DE2356140C2

DE2356140C2 - Vorrichtung zur Befestigung von wenigstens einem zuvor auf einem dünnen Plastikfilm montierten integrierten Schaltungsplättchen

Info

Publication number: DE2356140C2
Application number: DE2356140A
Authority: DE
Inventors: Robert Rosny-Bois Comette
Original assignee: Bull SA
Current assignee: Bull SA
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1973-11-09
Publication date: 1983-12-29
Also published as: NL178049C; GB1444406A; DE2356140A1; FR2205800B1; NL178049B; NL7314853A; US3887783A; FR2205800A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung von wenigstens einem zuvor auf einem dünnen Plastikfilm montierten integrierten Schaltungsplättchen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (FR-PS 20 60 924).

Die zur Zeit zur Herstellung elektronischer Geräte und insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen angewendete ' moderne Technik macht immer mehr Gebrauch von integrierten Schaltungen, die nicht in Gehäuse eingeschlossen sind. Diese gehäuselosen integrierten Schaltungen, die unter der Bezeichnung »integrierte Schaltungsplättchen« (»chips« im englischen Sprachgebrauch) bekannt sind, haben im allgemeinen die Form von kleinen rechteckigen Plättchen mit einer Seitenlänge von etwa 2 bis 3 mm.

Wie allgemein bekannt ist, ist jedes Schaitungspiättchen an seiner Oberfläche mit Kontaktflächen versehen, die zum Anschweißen oder Anlöten von Leitern bestimmt sind, die für die elektrische Verbindung des Schaltungsplättchens mit leitenden Abschnitten einer DrucKschaltungsplatte dienen. Damit die Handhabung dieser verhältnismäßig kleinen Schaltungsplättchen erleichert wird, ist es bekannt, diese Schaltungsplättchen auf einem biegsamen Plastikfilm zu befestigen, der eine Vielzahl von rechteckigen öffnungen aufweist, wobei in der Mitte jeder dieser öffnungen ein integriertes Schaltungsplättchen angeordnet ist Zu diesem Zweck wird jedes Schaltungsplättchen durch eine Gruppe von Leitern gehalten, von denen jeder mit seinem einen Ende an einer Kontaktfläche des Plättchens angeschweißt ist, während das andere Ende an einem Rand der Öffnung befestigt ist. Wenn ein Schaltungspläuchen von dem Film gelöst werden soll, damit es auf eine Druckschaltungsplatte aufgelötet vitrd brauchen dann nur diese Leiter in einem kleinen Abstand von den Rändern des Schaltungsplättchens durchgetrennt und anschließend die stehengebliebenen Abschnitte der Leiter des Schaltungsplättchens an den leitenden Abschnitten der Druckschaltungsplatte angelötet zu werden.

Dieses Anlöten kann mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung erfolgen, wie sie beispielsweise in der FR-PS 20 60 924 beschrieben und dargestellt ist: diese Vorrichtung ermöglicht es, alle Leiter eines integrierten Schaltungsplättchens gleichzeitig an einer Druckschaltungsplatte anzulöten.

Die Handhabung dieser Vorrichtung ist jedoch deshalb schwierig, weil die Leiter des Schaltungsplättchens im allgemeinen sehr dünn sind und sehr nahe beieinander liegen, weshalb es notwendig ist. das Schaltungsplättchen mit sehr großer Präzision auf der Druckschaltungsplatte auszurichten, damit die Leiter des Schaltungsplättchens sich in vollkommener Dekkung mit den leitenden Abschnitten der Druckschaltungsplatte befinden, an denen sie angelötet werden solle*¹ Diese Vorrichtung macht es außerdem erforderlich, daß das Schaltungsplättchen nach dem Lösen von dem Plastikfilm von Hand oder mit Hilfe von Pinzetten im Innern einer Ausnehmung angeordnet wird, die an der Unterseite des Heizstempels der Vorrichtung angebracht ist. Dieses Einsetzen bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß die Leiter des Schaltungsplättchens

verformt oder sogar beschädigt werden, so daß es dann natürlich notwendig ist, daß die Bedienungsperson die verdrehten Leiter wieder gerade richtet, damit die gewünschte Deckung zwischen diesen Leitern und den leitenden Abschnitten der Druckschaltungsplatte erhalten wird Es stellt sich heraus, daß das mit einer solchen Vorrichtung durchzuführende Anlöten demzufolge ziemlich langsam ist, insbesondere dann, wenn gewährleistet werden soll, daß die anzulötenden Leiter richtig angebracht sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die das schnelle Anlöten von zuvor auf einem biegsamen RIm montierten integrierten Schaltungsplättchen auf einer Druckschaltungsplatte ermöglicht und dabei eine richtige Ausrichtung der Leiter der Schaltungsplättchen auf die entsprechenden leitenden Teile der Druckschaltungsplatte gewährleistet Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen. ^:

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfdhrungsbeispie's erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Abschnitt eines biegsamen Plastikfilms, auf dem integrierte Schaltungsplättchen montiert sind,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Druckschaltungsplatte und eines integrierten Schaltungsplättchens, das auf diese Druckschaltungsplatte aufgelötet werden soll,

F i g. 3 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Befestigung von zuvor auf einem biegsamen Plastikfilm montierten integrierten Schaltungsplättchen auf einer Druckschaltungsplatte,

F i g. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig.3,

Fig.5 eine detaillierte Ansicht des Schneid- und Lötkopfes der Vorrichtung von F i g. 3 und

F i g. 6 eine Schnittansicht zur Darstellung der Lagen, welche der biegsame Plastikfilm und die Druckschaltungsplatte in der Vorrichtung von Fig.3 einnehmen müssen, damit die Schneide- und Lötvorgänge durchgeführt werden können.

Fig. 1 dient zur Erläuterung der Art und Weise, in welcher die integrierten Schaltungsplättchen (Chips), die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können, auf einem biegsamen Plastikfilm montiert sind. Der in Fig. 1 gezeigte Plastikfilm 10 besteht im allgemeinen aus einem Material nach Art von Polyamid und ist entlang jedem seiner Ränder mit einer Reihe von Perforationen 11 versehen, die in regelmäßigen Abständen angebracht sind und den Antrieb des Films durch einen geeigneten Vorschubmechanismus ermöglichen. Dieser Film weist in seinem mittleren Teil eine Reihe von rechteckigen Öffnungen 7*1, T2, Ti utw. auf, und in der Mitte jeder dieser öffnungen ist ein integriertes Schaltungsplättchen Pl, P2, PZ usw. angebracht. Wie in F i g. 1 weiter zu ersehen ist, ist der Film mit einem Kupferband 12 von einigen hundertstel Millimeter Dicke beschichtet An jeder der Öffnungen des Fiims ist das Kupferband 12 so ausgeschnitten, daß nur Leiterstreifen 13 bestehen bleiben, die von den Rändern jeder öffnung ausgehen und zu dem in der Mitte der öffnung angebrachten Plättchen führen, wobei jeder dieser Streifen an seihem Ende an einem der Anschlußkontakte (Paos) des Schaltungsplättchens aneeschweißt ist. Auf diese Weise ist das Plättchen fest mit dem Film verbunden, und wenn man eines der Plättchen von dem Film lösen ¹WtUYbrauchen nur die-däs Plättchen mit dem Film verbindenden Letterstreifen in einem sehr kleinen Abstand pm allgemeinen in der Größenordnung von 2 mm) von seinen Rändern durchgetrennt zu werden.

Wie aus Fig. I noch zu erkennen ist, befindet sich jedoch des integrierte Schaltungsplättchen am Schnittpunkt der Längssymmetneachse X-X' des Films und

mi einer dazu senkrecht stehenden Achse A-A', die durch zwei Randperforationen 11 geht, die in bezug auf die Achse X-X' symmetrisch zueinanderliegen.

Wie später noch zu erkennen sein wird, ermöglicht diese Maßnahme eine sehr genaue Positionierung der

is Schaltungsplättchen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn die Perforationen zum Ausrichten des Films verwendet werden.

F i g. 2 zeigt schematisch das Aussehen einer Druckschaltungsplatte 20, auf tier integrierte Schaltungsplätt- chen befestigt werden sollen, die z> /or auf einem biegsamen Piastikfilni montiert worden sind. Ein solches Schaltungsplättchen Pist in Fig.2 dargestellt Dieses Schaltungsplättchen, von dem angenommen ist, daß es von dem Film gelöst ist, weist auf jeder seiner vier Seiten eine Reihe von Leitern 21 auf, die durch das Durchtrennen der Leiterstreifen 13. die zuvor das Schaltungsplättchen am Film .festgehalten hatten, entstanden sind. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel weist das Schaltungsplättchen an· jeder seiner Seiten zehn Leiter auf. Es wird jedoch -unterstellt, daß die Anzahl der Leiter 21, die jedes Schaltungsplättchen an jeder Seite aufweist, beliebig sein kann und beispielswei^: se vier, acht oder mehr betragen kann. Diese Leiter 21, die an geeigneten leitenden Teilen 22 der Druckschaltungsplatte 20 angelötet werden sollen, sind mit einem schmelzbaren metallischen Material, wie Zinn, überzogen.

Es soll nun unter Bezugnahme auf Fig.3 und < die Vorrichtung beschrieben, werden, die es gemäß der Erfindung ermöglicht integrierte Schaltungsplättchen, die zuvor auf einem biegsamen Plastikfilm montiert worden sind, auf einer Druckschaltungsplatte zu

befestigen.

Diese Vorrichtung enthält eine untere Tragplatte 30

♦5 und eine obere Trägplatte 31, die miteinander durch Stützen 32 derart verbunden sind, daß sie ein Gehäuse bilden, in dessen Inneren sich ein Schlitten 33 bewegen kann, der als Träger für eine Druckschaltungsplatte 20 dient. Auf der oberen Tragplatte 31 sind zwei vertikale Führungen 34 und 35 befestigt, zwischen denen ein beweglicher Träger, der hauptsächlich aus einer Platte 36 besteht, gleitbar gelagert ist. Diese Platte 36 trägt an ihrem inneren Ende einen Lötkopf 37, der etwas später im einzelnen beschrieben wird. In Fig.3 und 4 ist ein biegsamer Plastikfiiq 10 dargestellt, der <iufv die Tragplatte 31 aufgelegt ist und zwischen den beiden Führungen 34 und 35 unter dem Lötkopf 37 hindurchgeht. Dieser schrittweise fortgeschaltete Film' 10 wird seitlich durcn zwei Gleitschienen 38 und 39 geführt, und s\än Antrieb erfolgt durch eine Vorschubeinrichtung 40, die auf der Tragplatte 31 befestigt ist. Ein an der Tragplatte 31 befestigter Rahmen 41 trägt die Betätigungsvorrichtung für die Platte 36.
Bei dem beschriebenen Beispiel besteht diese Betätigungsvorrichtung in einem Schneckenantrieb mit einer Schnecke 42 und einer Zahnstange 43, wobei die Schnecke 42 auf der Welle eines Elektromotors M sitzt und die Zahnstange 43 an einer vertikalen Steuerstanee

44 befestigt ist, die ihrerseits mit der Platte 36 über eine Kupplungsstange 45 verbunden ist. Die Steuerstange 44 ist mit einem Gleitschuh 46 ausgestattet, der es ermöglicht, bei den Verstellungen der Steuerstange zwei elektrische Schalter CH und CB zu betätigen, die später noch erörtert werden.

In Fig.3 und 4 ist die Platte 36 in ihrer oberen Stellung gezeigt. In dieser Stellung befindet sich der Lötkopf 37 oberhalb der Tragplatte 31, und der Gleitschuh 46 hält den Schalter CH eingedrückt. Ein elektrischer Stromkreis, der später beschrieben wird, ermöglicht jedoch durch eine entsprechende Erregung des Elektromotors M die Steuerung der Abwärtsbewegung der von der Steuerstange 44, der Kupplungsstange 45, der Platte 36 und dem Lötkopf 37 gebildeten π Anordnung. Damit im Verlauf dieser Bewegung der Lötkopf in Kontakt mit der Platte 20 kommen kann, die auf den Schlitten 33 aufgelegt ist, i«:t in der Tragplatte 31 eine Öffnun° 4? mit entsⁿrcchendcn Abmessungen angebracht.

Die Fig.3 und 4 zeigen weiterhin, daß der Schlitten 33 eine untere Platte 49 aufweist, die auf einer horizontalen Führungsstange 50 gleitbar gelagert ist und dadurch quer zu der Vorschubrichtung des Plastikfilms 10 verstellbar ist, und eine obere Platte 51, die durch Gleitschienen 52 geführt ist und parallel zu der Vorschubrichtung des Films mit Hilfe eines Systems verstellbar ist, das einen Antriebsriemen 53 aufweist, der an einem Punkt fest mit der oberen Platte 51 verbunden ist und zwischen zwei Riemenscheiben 54 und 55 ausgespannt ist, von denen die eine Riemenscheibe 54 frei drehbar auf einer an der unteren Platte 49 befestigten Achse gelagert ist, während die andere Riemenscheibe 55 auf der Welle eines Motors 56 befestigt ist, der seinerseits an der unteren Platte befestigt ist.

Es sind Steuer- und Kontrolleinrichtungen von an sich bekannter Art vorgesehen, die es ermöglichen, mit Hilfe der Verstellungen der Platten 49 und 51 die Druckschaltungsplatte 20 mit großer Präzision in bezug auf den *o Lötkopf 37 einzustellen. Diese Einrichtungen werden hier jedoch nicht näher beschrieben, da sie keinen Teil ilcr Erfindung bilden. Sie sind außerdem in den Zeichnungen nicht dargestellt, damit die Zeichnungen nicht überladen werden.

F i g. 5 zeigt die Ausbildung des bei der beschriebenen Vorrichtung verwendeten Lötkopfs. Dieser Lötkopf enthält im wesentlichen zwei starre Metallteile 60 und 61, die zu beiden Seiten eines quaderförmigen Blocks 62 aus Isoliermaterial befestigt sind. Wie aus Fig.5 zu erkennen ist, uiigeben die beiden Metaliteile die Seitenflächen des Isolierblocks 62 nahezu vollständig, wobei sie jedoch voneinander elektrisch isoliert bleiben. Die beiden Metallteile sind nach unten durch zwei Metallbügel 63 und 64 verlängert, und jeder der Schenkel dieser Metallbügel ist am Ende an einer der vier Ecken eines Heizstempels 65 von quadratischer Form angeschweißt Die Unterseite dieses Heizstempels ist mit einer Ausnehmung 66 versehen, die wie später zu sehen sein wird, zur Aufnahme eines &o integrierten Schaltungsplättchens dient, das nach dem Lösen von dem Plastikfilm auf die Druckschaltungsplatte aufgelötet werden soll, die sich auf der oberen Platte 51 befindet Der Lötkopf ist ferner mit einer Rohrleitung 67 versehen, von der das eine Ende an dem Heizstempel 65 befestigt ist und in die Ausnehmung 66 mündet, während das andere Ende, das zwischen den Metallteilen 60 und 61 aus dem Lötkopf herausgeführt ist. über einen biegsamen Schlauch 68 (Fig.4) mit einer pneumatischen Vorrichtung verbunden ist, die später erörtert wird.

Die Öffnung 48 der Tragplatte 31 ist so ausgebildet, daß ihr Umriß an der oberen Fläche der Tragplatte praktisch dem Umriß des Heizstempels 65 entspricht, wobei jedoch ein ausreichendes Spiel gelassen ist, damit der Lötkopf reibungsfrei durch diese Öffnung hindurchgehen kann. Unter diesen Bedingungen spielt die Tragplatte 31 in der Nähe der Öffnung 48 die Rolle einer Schneidmatrize, in welche der Heizstempel 65 bei der Abwärtsbewegung des Lötkopfs eintritt, wobei der Heizstempel dann als Schnittstempel zum Abtrennen der Leiterstreifen eines integrierten Schaltungsplättchens P dient, das auf dem beweglichen Plastikfilm 10 montiert ist und zuvor über die Öffnung 48 gebracht worden ist, wie in Fig.6 gezeigt ist. Damit während dieser Operation der Film 10 in Anlage an der Tragplatte 31 gehalten wird, ist die Platte 36 rrit einer Filmpresse ausgestattet, die, wie aus F i g. 3 und 4 zu erkennen ist, durch eine horizontale Schiene 70 gebildet ist, die an den unteren Enden von zwei vertikalen Führungsachsen 71 und 72 befestigt ist, die in zwei fest mit der Platte 36 verbundenen Buchsen 73 und 74 gleiten können. Zwei an den oberen Enden der Führungsachsen 71 und 72 befestigte Rückhaltezapfen 75 und 7S verhindern jedoch, daß diese Achsen aus ihren jeweiligen Buchsen austreten. Wenn sich die Platte 36 in der oberen Stellung befindet, wird die horizontale Schiene 70 durch die Wirkung von zwei Federn 77 und 78 nach unten gedrückt, wobei jedoch die von dieser Schiene und den beiden Achsen 71 und 72 gebildete Anordnung durch die Zapfen 75 und 76 zurückgehalten wird. In dieser Stellung befindet sich die Schiene 70 auf einer Höhe, die geringfügig unter der Höhe des Heizstempels 65 liegt. Die Schiene 70, die mit einem Loch für den Durchgang des Lötkopfs 37 versehen ist, weist außerdem zwei Zentrierspitzen 79 und 80 auf. die so angeordnet sind, daß sie in die Randperforationen des Plastikfilms 10 eintreten können. Wenn man unter diesen Bedingungen zunächst den Film so verschiebt, daß eines der integrierten Schaltungsplättchen nahezu in die Mitte der Öffnung 48 gebracht wird und anschließend der Motor M erregt wird, damit er die Platte 36 nach unten bewegt, treten diese beiden Zentrierspitzen bei ihrer Abwärtsbewegung schließlich in die beiden Randperforationen des Films ein, die zu beiden Seiten des Schaltungsplättchens liegen. Die beiden Zentrierspitzen, die mit sehr großer Präzision bearbeitet sind, ermöglichen somit gegebenenfalls !urch eine sehr geringfügige Verschiebung des Films eine genaue Einjustierung der Lage des Schaltungsplättchens, so daß es sich genau zentrisch zu der Öffnung 48 befindet Diese Ausrichtung wird erhalten, gerade bevor die Schiene 70 in Berührung mit dem Film kommt. Die Piat'.e 36, die weiter nach unten geht, während die Schiene 70 in ihrer Bewegung angehalten wird drückt dann die Feder 77 und 78 zusammen, wodurch die Schiene 70 gezwungen wird, den Film fest in Anlage an der Tragplatte 31 zu halten. Der anschließend in die Öffnung 48 eintretende Lötkopf trennt dann die Leiter des über dieser Öffnung liegenden Schaltungsplättchens durch, und das Schaltungsplättchen legt sich im Verlauf dieser Operation in die Ausnehmung 66 des Heizstempels 65 ein und wird darin durch Ansaugen bis zum Lötvorgang festgehalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Befestigung von wenigstens einem zuvor auf einem dünnen Plastikfilm (10) montierten integrierten Schaltungsplättchen (PX, P2 ...) auf einer Druckschaltungsplatte (20), wobei der Plastikfilm wenigstens eine öffnung (TX, T2...) aufweist, in deren Mitte sich das integrierte Schaltungsplättchen befindet, und von dem Plättchen eine Anzahl von Leitern (13) abstehen, die mit dem Film verbunden sind, wobei die Vorrichtung einen Träger zur Positionierung der Druckschaltungsplatte und einen Lötkopf (37) enthält, dessen Heizstempel (65) mit einer Ausnehmung (66) zur Aufnahme des Plättchens versehen ist, wenn das Plättchen durch Abtrennen der Leiter in einem kleinen Abstand von seinen Rändern von dem Film gelöst ist, und wobei der Heizstempel so geformt ist, daß er beim Löten die übriggebliebenen Abschnitte (21) der Leiter des Plättchens an leitende Abschnitte der DnscAschaltungsplatte anlegt, gekennzeichnet durch Betätigung:.- und Führüiigäciiirichtungen (M,42—46,34—36) zum Verschieben des Lötkopfes (37) senkrecht zu dem Plättchen (P 1, P2 ...) zwischen einer ersten Stellung, in welcher er sich am weitesten von der Druckschaltungsplatte entfernt befindet, und einer zweiten Stellung, in welcher er auf die Druckschaltungsplatte abgesenkt ist, und durch eine Schneidmatrize (31), die im Weg des Lötkopfs (37) derart angeordnet ist, daß der Heizstempel (65) bei der Bewegung des Lötkopfes (37) aus seir^r ersten in seine zweite Stellung die Leiter (13) eines Plättchen? durchtrennt, das auf einem Film (10) montiert zuvor in der Schneidmatrize (31) angeordnet worden isf und das Plättchen unmittelbar nach diesem Durentrennen von dem Lötkopf (37) mitgenommen, auf die Druckschaltungsplatte (20) aufgelegt und dort angelötet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen einen beweglichen Träger (36) enthalten, auf welchem der Lötkopf (37) befestigt ist, und Führungen (34,35), die so angeordnet sind, daß sie das Gleiten des beweglichen Trägers (36) senkrecht zu der Druckschal tungsplatte (20) ermöglichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Filmpresse (70), die den Plastikfilm (10) während des Abtrennens der Leiter (13) eines auf dem Film montierten Plättchens(PX,P2...)festhält, wobei die Filmpresse (70) an dem beweglichen Träger (36) derart federnd montiert ist, daß ihr Abstand von der Schneidmatrize (31), solange sie nicht in Berührung mit dem Film (10) gebracht ist, geringfügig kleiner als der Abstand zwischen der Schneidmatrize (31) und dem Heizstempel (65) ist, so daß bei der Bewegung des beweglichen Trägers (36) zu der Druckschaltungsplatte (20) der Film (10) durch die Filmpresse (70) bereits fest an die Matrize (31) angelegt ist, wenn der Heizstempel (65) in die Matrize (31) eindringt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Vorrichtung (67, 68) vorgesehen ist, die mit dem Lötkopf (37) derari verbunden ist, daß sie ein integriertes Schaltungsplättchen (PX, P2 ...) zwisehen dem Zeitpunkt, in welchem das Plättchen von dem Plastikfilm (10) gelösi wird, und dem Zeitpunkt, in welchem das Plättchen auf die Druckschaltungsplatte (20) aufgelegt wird, durch Ansaugen in der Ausnehmung des Heizstempels (65) hält.