258 zulassen, dass Teile der flexiblen oder starren Aufstellung während einer Benutzeranordnung von 254 gebondet werden.
In 10, auf die jetzt Bezug genommen wird, wird ein optischer stiftloser Layup-Prozess für starrflexible Leiterplatten 400 besprochen. Wie gezeigt, werden keine Stifte verwendet, weder um den Außenrand noch im Inneren. Nichtspezialisierte (alternative Verwendung ermöglichende) obere und untere Laminierplatten 210A, 210B, die einander entgegengesetzt sind, sind nützlich für übliche PCB- und FSB-Konstruktionen. Dazwischen sind eine obere und eine untere Kupferfolienlage 211A, 211B, die einander entgegengesetzt sind, vorgesehen, die ebenfalls ohne Stanzlöcher sind. Dazwischen sind auch kunststoffimprägnierte Klebebögen (Prepregs) 212A, 212B, ebenfalls ohne Stanzlöcher, und danach starre Platten 205C, 205D ohne Stiftlöcher, aber stattdessen mit optischen Zielmarken und inneren Bondpads, und Abdeckfolien 207C, 207D, ebenfalls ohne Stifte. Innerhalb all dieser befindet bzw. befinden sich (eine) flexible Schaltungslage(n) 208. Es versteht sich, dass die Flexschaltungslage 208 mehrere Flexschaltungslagen beinhalten kann. Alle sind wie in 10 gezeigt angeordnet. Die Begriffe Prepreg, Flex und Abdeckfolie sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
Infolgedessen erfordert ein Starrflex-Layup-Prozess 400 (ohne Stifte) mindestens die angegebenen Schritte, einschließlich: (1) Bereitstellen von oberen und unteren Laminierplatten ohne Stiftpositionen, (2) Bereitstellen oberer und unterer Kupferfolien- und Prepreg-Lagen ohne Werkzeuglöcher, (3) kein Stanzen oberer und unterer starrer Platten, die mit inneren Bondpads und optischen Ausrichtungszielmarken versehen sind, (4) desgleichen benötigen auch weder die Flexlage(n) noch andere Lagen Stanzen oder Stifte. So wird die gesamte Anordnung 400 als ein teilweises Plattengelege, aber ohne Verstiften, verstanden.
Es gibt noch weitere bedeutende Vorteile. Vornehmlich den Vorteil, dass ohne irgendeine Anforderung zur Ausrichtung mit Stiften keine Werkzeuglöcher erforderlich sind, es gibt keine Verluste und Komponenten können leicht zusammen beabstandet werden, desgleichen besteht keine Gefahr von Schäden während der Entfernung von Stiften nach dem Bonden. Desgleichen sind keine Laminiereinspannvorrichtungen (Layup-Schablonen) erforderlich. Sie könnten verwendet werden, sind aber nicht erforderlich. Nach dem Laminierungszyklus lässt sich das gesamte Buch leicht trennen, da überhaupt keine Stifte entfernt werden müssen, was eine leichte Integration in das Bondingsystem mit optischer Ausrichtung und automatisiertem Prozess der Anmelder ermöglicht. Das Ergebnis ist noch ein weiterer bedeutender Vorteil hinsichtlich Effizienz, Kostensenkung und Betriebsgeschwindigkeit.
In 11, auf die jetzt Bezug genommen wird, wird ein stiftloses Bondingsystem (PBS) veranschaulicht, das als Ausführungsbeispiel gezeigt wird. Hier ist ein PBS-System 500 ein computerprozessorgesteuertes System mit einer Benutzereingabeschnittstelle (nicht gezeigt), die ein industrielles Bildverarbeitungssystem (nicht gezeigt), das visuelle Zielmarken ausmacht, in Verbindung mit einem X-Y-Y-Positionierungstisch verwendet, um jede Plattenlage auf der Basis identifizierter optischer Zielmarken (in 10 gezeigt) an einen vordefinierten Ort bewegt, wo ein System von Spannvorrichtungen die Lage in Solllage hält (wie besprochen wird und von dem durch Bezugnahme eingebundenen Referenzmaterial veranschaulicht wird).
Im Allgemeinen wird während des Betriebs (wie auch in einer Betriebsfolge unten beschrieben wird) jedes Plattengelege über ein Greifladersystem in die PBS-Maschine geladen, wo es positioniert und festgespannt und dann von computergesteuerten Bondköpfen, die auf X-Y-Positionssystemen betrieben werden, gebondet wird. Wenn es geeignet positioniert ist, wird das Plattengelege von einem Satz Schweißköpfen an allen vorgespannten inneren (und möglicherweise äußeren) Bondstellen gebondet, um eine flexible Leiterplatte (FCB) herzustellen. Die Köpfe verschweißen die Plattengelegezielmarken durch Punktschweißen, so dass alle Lagen zusammengefügt werden und eine fest zusammengefügte FCB bilden.
Nach Abschluss des Schweißprozesses wird das Greifladersystem (noch zu beschreiben) zum Auswerfen der fertigen FCB zu einer externen Entladevorrichtung zur Entnahme verwendet.
Das steuernde Computersystem für die PBS, wie konstruiert, führt verschiedene statistische Prozesslenkungskontrollen auf Basis optischer Zielmarken durch, um unter Einsatz ausgewählter Algorithmen sicherzustellen, dass das Plattengelege (Multi-Gelege sind möglich) innerhalb eingegebener zugeteilter Positions- und Materialtoleranzen liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform nutzt das System einen Touchscreen-Monitor, um die Hauptbenutzeroberfläche praktisch bereitzustellen. Das System wird über die Touchscreen-Oberfläche gesteuert und konfiguriert. Wenn nötig, wird auf dem Bildschirm ein virtuelles Tastenfeld angezeigt, das die Eingabe von Sollwerten und Konfigurationsinformationen oder das Abrufen zuvor (z. B. in einem Netzwerkserver) gespeicherter Daten in Bezug auf ein besonderes Plattengelege ermöglicht.
Das stiftlose PBS-Bondingsystem hat die folgenden Haupkomponenten:

• Kompatible(r/s) Computer oder Computersteuersystem oder -systeme, wie etwa ein auf Server zentralisiertes System.
– Führt eine dedizierte spezifische Steueranwendung aus, die die hierin beschriebene Betriebsfunktionalität und Benutzeroberfläche bereitstellt – einschließlich Bewegungssteuerung und Datenmanagement.
• Touchscreen-Monitor (der vorzugsweise als Eingabeschnittstelle funktioniert)
– Stellt ein Mittel zum Anzeigen einer spezifisch gestalteten Benutzeroberfläche und zum Ermöglichen der einfachen Bedienerinteraktion an einem Fertigungsort bereit, einschließlich (wahlweise) eines virtuellen Tastenfelds, das zur Eingabe von Sollwerten und Konfigurations- und anderen Daten verwendet wird.
• Kameras in einem industriellen Bildverarbeitungssystem (wie besprochen)
– Liefern Bilder der visuellen Zielmarken.
• In dem/den kompatiblen Computer oder Computersystemen untergebrachte Bildverarbeitungsalgorithmen.
– Diese Verarbeitungsprogramme ermöglichen konfigurierbare, lernfähige Algorithmen, die das Verfahren zum Orten der visuellen Zielmarken im Sichtfeld der Kameras ermöglichen. Die Algorithmen sind für mehrere Form-, Größen- und Suchakzeptanzkriterien konfigurierbar.
• Bewegungssystem
– Stellt das Mittel für die mechanische und elektrische Materialeingabe in die und -ausgabe aus der Maschine bereit.
– Stellt das Mittel für die funktionelle Plattengelegehandhabung innerhalb der PBS-Maschine bereit, so dass das Gelege auf eine vordefinierte und kontrollierbare Position bewegt wird oder zum Bonden nach Wunsch auf mehrere Positionen gebracht wird.
– Stellt die Konfigurationen der Maschine auf das Material auf Basis der Plattengrößeneingabe über die Touchscreen-Oberfläche bereit.
• Punktschweiß-/Bondingsystem
– Stellt das Mittel zum Bonden der gewünschten Lagen im Plattengelege zur weiteren Verarbeitung außerhalb des PBS bereit, als Punktschweißsystem kann z. B. ein thermisches Bondingsystem oder ein Induktionsbondingsystem eingesetzt werden.
• Maschinen-E/A-System
– Stellt die elektromechanischen (pneumatischen, hydraulischen, elektronischen, mechanischen, Sensor-) Mittel zum Steuern der Greifer, Spannvorrichtungen, Druckplatte usw. bereit.
– Beinhaltet sowohl Ausgaben an Geräte als auch Eingaben von verschiedenen Sensoren.

Allgemein ist das System während des ”Maschinenbetriebs”, sobald das System hochgefahren wurde und die PBS-Software-Controller-Anwendung initialisiert worden ist, für die Bedienerinteraktion bereit. In der Praxis nutzt der Bediener einen „Job-Setup”-Bedienoberflächenbildschirm, um die vom Kunden definierten Auftragsparameter zu beschreiben (einschließlich zum Beispiel, welches bestimmte Plattengelege positioniert wird, Bestätigen der gewünschten Zielmarkenpositionen zum Bonden, der Leiterplattengröße „X” (zum Beispiel 18'' × 24''), der Schweißkopfbetriebsparameter und ob SPC (statistische Prozesslenkung) oder eine andere Analyse angewendet werden wird).
Sobald die Setup-Informationen vollständig sind, initialisiert der Bediener das PBS-System 500 für den Betrieb. Dies erfolgt über zusätzliche Tasten an der Benutzeroberfläche. Das System initialisiert alle Bewegungsachsen und bewegt die Kameras auf die bestimmte Leiterplattengröße X. Druckplatte, Spannvorrichtungen und ein Greifersystem werden ähnlich für den Betrieb konfiguriert und sind hier zwar nicht abgebildet, sind aber durch Bezugnahme eingebunden.
Wie noch ausführlich besprochen wird, legt der Bediener das zu positionierende und zu bondende Plattengelege auf die Ladestation 501. Ein Satz Kameras und Monitore in der Bediener-Ladestation wird zum Ermöglichen der Vorpositionierung in Bezug auf die Greifer und Werkzeugbestückung im Inneren der Maschine verwendet. Wenn der Bediener bereit ist, wird ein Startknopf betätigt. Die mechanischen Greifer ergreifen das Gelege und ziehen es in die Maschine 500, legen das Gelege an der richtigen berechneten Position auf Basis der eingegebenen Leiterplattengröße X ab, so dass die Bondzielmarken im Sichtfeld der mehreren Kameras (nicht gezeigt, aber durch Bezugnahme eingebunden) im Inneren der Maschine sichtbar sind.
Wenn es im Inneren ist, wird das Druckplattensystem (nicht gezeigt, aber durch Bezugnahme eingebunden) aktiviert, um das Gelege von oben einzuspannen. Ein Vakuumerzeuger hält die Lage fest, während eine Unterplatte zum Heben des Geleges verwendet wird. Ein optisches Messsystem mit mehreren Kameras innerhalb der PBS-Maschine 500 analysiert die mehreren Zielmarken von innerhalb des Zielmarkensichtfelds der Kamera und berechnet zusätzliche korrigierende Manipulationsbewegungen (um zum Beispiel eine optimale Positionierung zum Bonden zu erzielen). Der X-Y-Y-Tisch wird zum entsprechenden Positionieren der inneren Lage verwendet. Das industrielle Bildverarbeitungssystem wird erneut auf Lagegenauigkeit kontrolliert. Die Unterplatte bringt das Gelege fest in Sollage und es wird zum Bonden festgespannt. Während die Lage positioniert wird, werden die Ladegreifer in die Ladestellung zurückgeführt, so dass sie für die nächste Layup-Aufgabe bereit sind.
Wenn alle Lagen positioniert und festgespannt worden sind, werden die Schweißköpfe für ein konfigurierbares Zeitprofil angesetzt, um das Gelege zu verbinden. Nach Abschluss werden die Ladegreifer zum Auswerfen der fertigen Platte aus dem PBS-System 500 verwendet und der Prozess beginnt erneut.
Während der Bearbeitung wird das Bildbearbeitungssystem dazu verwendet, sicherzustellen, dass die visuellen Zielmarken von dem/von der richtigen Typ, Größe und Orientierung sind. An jeder Lage werden relativ zur ersten statistische Prozesslenkungsberechnungen durchgeführt, um relative Ausdehnung/Schrumpfung jeder nachfolgenden Lage zu zeigen.
Das stiftlose Bondingsystem 500 ist mit einer Vorausrichtungs- oder Messstation 501 versehen, die sich außerhalb des inneren Bildgebungs- und Positionierungssystems erstreckt, wie noch besprochen wird. Die Vorausrichtungsstation 501 kann auch als eine Bediener-Ladestation bezeichnet werden und beinhaltet den unterstützenden Ladetisch 501A, der von der Ladetischstütze 135 abgestützt wird, um eine stabile Plattform zur Aufnahme eines typischen Geleges 510 unter einer Kameragleitschiene 503, die von einer Endhalterung 504 gestützt wird, wie gezeigt, bereitzustellen.
Die typische Starrflex-Lage 510 beinhaltet mittige Referenzbondzielmarken (in 10 gezeigt, wie bereits besprochen) zur Anzeige durch zwei seitliche CCD-Kameras 511, 511, die an einer Kameragleitschiene 503 positioniert sind, (und ein Computereingabezugangsbildschirm, der hier nicht gezeigt wird, aber später an 520 zu sehen ist, kann verwendet werden). Ein Paar LCD-Lastmonitore (nicht gezeigt, aber mit dem System 500 fernverbunden) gibt visuelles Feedback an Bediener zur Vorausrichtung eines typischen Geleges 510 relativ zu jeweiligen Zielmarken. Nach der Vorausrichtung werden die Lastgreiferanordnungen 512, 512 relativ zu einer vorderen Arbeitsplatte 513 für die PBS-Vorrichtung 500 betätigt, um nach anfänglicher Ausrichtung und Dateneingabe durch den Bediener die Lage 510 zu greifen und sie in Abhängigkeit von Vorausrichtungsdatenanzeigen über CCD-Kameras 511, 511 ausgerichtet und rückgesetzt in die PBS-Maschine (in der Darstellung nach rechts) zurückzuziehen.
Es ist prozesstechnisch vorgesehen, dass Bediener beim Einsatz des PBS-Systems 500 dem folgenden Prozess folgen:

1. Bediener setzt innere Lage 510 in die Vorausrichtungsstation 501A ein.
2. Die Zielmarken sind im Sichtfeld der Vorausrichtungs-CCD-Kameras 511, 511, wie durch die Überprüfung von Bildern auf Bildschirmen bestimmt (in 1 als Touchscreen-Element gezeigt).
3. Nach dem Bestimmen, dass alle Funktionen optimal sind, drückt bzw. drücken der/die Bediener einen oder mehr Startknöpfe (nicht gezeigt) des automatischen stiftlosen Bondingsystems (PBS) und der Lade- und Ausrichtungsvorrichtung.
4. Die zwei Ladegreifer erfassen die Lage und heben sie zur Bewegung (etwa 20 cm) an.
5. Die Lage wird nun in das PBS-Positionierungssystem 400 gezogen und in das Sichtfeld der Hauptpositionierungskameras gelegt, die auf ähnliche Weise wie bei dem Computermesssystem (CMS) besprochen oder auf eine andere Weise angeordnet sind, die zum Erreichen der Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung effektiv ist.
6. Mit Beginn der Ausrichtung durch das PBS kehren die Lastgreifer 512 zur Ladeposition zurück.
7. Sobald Positionierung und Ausrichtung bestätigt worden sind, wird das Gelege 510 geschweißt/gebonded.
8. Nach dem Bondzyklus greift der zweite Satz von Entladegreifern (nicht gezeigt) die gebondete Platte und sendet sie aus der Maschine hinaus.
9. Der Prozess wird wiederholt.

In 12, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist, wo sie 11 ähnlich ist, ein stiftloses Bondingsystem 500B mit einer Vorausrichtungs- oder Messstation 501B bereitgestellt, die sich extern zu einem inneren Bildgebungs- und Positionierungssystem (unter der gezeigten Abschirmung) erstreckt, wie noch besprochen wird. Die Vorausrichtungsstation 501B kann auch als eine Bediener-Ladestation bezeichnet werden und beinhaltet den unterstützenden Ladetisch 501AB, um eine stabile Plattform zur Aufnahme eines typischen Geleges 510B (unter der gezeigten Abschirmung) unter einer oder mehr Kameragleitschiene(n) 503B, die von der Endhalterung 504B gestützt wird, wie gezeigt, bereitzustellen.
Eine typische Starrflex-Lage 510B beinhaltet mittige Bezugs-Bondzielmarken (in 10 gezeigt, wie bereits besprochen) zur Anzeige durch zwei (oder mehr) seitliche CCD-Kameras 511B, 511B (innerhalb der Abschirmung), die an der Kameragleitschiene 503B positioniert sind. Ein Monitor 520 gibt visuelles Feedback an Bediener zur Vorausrichtung eines typischen starrflexiblen Geleges 510B relativ zu jeweiligen Zielmarken. Nach der Vorausrichtung werden die Lastgreiferanordnungen 512B, 512B relativ zu einer vorderen Arbeitsplatte 513B für die Starrflex-PBS-Vorrichtung 500B betätigt, um nach anfänglicher Ausrichtung und Dateneingabe durch den Bediener die Lage 510E zu greifen und sie in Abhängigkeit von Vorausrichtungsdatenanzeigen über CCD-Kameras 511B, 511B und Programmierungsbeschränkungen ausgerichtet und rückgesetzt in die Maschine (in der Darstellung nach rechts) zurückzuziehen. Im Inneren der Maschine 500B werden Trägerschienen in einer X-Y-Konfiguration für eine automatisierte Bondkopfpositionierung oben und unten durch das gesamte Starrflex-Layup gezeigt – wodurch ein automatisiertes Bonden ausgerichteter Starrflex-Lagen an jedem Ort ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung, weiter zusammenfassend, betrifft die folgende Besprechung: Das Ziel dieser Erfindung ist es, einen verbesserten Prozess zum Verbinden der Lagen von Starrflex-, flexiblen und gewissen Typen von starren Leiterplatten (PCB) (auch als gedruckte Schaltungen bekannt) bereitstellen zu können, um die Ausrichtung der verschiedenen Lagen vor der Laminierung aufrecht zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft also ein verbessertes System und Verfahren zum Herstellen von „Starrflex-”, flexiblen und starren Leiterplatten durch Verbinden der verschiedenen Lagen der Leiterplatte an nicht beschränkten Stellen in einer Leiterplatte und einem Gelege miteinander, um die Ausrichtung von Lagen aufeinander vor Eintritt der Leiterplatte in die Laminierungspresse aufrecht zu erhalten. Diese Verfahren beinhalten die hierin besprochenen innovativen Verbindungsverfahren und können mit jenen konventionellen Verfahren kombiniert werden, die in der Leiterplattenindustrie bereits in Gebrauch sind (einschließlich Wärmebonden, Wärmebonden mit einer Durchgangsbohrung, Induktionsschweißen (Erhitzung von Metall auf der Lage unter Verwendung eines elektromagnetischen Felds), Kleben, Verkerben, Befestigung mit Nieten, Befestigung mit Ösen, Befestigung mit Klammern und Verbinden unter Verwendung von Ausschärfen (ein Verfahren, bei dem Lagen geschnitten und verlagert werden, um die Lagen formschlüssig zu arretieren)). Mithilfe dieser Verfahren können die verschiedenen Lagen und Materialien der Platte durch Positionieren der Wärmebondstelle, Schweißstelle, Klebestelle oder der Befestigungsposition nahe dem Designmerkmal am inneren Teil der Leiterplatte miteinander verbunden werden. Diese Verbindungen könnten ausschließlich am inneren Teil der Leiterplatte verwendet werden, ergänzt durch Verbindungen an den äußeren Platten der PCB.
Außerdem wird als erfinderisch vorgeschlagen, das vorgeschlagene System in wahlweiser Kombination mit einer Stiftschablone (z. B. der in 5 oder 9F gezeigten), mit mehreren Stiftlöchern (262, 262A) für jeweilige Stifte 261, 261A in jeder jeweiligen Lage der starren oder flexiblen PCB zum Ausrichten der Lagen und Materialien einer Starrflex-, flexiblen oder starren Leiterplatte einzusetzen. Die Anordnung von Leiterplattenlagen auf der Verstiftungsschablone wird in 6 und 7 oder alternativ in 9D gezeigt. Die verstifteten Lagen können dann mittels Bonden durch Bondelemente 254 miteinander verbunden werden. Die Verbindungen werden unter Verwendung eines Systems ähnlich den 3, 8, 9A, 11 oder 12 hergestellt. Nach Herstellung der verschiedenen Verbindungen mit einer Vorrichtung ähnlich der in 9 gezeigten werden die Lagen dann zum Einsetzen in die Laminierungspresse von der Schablone abgenommen, ohne dass Stifte benötigt werden, um die Ausrichtung aufrecht zu erhalten. Die Ausrichtung wird durch die hierin beschriebenen Verfahren aufrecht erhalten.
Ferner wird als erfinderisch vorgeschlagen, die obigen Verfahren zusammen mit einem Verfahren zur visuellen Ausrichtung (ohne die Verwendung von Stiften mit Starrgelegeschablonen) zu verwenden. Diese visuellen Ausrichtungsverfahren (siehe 10–12) beinhalten die Verwendung einer Kamera und eines Bildschirms, um das Zielbild (siehe 11, 12) zu zeigen, wobei von dem Kamerabild angezeigte Zielmarken auf Sicht ausgerichtet werden oder durch Ausrichten von Zielmarken mithilfe einer visuellen Vergrößerungseinrichtung, wie in 9G gezeigt, auf Sicht ausgerichtet werden. Ein Bediener kann jede Lage von Hand in Solllage bringen. Der Bediener kann dann einen der beschriebenen Bondschritte zum Verbinden der Lagen der Leiterplatte miteinander aktivieren.
Es wird ferner als erfinderisch vorgeschlagen, die obigen Verfahren zusammen mit einem industriellen Bildverarbeitungssystem zu nutzen, um ein Zielmarkenbild für Ausrichtungszwecke auszumachen. Ein Bediener bringt jede Lage manuell in Solllage und das Bildverarbeitungssystem gibt dem Bediener einen Ausgabeanzeiger, dass die Position dem Bildverarbeitungssystem genügend ausgerichtet ist. Der Bediener kann dann eines der beschriebenen Verfahren zum Verbinden der Lagen der Leiterplatte miteinander aktivieren.
Es wird ferner als erfinderisch vorgeschlagen, ein industrielles Bildverarbeitungssystem zum Ausmachen des Zielmarkenbilds und eine automatisierte mechanische Einrichtungen zum Manipulieren jeder Lage einer Mehrlagen-Leiterplatte in die Solllage und dann zum Aktivieren eines der oben beschriebenen Verfahren zu nutzen, um die Lagen der Leiterplatte miteinander zu verbinden. Diese Vorrichtung wird in den 11 und 12 gezeigt (beispielhafte Vorrichtungen, die optische Ausrichtungsmechanismen und mechanische Positionierungssysteme zum Greifen-Bewegen-und-Ausrichten innerhalb der gezeigten Vorrichtung unter Verwendung von hierin als eingebunden besprochenen Methoden nutzen).
Folgendes sind die vorgeschlagenen technischen Daten für ein potentielles PRS-System, die aber für die vorliegende Offenbarung nicht beschränkend sind.

– Wiederholbarkeit des Positionierungssystems: +/–17 Mikrometer – +/–0,7 mils. (Mit Messuhr an positionierter Platte geprüft)
– Leiterplattengrößen: Mind. 300 × 455 mm (16'' × 18''), max. 610 × 760 mm (24'' × 30'')
– Gelegeausrichtungsgeschwindigkeit: durchschnittlich 7 Sekunden/Lage (je nach Zielmarkenqualität und der Vorausrichtungsgeschwindigkeit des Bedieners)
– Positionierungssystem: X-Y-Y-Achse, Nockenantrieb, Regelkreis durch CCD-Kameras
– Bondingtyp: Induktiv (vorzugsweise)
– Dicke der zu bondenden Platte: Größer als die CCD-Tiefenschärfe
– Zielmarkengrößendurchmesser (vorgeschlagen): 0,75 mm–1,5 mm (0,030''–0,060'')
– Bildverarbeitungssystem Kameratypen: Synchronbild-CCD-Elemente Tiefenschärfe: 8 mm (0,320''), aber nicht darauf beschränkt.
– Beleuchtung: UV-LED-Ringleuchten
– Innenlagenkupfertyp: ohne Beschränkung
– Prepreg-Typ: ohne Beschränkung

In der Betriebs- und Systemtechnik fachkundige Personen sollten also die folgenden Glanzlichter der Funktionsweise des vorgeschlagenen Systems erkennen.
Das PBS-System 500 nutzt die Ergebnisse von Bildverarbeitungsalgorithmen zur Ermittlung der aktuellen Position eines eingesetzten Geleges 510. Diese Position wird in Bezug auf eine vordefinierte X-Y-Lage in der Maschine, relativ zu den Schweißköpfen (nicht gezeigt), berechnet. Die Differenz wird als X-, Y1- und Y2-Schritte berechnet und als Eingabe für die Bewegungs- und Greifsysteme (noch zu besprechen) verwendet.
Die automatisieren Köpfe vom Bond- oder Schweißtyp (in den 11–12 verwendet) sind zum Betrieb bei individuell eingestellten Temperaturen konfiguriert. Die Köpfe sind bis zum richtigen Schweißzeitpunkt aktiv, ruhen aber. Zu diesem Zeitpunkt werden die Köpfe auf die konfigurierten Temperaturen gebracht und angesetzt, um die Lagen miteinander zu verschweißen. Zum konfigurierten Zeitpunkt kehren die Köpfe in den Ruhezustand zurück und eine Reihe von Kühlluftdüsen wird zum Kühlen der Köpfe und der Punktschweißungen verwendet und die fertige Platte wird aus dem System ausgestoßen.
Bei der Betrachtung des obigen sollte der Fachmann erkennen:

• Das Bildverarbeitungssystem analysiert die Zielmarkensichtbestätigungen von innerhalb der Kamerasichtfelder auf Arten, die dem Fachmann in der Bildgebungstechnik bekannt sind. Hier führt das System eine Graustufensuche nach einem einprogrammierten Bild durch. Diese Suche ist gegenüber Zielmarkendefekten und Beleuchtungs- und Kontrastschwankungen tolerant. Die Suche liefert Bewertungs-, Skalierungs-, Drehungs- und Positionsergebnisse (X, Y).
• Die Ergebnisse von jeder Kamera werden auf Basis von leicht konfigurierbaren Grenzen (auf Berechnung und Skalierung) validiert. Die Positionen (X und Y) werden dann mit den folgenden Berechnungen verarbeitet:
– Die X- und Y-Koordinaten jeder Zielmarke werden in Bezug auf einen Satz von X- und Y-konfigurierbaren Referenzpositionen berechnet. Der Fehler wird in X und Y berechnet.
– Die Fehler für jede Kamera beziehen sich auf Schritte, die wir unter Verwendung des X-Y-Y-Tischs machen können. In diesem Fall werden die X-Fehler gemittelt (da jede X-Bewegung die gesamte Platte in X bewegt, betrifft jeder Schritt beide Seiten). Die Y-Fehler werden unabhängig behandelt, da das System die linke und rechte Seite unabhängig bewegen kann.
– Ein endgültiger Satz von X-, Y1- und Y2-Schritten wird auf Basis der konfigurierbaren Einträge der Kamera Pixel pro mil und Motorschritte pro mil berechnet. Außerdem wird eine Berechnung der Abweichung dieser Lage (Ausdehnung oder Schrumpfung) im Verhältnis zur positionierten ersten Lage berechnet. Wenn dies die erste Lage ist, beträgt die Abweichung (definitionsgemäß) 0.
• Es wird eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob die Lage innerhalb der konfigurierbaren Positionierungstoleranz (X, Y1 und Y2) ist oder nicht. Wenn die Lage nicht lagerichtig ist, muss sie bewegt werden und bewirkt das Setzen eines Bediener-Flags für die bevorzugte Entscheidung. Es ist zu beachten, dass das System nur Schritte bis zu einem konfigurierbaren Grenzwert durchführt, bevor es den Positionierungsvorgang unter der aktuellen Programmierung abbricht.
• Die Unterplatte wird angehoben, wobei sie die obere Lage über eine Vakuumsicherung festhält.
• Der X-Y-Y-Tisch wird auf Basis der oben berechneten Korrekturschritte bewegt.
• Die Unterplatte wird gesenkt, hält aber das Gelege über die Vakuumsicherung noch fest.
• Das Bildverarbeitungssystem analysiert die Zielmarke erneut und der Prozess leitet das Bonden ein.
• Wenn die Lage außerhalb der Toleranz ist, erhält der Bediener die Wahl, ob er diese Lage verwerfen oder trotzdem einspannen will (keine Stifte, nur Spannbefestigung). Wenn diese Lage verworfen wird, wird sie manuell aus der Maschine genommen und das System ist dann für das Einladen der nächsten Lage bereit.
• Die Schweißköpfe werden angesetzt und werden auf die konfigurierten Temperaturprofile erhitzt.
• Die Schweißköpfe dürfen für ein konfigurierbares Zeitprofil in Betrieb sein, um die Lagen aneinander zu befestigen.
• Wenn die Schweißdauer abgelaufen ist, werden die Köpfe deaktiviert. Zum Kühlen des Materials für eine konfigurierbare Zeit wird ein Satz Luftkühlungsdüsen genutzt.
• Nach Abschluss werden die Köpfe außer Eingriff gebracht und die Ladegreifer werden zum Auswerfen der fertiggestellten Platte aus dem System benutzt.

Wie oben angegeben, ist die übliche „Betriebsreihenfolge” bezüglich 11–12 wie in den folgenden Schritten besprochen:

1. Der Bediener legt das erste Gelege mit den (wenigstens) zwei Ausrichtungszielmarken im Sichtfeld der zwei Kameras in den Maschinenarbeitsbereich und drückt den Startknopf.
2. Die Ausrichtungs-/Vakuumplattform wird auf die Oberseite der Lage abgesenkt, dies drückt die Lage völlig flach, wodurch die richtige Positionsberechnung des Mittenabstands der Zielmarken gewährleistet wird.
3. Die Einheit richtet das Gelege über industrielle Bildverarbeitungstechnologie und Mehrachsbewegung („X”-, „Y1”-, „Y2”- und „Z”-Achse) auf eine voreingestellte Nullposition aus.
4. Sobald sie positioniert ist, wird die Lage von zwei Randspannvorrichtungen in Solllage gehalten und innere Kameras visualisieren die erwünschten Bondzielmarken, die relativ zu einer einprogrammierten Stelle eines ausgerichteten Geleges sind.
5. Die Einheit richtet das Gelege über industrielle Bildverarbeitungstechnologie und Mehrachsbewegung („X”-, „Y1”-, „Y2”- und „Z”-Achse) auf eine voreingestellte Nullposition aus.
6. Die Schritte werden für jeden Layup- und Bondzyklus wiederholt.
7. Nach Fertigstellung des Geleges wird der Bondzyklus aktiviert und das Gelege wird ausgeworfen.
8. Der Bediener entfernt das gebondete Gelege und beginnt das nächste Layup, z. B. weiteres Verarbeiten.

Ferner bindet die vorliegende Besprechung zwar die gesamten dargelegten Offenbarungen der oben genannten Verweise und die hierin angegebenen alternativen Konstruktionen in ihrer Gesamtheit ein, nichts hierin hindert aber die hierin besprochenen Systeme, Verfahren und Vorrichtungen daran, die alternativen Formen optischer Ausrichtung und Herstellung, wie hierin zu sehen, einzusetzen, ohne vom Umfang und Sinn der vorliegenden Erfindungen abzuweichen.
Der Fachmann versteht des Weiteren, dass der Begriff Plattengelege eines oder eine Reihe von Mehrlagengelegen darstellt, die der visuellen/veranschaulichenden Einfachheit halber zu einem einzelnen Element zusammengefasst wurden. Infolgedessen versteht es sich, dass mehrere Lagen für inneres Bonden, wie hierin besprochen, möglich sind.
Ferner versteht der Fachmann, dass, wie hierin durch Bezugnahme aus der eigenen Offenbarung des Anmelders eingebunden, Bondstellen je nach dem eingesetzten Bondingtyp verschieden bereitgestellt werden können. Für induktive Bondprozesse können Bondzielmarken massive Kupferzielmarken sein, eine Reihe von konzentrisch geformten Zielmarken (kreisförmig, rechteckig usw.) oder, wenn ein(e) Heizpatrone/thermischer Bonder bereitgestellt ist, dann wird keine Kupferzielmarke bereitgestellt und die Bondlagen werden in situ thermisch gebondet.
Außerdem können FSB sich zwar normalerweise von einer dünneren Seitenregion einer starren Leiterplatte erstrecken, die vorliegende Erfindung ermöglicht aber den Anschluss einer FSB in der Mitte der Platte, da eine obere Bondschablone oder eine untere Bondschablone eine Region daran haben kann, um das Abweichen eines Teils einer FSB von der gemeinsamen Ebene zuzulassen, was die Entstehung einer T-artigen Flexanordnung (Mittelfeldverbindung mit einer starren Leiterplatte und einer FSB) zulässt, ohne vom Umfang und Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Nach Beschreiben von wenigstens einer der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Begleitzeichnungen ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt ist und dass an dem im Vorliegenden offenbarten System verschiedene Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Sinn der Erfindung abzuweichen. Es ist daher vorgesehen, dass die vorliegende Offenbarung Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung abdeckt, sofern sie in den Umfang der angehängten Ansprüche und ihrer Äquivalenten fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

IT 2003/000403 [0002]
WO 2004/103042 [0002]
US 8051121 [0005, 0005]
US 8594983 [0005]
US 12/377268 [0006]
US 8065121 [0020]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Printed Circuits Handbook”, 6 th Edition”, by Clyde F. Coombs, Jr., K. 65, Seiten 65.1–65.10 [0003]

Claims

Registrierungssystem zum Bonden eines Starrflex-Plattengeleges aus mehreren Laminatelementen in einer gewählten Stapelorientierung, wobei das System Folgendes aufweist: ein erstes optisches Messsystem zum Aufnehmen des Plattengeleges, zum Abbilden von Teilen des Plattengelegs und zum Ermitteln eines ersten Referenzorientierungsdatensatzes des Plattengeleges relativ zu einer erwünschten Orientierung des Plattengeleges; ein Computerbetriebssteuersystem zum Ermitteln eines erforderlichen Korrekturfaktors zwischen dem ermittelten ersten Referenzorientierungsdatensatz für das genannte Gelege und der erwünschten Orientierung des Plattengeleges und ein stiftloses Ausrichtungs- und Positionierungssystem zum Erhalten der erforderlichen Korrekturfaktorpositionierungsanweisungen vom Computerbetriebssteuersystem und zum Positionieren jedes Plattengeleges von einer oberen Position auf die gewünschte Orientierung während eines Bondens des Plattengeleges.
Registrierungssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes aufweist: ein Bondingsystem zum Bonden von wenigstens einem ersten Plattengelege in der genannten erwünschten Ausrichtung.
Registrierungssystem nach Anspruch 1, wobei: das stiftlose Ausrichtungs- und Positionierungssystem jedes Plattengelege gemäß einer Vierachsenorientierung positioniert und das Plattengelege mehrere innere Bondstellenpositionen hat, die von einem Umfang des Plattengeleges distal sind.
Registrierungssystem nach Anspruch 3, wobei: das Plattengelege keine Bondstellenpositionen nahe dem genannten Umfang hat, so dass das Plattengelege nur die genannten inneren Bondstellenpositionen hat.
Registrierungssystem nach Anspruch 1, wobei: das stiftlose Ausrichtungs- und Positionierungssystem eine Vorausrichtungs-Ladestation beinhaltet; mehrere Bildkameras an der Vorausrichtungs-Ladestation, wobei die Bildkameras eine Vorausrichtung eines Plattengeleges ermöglichen; eine Greiferanordnung wenigstens ein Vakuumplattensystem einsetzt, ein Nockeneinstellungssystem, das zur Einstellung relativ zu dem Vakuumplattensystem bewegbar ist, und ein Bewegungssensorsystem zum Greifen und Positionieren jedes Plattengeleges in der genannten erwünschten Orientierung, so dass das genannte Registrierungssystem die Verwendung für schnellen Ausrichtungs- und Bondbetrieb ermöglicht.
Registrierungssystem zum Bonden eines Starrflex-Plattengeleges aus mehreren Laminatelementen in einer gewählten Stapelorientierung, wobei das System Folgendes aufweist: ein starres Layup-Schablonenelement, das eine innere Öffnung zur Aufnahme des Plattengeleges umgrenzt, wenigstens zwei zurückziehbare Stiftelemente, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des starren Layup-Schablonensystems zu dem genannten anderen Stiftelement positioniert sind; wobei die zurückziehbaren Stiftelemente während einer Verwendung des Systems über eine Schablonenkontaktfläche des starren Layup-Schablonensystems ausziehbar sind, um ein Plattengelege lösbar in Eingriff zu nehmen, und unter die Schablonenkontaktfläche zurückziehbar sind, um das Plattengelege nach der Verwendung aus dem starren Layup-Schablonensystem zu lösen; wobei das Plattengelege wenigstens einen Flexschaltungsteil hat, wobei das Plattengelege mehrere innere Bondstellenpositionen hat, die von einem Umfang des Plattengeleges distal sind; ein Bondingsystem mit einer Auflagefläche zum verschiebbaren Tragen der starren Layup-Schablone an der Auflagefläche entlang während der Verwendung; wobei das Bondingsystem ein oberes Bondkopfelement und ein unteres Bondkopfelement beinhaltet; wobei das obere und das untere Bondkopfelement während der Verwendung ein axial ausgerichtetes Bonden der inneren Bondstellenpositionen ermöglichen.
Registrierungssystem nach Anspruch 6, das ferner Folgendes aufweist: das g Bondingsystem, das wenigstens ein vom oberen Bondkopfelement versetzt positioniertes Laserpointersystem zum Anzeigen jeweiliger innerer Bondositionen relativ zu jeweiligen Bondkopfelementen während der Verwendung hat, wodurch das genaue und schnelle Bonden davon ermöglicht wird.
Registrierungssystem nach Anspruch 7, das ferner Folgendes aufweist: ein Heftschweißschablonenelement, das auf der Auflagefläche in einer parallelen Ebene zu dem starren Schablonen-Layup-Element positioniert ist; wenigstens ein Bondkopfelement nahe dem Heftschweißschablonenelement auf einer Seite der Auflagefläche.
Registrierungssystem nach Anspruch 8, das ferner Folgendes aufweist: eine automatisierte optisch ausrichtende Bondinganordnung zur Aufnahme der starren Layup-Schablone und zum automatischen Identifizieren und Bonden der inneren Bondstellenpositionen.