DE2804693A1

DE2804693A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestuecken von traegerplatten mit halbleiterbauteilen

Info

Publication number: DE2804693A1
Application number: DE19782804693
Authority: DE
Inventors: Raymond Delorme; Maurice Devoille; Henri Grosjean; Joseph Hug; Pierre Sigel
Original assignee: CII HONEYWELL BULL
Current assignee: Bull CP8 SA
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1978-08-10
Also published as: SE422868B; NL185966C; FR2379909B1; NL7712371A; US4236306A; BE855977A; CH628196A5; CA1091818A; GB1590545A; JPS5397369A; US4236301A; JPS6337520B2; FR2379909A1; NL185966B; DE2804693C2; SE7709735L

Description

Dipl.-Ing. Rudolf Seibert Rechtsanwalt · Patentanwalt RA u. PA Dlpl.-Ing. Salbert. Steln»dorf»tri8« B. 8000 MOndien 22

Anwaltsakte 3213

3.Februar 1978

COMPAGNIE INTERNATIONAL POUR L'INFORMATIQUE CII HONEYWELL BULL, PARIS/FRANKREICH

Verfahren und Vorrichtung zum Bestücken von Trägerplatten mit Halbleiterbauteilen

-Ansprüche-

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Dipl.-Ing. Rudolf Seibert - _>0 - 2804693

Rechtsanwalt · Patentanwalt

RA U. PA Dlpl.-Ing. Seibert, SlelrndorfalraSe 6.8000 München 22

Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Bestücken von Trägerplatten mit Halbleiterbauteilen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestücken von Trägerplatten oder Platinen mit beliebigen Einrichtungen, wie elektrischen Bauteilen, vorzugsweise integrierten Halbleiterschaltkreisen aber auch anderen aktiven und passiven Bauelementen. Dabei wird im folgenden die Erfindung in dem speziellen Fall der Montage von elektronischen Bauteilen mit integrierten Schaltkreisen auf Trägerplatten erläutert.

Moderne, erst in jüngster Zeit aufgegriffene Techniken zur Realisierung von elektronischen Geräten und speziell von Nachrichtenverarbeitungseinheiten wenden mehr und mehr ungekapselte Halbleitereinrichtungen mit integrierten Schaltkreisen an. Diese ungekapselten Einrichtungen werden meistens als "integriertes Halbleiterplättchen" oder "Halbleiterchip"( gemäß der englischen Sprache) bezeichnet. Sie sind im allgemeinen rechteckig geformt und tragen auf mindestens einer ihrer " Seiten Anschlußleitungen. Diese Einrichtungen werden sowohl hinsichtlich ihrer Funktion als Funktionstyp als auch hinsichtlich ihrer Dimensionen (im allgemeinen in der Größenordnung von einigen Millimetern) unterschieden.

Um die Handhabung dieser Einrichtungen zu erleichtern, hat man vorgeschlagen, diese zunächst auf einer weichen Kunststoffolie zu fixieren, welche eine Vielzahl von rechteckigen

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öffnungen enthält, in welche dann jeweils eine mit der Folie durch einen Anschlußleitersatz verbundene Einrichtung eingesetzt wird. Jeder einzelne Anschlußleiter ist einerseits mit einem Kontaktanschluß des Chips verlötet und andererseits mit einer Kante der öffnung verbunden. Zum Abnehmen eines der Chips genügt es, die entsprechenden Leiter in dem Bereich zwischen Chip und Folie abzutrennen.

Andererseits ist die Anwendung von Trägerplatten oder Platinen als Träger für solche Einrichtungen bekannt, welche allgemein eine Kartenform haben, aus einem Isoliermaterial hergestellt sind und Verbindungsleitungen in Form von gedruckten Schaltungen aufweisen. Die Leiter enden im allgemeinen an Anschlußstellen, welche um die zur Aufnahme der Einrichtungen vorgesehenen Bereiche verteilt sind und dienen entweder zur Verbindung der Chip miteinander oder zur Verbindung mit externen Anschlußklemmen beim Einsetzen der Trägerplatte in eine elektronische Einheit.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren und eine Montagevorrichtung derartiger Einrichtungen, speziell von elektronischen Bauteilen, auf einer Trägerplatte mit einer gedruckten Schaltung angegeben unter Abnahme der Einrichtungen von einer Trägerfolie.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit welchen ein vollautomatisches Bestücken vorgenannter Trägerplatten mit auf Trägerfolien bereitgestellten Halbleitereinrichtungen verschiedenster Typen (unterschiedlicher Funktionen und unterschiedlicher Größe) ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren gemäß der Erfindung am vorteilhaftesten mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 16 realisiert werden.

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1 £λ

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Das neue Bestückungsverfahren für eine Trägerplatte mit Einrichtungen ist dabei durch folgende Schritte gekennzeichnet:

Anwendung eines ersten Einstellnormals zum definierten Einstellen der Trägerplatte zur Aufnahme bestimmter Einrichtungen ,

Auswahl der entsprechenden Einrichtung für jede Zuordnungslage,

Anwendung eines zweiten Einstellnormals, mit welchem abhängig vom ersten Einstellnormal die Lage der auf der Trägerplatte zu befestigenden Einrichtungen bestimmt wird,

genaues Plazieren der Trägerplatte abhängig vom zweiten Einstellnormal,

Weiterschieben der Trägerplatte in verschiedene Lagen abhängig vom ersten Einstellnormal und dem zweiten Einstellnormal, um bei jeder entsprechenden Lage der Trägerplatte eine entsprechende Einrichtung einsetzen zu können und

Fixieren der einzelnen in die Trägerplatte eingesetzten Einrichtungen.

Entsprechend ist die Vorrichtung zum Bestücken einer Trägerplatte gemäß der Erfindung so beschaffen, daß vorgenannte Einrichtungen in vorbestimmte Lagen einer mit Verbindungsleitungen versehenen Trägerplatte dadurch eingesetzt werden, indem eine ausreichende Menge von Stationen für diese Einrichtungen vorgesehen ist entsprechend der notwendigen Zahl von Typen und Kategorien gemäß ihren unterschiedlichen Dimensionen. Die Vorrichtung umfaßt weiter einen beweglichen Tisch mit einer Aufspannplatte für die Trägerplatten, Steuerglieder zum Versetzen des Tisches und der Aufspannplatte sowie Werkzeuge zum Abtrennen und Fixieren der Einrichtungen.

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Sämtliche Teile werden von einer Steuer- und Kontrolleinheit betätigt. Dabei sind gemäß dem Kennzeichen der Erfindung die Abtrenn- und Fixierwerkzeuge längs, mindestens einer Geraden angeordnet und die Einrichtungen jedes einzelnen Typs sind mindestens einem Abtrennwerkzeug zugeordnet. Für jede der genannten Kategorien von Einrichtungen ist mindestens ein Fixierwerkzeug vorgesehen. Die Positionierungsmittel sind einerseits mit den Antrieben des Tisches und der Aufspannplatte verbunden, um diese entsprechend den durch die Trägerplatte vorbestimmten Positionen genau einstellen zu können und von der Steuer- und Kontrolleinheit werden die Positionierungsmittel und die jeweiligen Werkzeuge gesteuert, sobald die vorbestimmten Lagen jeweils genau erreicht sind.

Einzelne Merkmale und Vorteile von der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen hervorgehoben.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer Trägerfolie für die Halbleitereinrichtungen mit integrierten Schaltkreisen, welche auf eine Trägerplatte übertragen werden sollen,

Fig.2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die aus einer Lötvorrichtung, einer Steuereinheit und einer Prüfeinheit besteht,

Fig.3 eine Seitenansicht von der Maschine nach Fig. 2,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer Spulenkennζeichnungsetikette,

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Fig.5 einen Längsschnitt durch einen Abtrennkopf gemäß der Erfindung entsprechend der Schnittlinie V-V in der Fig. 6,

Fig.6 eine Ansicht längs der Schnittlinie VI-VI von dem in Fig. 5 dargestellten Kopf,

Fig.7 eine Vorderansicht entsprechend dem Pfeil VII in der Fig. 5, welcher das Prinzip der Werkzeuge zeigt,

Fig.8 eine perspektivische Ansicht in teilweise auseinandergezogener Darstellung eines mit dem Trägertisch für die Trägerplatte verbundenen Bügels, welcher über mit öffnungen versehene Platinen mit dn Abtrennköpfen und mit den Köpfen zusammenwirkt,

Fig.9 schematisch einen elektrischen Schaltkreis, welcher mit jeder einzelnen Fotozelle verbunden ist, die von dem Bügel nach Fig. 8 getragen werden,

Fig.10 schematisch die Einsetzhilfsmittel für die Trägerplatte auf dem Aufspanntisch der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Maschine,

Fig.11 eine Ausführungsmöglichkeit zur Kennzeichnung des genauen Mittelpunktes der Ausnehmungen, die für die Aufnahme der Halbleitereinrichtungen bestimmt sind,

Fig.12 eine Platine mit Abszissenspalten zur Kennzeichnung der in Fig. 11 definierten Bestückungsstellen und ihrer Auswertung durch Zusammenwirken mit einem Bügel nach Fig. 8,

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Fig.13 eine entsprechende Platine mit Ordinatenspalten, wobei diese Platine bestimmt ist zum Zusammenwirken mit dem Bügel relativ zur Aufspannplatte für die Trägerplatte,

Fig.14 in einer synoptischen Darstellung das Zusammenwirken der Steuerkreise und Kontrollkreise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung,

Fig.15A ein anderes Ausführungsbeispiel einer Trägerplatte, die mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß der Erfindung bestückt werden soll,

Fig.15B den externen Bestückungsplan zu der in der Fig.15A dargestellten Trägerplatte,

Fig.15C einen internen Bestückungsplan, welcher für die Steuer- und Kontrolleinheit der in Fig. 14 dargestellten Maschine bestimmt ist,

Fig.15D den Ablauf einer optimierten Abtrennfolge für eine Trägerplatte nach Fig. 15A,

Fig.15E den Ablauf einer durch die Steuer- und Kontrolleinheit optimierten Abtrennfolge,

Fig.15F den Abtrennweg, welcher aus der optimierten Abtrennfolge gemäß Fig.15E resultiert,

Fig.15G den Ablauf einer nicht optimierten Lötfolge für die Trägerplatte nach Fig. 15A,

Fig.15H den Ablauf einer durch die Steuer- und Kontrolleinheit optimierten Lötfolge,

Fig.151 den sich aus der Durchführung der Optimierung ergebenden Lötweg gemäß der in Fig.15H dargestellten Lötfolge,

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Fig. 16 die Beziehung zwischen den Benennungen der verwendeten Lagen in der Beschreibung der in den Fig. 15 gezeichneten Pläne und der entsprechenden Koordinaten xy auf der Trägerplatte,

Fig.17 Beziehungen, welche das Verfolgen der relativen Abszisse χ des ersten Vergleichsnormals mit der absoluten Abszisse X des zweiten Vergleichsnormals in Bezug auf die Aufspannplatte für die Trägerplatte ermöglichen,

Fig.18 einen Wegeplan, welcher sich auf die Bestimmung der Optimierung der durchgeführten Folgen bei der Verlegung der Ordinate Y einer Trägerplatte stützt,

Fig.19 ein allgemeines Ablaufdiagramm der Arbeitsweise einer Maschine gemäß der Erfindung,

Fig.20 ein Ablaufdiagramm hinsichtlich der Erzeugung und Optimierung der Abtrennfolge bei einer Maschine gemäß der Erfindung,

Fig.21 ein Ablaufdiagramm des Beginnes der Abtrennfolge und des Einstellens von Tisch, Aufspannplatte und der Folien,

Fig.22 ein Ablaufdiagramm hinsichtlich des Vorschubes der Folien und der Gültigkeitssteuerung der Halbleitereinrichtungen ,

Fig.23 ein Ablaufdiagramm hinsichtlich des Absenkens eines Abtrennkopfes,

Fig.24 ein Ablaufdiagramm der Verkettung und der Gewinnung der Lötfolge,

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Pig.25 ein Ablaufdiagramm für das Einstellen des Tisches und der Aufspannplatte und des Absenkens der Lötköpfe,

Fig.26 ein Ablaufdiagramm für das Löten und Abkühlen der Lötstellen,

Fig.27 ein Ablaufdiagramm für das Zurückführen eines Lötkopfes ,

Fig.28 ein Ablaufdiagramm über das Ende der Arbeitsfolge der Maschine und

Fig.29 die aufeinanderfolgenden Lagen des Kopfes entsprechend den Darstellungen in den Fig. 19 bis 28.

Das Ziel der Erfindung wird zunächst anhand der Fig. 1 der Zeichnungen erläutert. In dieser Figur ist eine Trägerplatte 10 mit Verbindungsleitungen dargestellt, welche ein Netzwerk von Innenleitern 12 bilden, die um die verschiedenen Anschlußbereiche 16 verteilt enden. Diese Anschlußbereiche 6 sind zur Aufnahme je einer Einrichtung oder Baugruppe, im Ausführungsbeispiel einer Halbleitereinrichtung eines bestimmten Typs 18 bestimmt, die ganz allgemein als Chip bezeichnet wird. Bestimmte Leiter 12 enden an Außenanschlüssen 20, welche mit der elektronischen Einrichtung, beispielsweise einer Datenverarbeitungsanlage, verbunden werden.

Die Chips 18 können auf zweierlei Weise eingestellt werden. Eine erste Einteilung ergibt sich aus der Betrachtung ihrer Funktionstypen. Z.B. gehören die Chips 18a und 18'a zu einem ersten Typ, während das Chip 18b zu einem zweiten Typ gehört. Eine zweite Einteilung besteht in einer Einteilung gemäß ihrer Dimensionen. In dem dargestellten Beispiel gehören

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die Chips 18a und 18b zu verschiedenen Kategorien, nämlich einer ersten und einer zweiten Kategorie. Es ist jedoch auch möglich, daß Einrichtungen verschiedener Typen zu ein- und derselben Kategorie gehören.

Einrichtungen derselben Type, welche zur Aufnahme auf der Trägerplatte 10 bestimmt sind, stammen von einem Trägerelement 22, wie beispielsweise einer Trägerfolie aus einem weichen undehnbaren Material. Diese Folie ist über die Länge ihrer beiden Seiten mit einer Serie von äquidistanten und symmetrisch zur Längsachse angeordneten Perforationen 24 versehen. Außerdem besitzt diese Folie in ihrem Mittelbereich eine Reihe von rechteckigen öffnungen 24, um welche ein Netzwerk von Leitern 28 vorgesehen ist. Zunächst ist jede öffnung mit einem Chip eines bestimmten Typs (hier dem Typ 18a) besetzt, wie dies bei den öffnungen 26a und 26b dargestellt ist. Das Leiternetzwerk 28 erstreckt sich freitragend auf die Folie 22, um ein Verlöten des jeweiligen Chip an seinen Ausgangskontakten zu ermöglichen. Ein Abschnitt der Folie 22 trägt auch entsprechende Kennzeichnungen zu den Chips auf der Folie, welche nicht den vorgeschriebenen Kriterien bei einem Funktionstest, welcher mit allen auf der Folie aufgebrachten Einrichtungen vorweg durchgeführt wurde, genügten. Die Zeichnung zeigt eine von diesen Kennzeichnungen mit dem Bezugszeichen 30. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Kennzeichen ein kleines Loch, welches auf einer Seite der Folie zwischen den Perforationen 24 der entsprechenden Seite und mit dem Chip in dem Fenster 26a verbundenen Netzwerk 28 eingefügt wird. Selbstverständlich können alle anderen Markierungsarten angewandt werden, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Im Ausführungsbeispiel bedeutet die Kennzeichnung bei der Einrichtung 18 der öffnung 26a, daß dieses bei einem vorausgegangenen Test mit der Folie 22 als untauglich erkannt wurde.Die Arbeitsweise der übrigen Einrichtungen 18, wie sie in Fig.1 d, rgestellt sind, wurde hingegen als einwandfrei festgestellt.

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Die Fig. 1 zeigt auch das Grundprinzip des Verfahrens nach der Erfindung. Gemäß diesem Verfahren soll relativ zur Lage der Folie 22, und zwar speziell auf die öffnung 26c, die Trägerplatte 10 so versetzt werden, daß eine gerade Verbindung längs der strichpunktierten Linie 32 zwischen dem Inneren der öffnung 26c und dem Inneren von einem Anschlußbereich (hier des Anschlußbereiches 16c) entsteht. Außerdem soll dabei das Chip 18"a von der Folie 22 durch Abtrennen des Netzwerkes 28 zwischen dem Chip und den Seiten der öffnung 26c gelöst werden, wobei diese wechselseitigen Verbindungen von dem Chip 18'a im folgenden Text als Anschlußleiter des Chip bezeichnet werden. Das Chip 18'a wird dann in den Anschlußbereich 16c eingesetzt. Mit diesem Verfahren soll dann das Chip 18"a so angeordnet werden, wie das Chip 18a in der Fig. 1. Dieses Chip sei vorher aus der öffnung 26d der Folie 22 übernommen worden. Anschließend wird ein Fixierungsgerät, wie beispielsweise ein (nicht dargestelltes) Lötgerät auf die Anschlußleitungen angewendet, um die Anschlußstellen 14 des entsprechenden Anschlußbereiches zu fixieren. Der Endzustand ist in der Fig. 1 bei dem Chip 18b dargestellt, bei welchem die Anschlußleitungen mit den Leitungen auf der Trägerplatte verlötet sind.

Im Endergebnis muß, wie die vorstehende Beschreibung zeigt, eine eigene Folie 22 für jeden Chiptyp, welcher auf die Trägerplatte aufgebracht werden soll, vorgesehen werden. Folglich müssen auch so viele Abtrennwerkzeuge vorgesehen werden, wie Typen von Chips auf einer Trägerplatte untergebracht werden sollen, um die Chips von den entsprechenden Folien zu trennen. Andererseits sind die Abmessungen der Lötvorrichtung und der Druck der Erwärmungsglieder für die Anschlußleiter eines Chips allein durch deren Dimension bestimmt, so daß die Anzahl der Chiptypen die Anzahl der notwendigen Lötgeräte bestimmt. Anders ausgedrückt, es müssen mindestens soviele Lötgeräte vorgesehen werden, wie Kate-

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gorien von benötigten Chips zum Bestücken einer Trägerplatte 10 mit allen seinen Einrichtungen vorhanden sind.

Aus dieser Erläuterung ergibt sich, daß eine Trägerplatte hinsichtlich der jeweiligen Mittelpunkte 34 der Anschlußbereiche 16 in "vorbestimmte Lagen" gebracht werden muß.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in einer vereinfachten Übersicht eine Vorrichtung 40 gemäß der Erfindung, welche zum Bestücken einer Trägerplatte mit Halbleitereinrichtungen und zum Verlöten der Anschlußleiter der Halbleitereinrichtungen bestimmt ist. Zunächst wird diese Vorrichtung in Verbindung mit dem Bestücken der zu verlötenden Einrichtungen beschrieben. Die Vorrichtung 40 besteht aus einer Lötmaschine 42, welche mit einer Steuer- und Bedienungseinrichtung 44 zur Steuerung und Kontrolle der Arbeitsweise der Maschine 42 verbunden ist. In einem Ausführungsfall ist die Einheit 44 ein unter der Bezeichnung H316 bekannter Rechner, wie er durch die US-Gesellschaft "Honeywell" hergestellt wird. Eine Beschreibung dieser Einheit in übersichtlicher Form wird später in Verbindung mit der Fig. 14 gegeben.

Die Maschine 42, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, besitzt ein Gestell 46, auf welchem Abtrennköpfe 48 und Lötköpfe 50 in ausreichender Anzahl angeordnet sind. In dem beschriebenen Beispiel sind zehn derartige Köpfe vorgesehen, wobei die Anzahl aber nicht auf 10 limitiert ist. Die zu der Fig. 1 gegebene Beschreibung hat gezeigt, daß die Zahl der Abtrennköpfe und die Zahl der Lötköpfe eine Funktion der Zahl der Typen und der Zahl der Kategorien der benötigten Einrichtungen zur Bestückung einer Trägerplatte ist. In dem dargestellten Beispiel wird angenommen, daß fünf Typen mit vier Kategorien.von Einrichtungen benötigt werden. Folglich soll die Maschine fünf Abtrennköpfe 48A bis 48E und vier Lötköpfe 5OA bis 5OD tragen. Der zehnte Kopf 48F ist nicht

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notwendig bei normaler Arbeitsweise der Maschine 42 und wird vorrätig gehalten. Aus nachher im einzelnen erläuterten Gründen wird an dieser Stelle ein Abtrennkopf vorgesehen.

Das Gestell 46 trägt einen beweglichen Tisch 52, welcher seinerseits eine bewegliche Aufspannplatte 54 zur Aufnahme einer Trägerplatte 56, wie sie beispielsweise in der Pig.1 mit 10 bezeichnet ist, trägt. Ein Versetzen des Tisches 52 über die Länge erfolgt mit Hilfe einer Gewindestange 58, welche durch einen Motor 60 angetrieben wird, der durch die Einheit 44 gesteuert ist. Vorzugsweise wird als Motor 60 ein Motor mit geringer Trägheit eingesetzt, wie beispielsweise ein Gleichstrommotor mit flachem Rotor. Das Versetzen der Aufspannplatte 54 erfolgt über die Länge einer Gewindestange 62, welche durch einen Motor 64, der ebenfalls durch die Einheit 44 gesteuert wird, angetrieben ist. Vorzugsweise ist auch dieser Motor ein Motor mit geringer Trägheit, wie beispielsweise ein Gleichstromkäfigläufermotor (ohne Eisen im Rotor).

Der Tisch 52 trägt einen Führungsbügel· 66 mit zwei zu der Gewindestange 58 parailelen Schenkeln. Dieser- Führungsbügel ist bestimmt zum Zusammenwirken mit einer ersten Spaltenpl·atte 68, we^he mit den Abtrennköpfen und Lötköpfen 48 und 50 verbunden sind, wie weiter unten beschrieben wird. Die Platte 54 trägt einen Bügel 70, dessen Wände parallel zur Gewindestange 62 verlaufen, und der zum Zusammenwirken mit einer zweiten fest, aber auswechselbar, mit dem Tisch 52 verbunden ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen außerdem, daß der Tisch 52 auf zwei parallelen Führungen 74 versetzt werden kann, und zwar mittels der Gewindestange 58 über ein Rollensystem mit Kreuzrollen, wie sie allgemein zum Stabilisieren bekannt sind, wenn ein Element versetzt werden soll. Ebenso wird die Aufspannplatte 54 auf zwei Führungen 76 mittels eines entsprechenden systems versetzt.

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Das Gestell 46 trägt außerdem Antriebsglieder zum schrittweisen Verstellen jeder Folie. Diese Mittel sind hier durch zehn Schrittschaltwerke 78 angedeutet, welche mit den genannten Köpfen der Maschine verbunden sind. Die Schaltwerke sind in üblicher Technik aufgebaut, wobei jedes einen Motor 80 besitzt, wie beispielsweise in der französischen Patentschrift 2 225 977 beschrieben.

Die Fig. 3 zeigt außerdem die Lage einer Folie 22 entsprechend zu einem Abtrennkopf 48. In dieser Fig. ist die Folie 22, so wie sie dargestellt ist in der Fig. 1, aufgerollt auf eine Spule 82. Das Gestell 46 trägt zehn Achsen 84, welche jeder eine Spule 82 aufnehmen kann. Jede Spule 82 ist mit einer Etikette 86 versehen, mit welchem die Spule mit Hilfe eines Codes gekennzeichnet wird und die in beliebiger Weise mit der Einheit 44 verbunden ist.

Die Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer derartigen Etikette 86. Diese Etikette trägt einen Grundleiter 88 und sieben Leiter 90, welche in Anschlüssen 92 enden. Eine Verbindung 93 bzw. keine Verbindung von jedem Drahtende zu dem Grundleiter bildet eine Binärzahl. Z.B. bezeichnet die Verbindung die Ziffer "Null" und die Abwesenheit einer Verbindung die Ziffer "Eins". Bei der in Fig. 4 dargestellten Etikette können 126 unterschiedliche Arten von Halbleiterchips gekennzeichnet werden durch die Einheit 44, mit welcher die Drähte 88 und 90 verbunden sind. Mit diesem Code, man kann auch z.B. die Abwesenheit einer Spule durch das Codewort 0000000 und die Abwesenheit einer Codierung durch das Codewort 1111111 kennzeichnen. Für andere Anwendungen kann dieser Code auch als Funktion der Zahl der Chipstypen für ihre Identifikation ausgewählt werden.

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Aus Fig. 3 sieht man auch, daß die Folie 22 von der Spule 82 über verschiedene Rollen 94 geführt wird. Die Maschine 42 trägt auch einen Abtaster 96 für das Ende einer Folie, welche elektrisch mit der Einheit 44 verbunden ist.

Die Fig. 5 zeigt in einer Schnittdarstellung den schematischen Aufbau eines Abtrennkopfes 48. Entsprechende Köpfe wurden schon in Patentanmeldungen der Anmelderin beschrieben, speziell in der französischen Anmeldung 72/39747.

Der in der Fig. 5 dargestellte Kopf 48 besteht aus einem im wesentlichen rechteckigen Gehäuse 98, welches auf einer Seite eine Nut 100 trägt, die zum Eingriff mit einem Vorsprung (Fig. 2) des Gestelles 4 6 der Maschine für eine auswechselbare Befestigung des Kopfes auf dem Gestell 46 bestimmt ist. Die gegenüberliegende Seite zu der die Nut tragende Seite 100 des Kopfes 48 weist ein Fenster 104 auf, welches durch ein Trägerorgan 106 durchquert wird. Dieses Trägerorgan ist auf einer Seite mit einer Kulisse 108, welche ein Abtrennwerkzeug 110 trägt, verbunden und auf der anderen Seite mit einer Lamellenfeder 112, welche mit ihrem anderen Ende an einem übertragungsteil 114 befestigt ist. Dieses Übertragungsteil 114 ist auf einer Schraube ohne Ende 160 geführt, welche über ein Getriebe 118 von einem Gleichstrommotor 120 angetrieben wird. Die Schraube 116 ist in Anschlägen 122 geführt. Das übertragungsteil 114 erstreckt sich durch die Schraube ohne Ende 116 und ist gegen Drehung gesichert geführt, um die Drehbewegung des Motors 120 in eine Längsbewegung im Sinne der Achse der Schraube ohne Ende 116 umzusetzen. Das Ubertragungsteil 114 trägt an der dem Trägerorgan 106 zugewendeten Seite Druckabtastmittel, welche hier durch einen linearen Potentiometeranschluß gebildet werden, dessen festes Teil mit den Teil 144 zusammenwirkt und mit einer (nicht dargestellten) Spannungsquelle verbunden ist und dessen beweglicher Teil (Schleifer des Potentiometers)

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an dem Trägerorgan 106 befestigt ist. Dieses Trägerorgan weist außerdem ein bewegliches Teil (Schleifer) 128 von einem Wegesteuerglied des Werkzeuges auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein lineares Potentiometer 130 gebildet ist und das am Gehäuse 98 des Kopfes 48 befestigt ist und von einer (nicht dargestellten) Spannungsquelle versorgt wird. Die Schleifer 126 und 128 sind jeweils mit der Einheit 44 durch nicht dargestellte Schaltglieder verbunden. Die Einheit 44 ist auch elektrisch mit dem Motor 120 zur Steuerung dieses Motors verbunden.

Die innere Wand des Gehäuses 98 des Kopfes 48 bildet einen lichten Spalt 132, welcher zum Durchlauf einer Folie 22 bestimmt ist, wie in der Fig. 3 dargestellt. Unter dem Werkzeug 110 ist diese Wand verlängert, um eine Matrize 134 zu bilden, wie sie später im Detail in Verbindung mit der Fig. 7 beschrieben wird. An dieser Stelle ist ein Chip-Gültigkeitsabtaster 136 vorgesehen, welcher die Löcher 30 (Fig.1), die in der Folie 22 gebildet sein können, abtastet, um die Brauchbarkeit einer Halbleitereinrichtung festzustellen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abtaster 136 ein Mikroschalter mit einem Element, das über den Druck von einem Gas die Abwesenheit von einem Loch 30 prüft. Die Versorgungsglieder von diesem Abtaster sind nicht dargestellt. Der Abtaster ist mit der Einheit 44 und dem Schrittschaltwerk 78 des entsprechenden Kopfes in solcher Weise verbunden, daß dieses Schrittschaltwerk zur Weiterschaltung der unbrauchbaren Halbleitereinrichtung und zum Plazieren einer verwendbaren Halbleitereinrichtung unter dem Werkzeug 110 ausgelöst wird.

Dabei zeigt die Fig. 6 im Detail die Führung des Trägerorgans 106 in dem Fenster 104 des Gehäuses 98 von einem Abtrennkopf 48. Das Trägerorgan 106 trägt zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Längsrillen 138 in V-Form,

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welche mit zwei anderen Längsrillen 140 ebenfalls in V-Form des Fensters 104 zusammenwirken. Die Verbindung wird mittels in den beiden Rillen 138'und 140 geführten Kugeln 142 hergestellt. Die Kulisse 108, wie sie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, weist ein Werkzeugträgerelement 144 aus einem mechanisch festen Material auf.

Die Fig. 5 und 7 zeigen zusammen den Aufbau und das Zusammenwirken mit dem Werkzeug 110. Wie in der Fig. 5 dargestellt, weist das Abtrennwerkzeug 110 eine Innenbohrung 146 auf, welche über eine nach außen führende Leitung 148 mit einer (nicht dargestellten) Unterdruckquelle verbunden ist, um eine abgetrennte Halbleitereinrichtung auf dem Weg zur Trägerplatte 56 anzusaugen. Diese Einzelheit ist in der vorgenannten französischen Patentanmeldung 72139747 beschrieben.

Das Abtrennwerkzeug 110 ist mit einem Positionierungs- und Halterungssystem 150 für die Folie 22 verbunden. Dieses System 150 besteht aus zwei Achsen 152 mit Anschlagbolzen 154 und Rückhol-Spiralfedern, die an der Unterseite der Kulisse 108 abgestützt sind. Die beiden Bolzen 154 sind fest mit einem Querträger 158, auf welchem sich die anderen Enden der Spiralfeder 156 abstützen, verbunden. Dieser Querträger ist zum Anpressen der Folie 52 bestimmt, während die Bolzen in die Perforationen 24 der Folie eingreifen, um eine stabile Halterung der Folie während des Abtrennens von einem Chip 18 zu erreichen. Dabei haben der Querträger 158 und Matrize 134 eine Zentralbohrung, um das Werkzeug 110 aufnehmen zu können. Die Matrize 134 ist außerdem versehen mit öffnungen 160 zur Aufnahme der Enden der Bolzen 152 und zum Fixieren von diesen zusammen mit der Folie 22 während des Abtrennens.

Die Lötköpfe 50 können analog aufgebaut sein, wie die Köpfe 48, wie sie anhand der Fig. 5 bis 7 beschrieben wurden. In diesem Fall ist das Werkzeug 110 ein Lötwerk-

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zeug. In den dargestellten Beispiel ist das Lötwerkzeug ein Werkzeug zum Erhitzen, welches mit einem Heizelement verbunden ist. Die Dauer des Stromdurchlaufes kann mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Wärmeschalters gesteuert werden. Man kann auch mit dem Kopf einen Abkühlkreis verbinden durch (nicht dargestellte) Stickstoffzufuhr an die Lötstelle. Ein Lötkopf 50 benötigt keine öffnung 132; außerdem kein Positionierungs- und Halterungssystem 150.

Schließlich besitzen alle Köpfe 48 und 50 an ihrer Bodenfläche einen Vorsprung 162 zur auswechselbaren und justierbaren Aufnahme einer Spaltenplatine 68 (Fig. 1,8 und 12).

Die Fig. 8 zeigt ein Abtastsystem, welches mit dem Bügel 66 verbunden ist zum Zusammenwirken mit einer Spaltenplatine 68. Dabei trägt die Platine 68 vier Reihen länglicher Spalten 164 (siehe Fig. 12) deren Ausdehnungen alle parallel mit einer gegebenen Richtung (in den Seichnungen in vertikaler Richtung) ausgerichtet sind. Das Abtastsystem enthält als Sender eine Lichtquelle, welche in dem Beispiel durch eine elektrische Stablampe gebildet wird, welche sich in der gegebenen Richtung (in der Zeichnung in vertikaler Richtung) erstreckt und eine Länge aufweist, die die vier Reihen der Spalten überdeckt. Diese Lampe 164 ist auf einer Seitenwand des Bügels 66 befestigt und elektrische mit einer (nicht dargestellten) Spannungsquelle verbunden. Das Abtastsystem enthält darüberhinaus eine Empfängeranordnung 168 in Form einer Aufnahmefläche 170, welche vier Fotozellen 172 aufweist, welche in derselben Richtung (in der vertikalen in den Zeichnungen) angeordnet sind. Jede von diesen Zellen weist zwei benachbarte Aufnahmebereiche 174a, 174b, welche durch eine zu der vorgenannten Richtung parallele Linie getrennt sind. Die Aufnahmefläche 170 ist auf der anderen Wand des Bügels 166 derart befestigt, daß das durch einen Spalt 164 (ein Spalt

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der Reihe R4 in der Fig. 12) fallende Lichtbündel 176 von den Aufnahmebereichen 174 auf ihrer ganzen Länge in der vorgenannten Richtung, aber nur zu einem Teil in der Breite von diesen Spalten aufgenommen wird.

Die Fig. 9 zeigen schematisch den elektrischen Schaltkreis, welcher mit jeder der Zellen 172 verbunden ist. Die Aufnahmebereiche 174a und 174b sind über die Leitungen 176a, 176b mit den Eingängen + und - eines Operationsverstärkers 178 verbunden, der seinerseits mit zwei Spannungsquellen +V und -V verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 178 ist mit einer Anschlußklemme des Motors 60 verbunden, dessen zweiter Anschluß an Masse gelegt ist. Die Leitungen 176a und 176b führen außerdem zur Steuereinheit 44 zur Auswahl der Spaltenreihe, die betrachtet werden soll,und zum Abzählen der vorbeilaufenden Spalten in dieser Reihe, wie im folgenden noch dargelegt wird.

Die Justierung des Bügels 66 hinsichtlich einer Spalte 164 wird folgendermaßen durchgeführt. Wenn das Strahlenbündel auf eine von den beiden Bereichen 174a und 174b trifft, wird ein elektrischer Strom unterschiedlicher Richtung erzeugt, deren Differenz mit Hilfe des Operationsverstärkers 178 zur Erregung des Motors 60 für ein Verschieben des Tisches 52 und des Bügels 66 in einer Richtung abhängig von der Richtung der Differenz des Stromes ausgewertet wird. Auf diese Weise bewegt sich der Tisch 52 und damit der Bügel 66 bis die Bereiche 174a und 174b gleichmäßig beleuchtet werden und damit ein elektrisches Signal von gleicher Größe abgegeben.

Die Einstellung der Aufspannplatte 54 geschieht mit Hilfe des Bügels 70 mit einem Abtastsystem ähnlich dem des Bügels 66. Die entsprechenden Zellen sind über einen Operationsver-

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stärker mit dem Motor 64 zum Antrieb der Aufspannplatte verbunden. Dabei bewegt sich der Bügel 70 über einen Spalt der Platte 72 in der vorher beschriebenen Weise, gesteuert durch die Einheit 44.

Im folgenden wird nun das richtige Aufspannen der Trägerplatte 56 auf der Aufspannplatte 54 der Maschine 42 beschrieben. Die Fig. 10 zeigt die hierfür vorgesehenen Mittel. Vor der Erläuterung sei darauf hingewiesen, daß die Einstellung einer Trägerplatte 56 abhängig von einem System von drei Punkten 180a, 180b und 180c auf ihrem Umfang durchgeführt wird. Um das Wesen der Erfindung besser verständlich zu machen, wurden in der Fig. 10 die Unregelmäßigkeit des Randes einer Trägerplatte 56 stark vergrößert. Die drei Punkte 180a bis c sind auf diesem Rand angeordnet, welche durch ein Einstellnormal so festgelegt sind, daß beim Einsetzen in ein analoges Einstellnormal präzis dieselbe Lage erreicht wird, wie sie hinsichtlich des Ursprungsvergleichsnormal bestimmt war. In dem Fall der Fig. 10, wird dieses Vergleichsnormal durch drei Rollen 182a, 182b und 182c gebildet, welche sich frei um eine feste Achse drehen können. Wenn die Trägerplatte 56 eingesetzt ist, berühren die Punkte 180a, b und c jeweils einen Punkt auf dem Umfang der Rollen 182a, b und c. Diese Lage stellt die ausgewählte Lage mit dem Original genau her. Zum Einsetzen der Trägerplatte 56 und zum Halten sind drei weitere Rollen 184 vorgesehen, welche sich ebenfalls frei um ihre Achsen drehen können, die ihrerseits in den öffnungen 186 verschoben werden können. Nach Zurückziehen der Rollen 184 wird die Trägerplatte 56 zwischen die Rollen 182 und 184 eingesetzt. Nach Lösen eines (nicht dargestellten) mechanischen Systems, das die Achsen der Rollen 184 gegen die Rollen 182 drückt, wird die Trägerplatte automatisch positioniert. Die Fig. 10 zeigt eine Zwischenetappe von dieser Positionierung. Unter dem Druck der Rollen 184 bewegt sich die große Seite der Trägerplatte

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unter der Drehung der Rollen 184. Es sei darauf hingewiesen, daß die Rollen 182 frei drehbar aber unverschieblich gehalten sind, weshalb die Seiten an den Rollen gleiten. Gemäß den vorhandenen Unregelmäßigkeiten ist die Reibkraft mehr oder weniger groß und die Bewegung der Trägerplatte wird mehr oder wenige gehemmt. Darüberhinaus besteht an sich die Gefahr der Verformung an den Unebenheiten, welche die Präzision hinsichtlich der gewünschten Lage der Trägerplatte beeinflussen könnten. Die Verwendung von Rollen vermeidet alle diese Nachteile. Sobald die Trägerplatte auf der Aufspannplatte richtig ruht, wird es durch ein (nicht dargestelltes) Drucksystem gehalten, welches auf die Trägerplatte wirkt.

Nachdem alle Einzelheiten des Aufbaus der Maschine 42 beschrieben sind, wird nun die Arbeitsweise dieser Maschine in Bezug auf eine spezielle vorgegebene Trägerplatte beschrieben. Es sei daran erinnert, daß mit 34 die Mittelpunkte der vorgesehenen Bereiche in der Trägerplatte 10 für die einzelnen Chips bezeichnet sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Für die in der Fig. 11 dargestellte Trägerplatte sind die Mittelpunkte von diesen Bereichen auf ein erstes Vergleichsnormal (relative Koordinaten) bezogen, welche in dem dargestellten Beispiel als kartesische Koordinaten mit zwei aufeinander senkrechten Achsen Ox und Oy auf die beiden angrenzenden Seiten der Trägerplatte bezogen und durch diese definiert sind. Auf diese Weise können die Zentren 34 durch den Schnittpunkt von zwei zu den Achsen parallelen Linien definiert werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen unterteilt man das Substrat in vier Reihen (auch "Kanäle" genannt) R1, R2, R3, R4 und vier Kolonnen C1, C2, C3, C4 derart, daß die Mittelpunkte 34 jeweils durch eine Kolonne und durch eine Reihe definiert sind. Für die Erleichterung der Bezeichnung der Zentren 34 bezeichnet man jede dieser Lagen durch den Buchstaben P ergänzt durch die Ziffer von

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seiner Kolonne und seiner Reihe. In jedem Fall sind die Zentren (Mittelpunkte 34) bestimmt durch den Schnittpunkt von zwei parallel zu den Achsen verlaufenden Abschnitte Die horizontalen Abschnitte sind durch den Buchstaben H mit derselben Bezugsgröße wie das entsprechende Zentrum und die vertikalen Abschnitte durch den Buchstaben V, welcher ebenfalls mit der entsprechenden Bezugsgröße verbunden ist, bezichnet. Beispielsweise entspricht der Lage P44 den Abschnitten H44 und V44. Man bildet die Spalten der Platinen 68 von den vertikalen Abschnitte V, wie dies in der Fig. 12 dargestellt ist. Selbstverständlich ist die Länge der Spalte unabhängig von denen der Abschnitte V. Ebenso werden die Spalten der Platine 72 von den Abschnitten H gebildet, wie in der Fig. 13 dargestellt.

Die für eine Trägerplatte 5 bestimmten Chiptypen werden danach als Funktion der jeweiligen Lage P auf der Trägerplatte gekennzeichnet. Wie oben vorausgesetzt, sollen fünf Chiptypen zum Einsetzen auf die Trägerplatte vorgesehen werden, was die Bereitstellung von fünf Abtrennköpfen 48A bis 48E voraussetzt. Es wurde auch vorausgesetzt, daß diese fünf Typen vier Dimensionskategorxen darstellen, was die Anwesenheit von vier Lötköpfen 50a bis 5Od notwendig macht. Die folgende Tabelle zeigt ein Zugehörigkeitsbeispiel zwischen den Lagen P und den Typen und Kategorien der Chips, welche auf der Trägerplatte befestigt werden sollen. Dabei wurden die Abtrennköpfe und die Lötköpfe durch Buchstaben, die den Typen und Kategorien zugeordnet sind, bezeichnet.

Type	Kategorie	Position	^P34	^P42	^P44
A	a	^P14	^P13	^P24
B	b	^P11			^P43
C	a	^P32	P₂₂	P₃₃
D	C	^P21	^P41
E	d	^P23

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Dieses Beispiel setzt voraus, daß die Typen A und C derselben Kategorie a angehören.

Für einen Einsatz der Maschine 42 legt man ein zweites Vergleichsnormal (Absolutkoordinaten X, Y) unabhängig von dem ersten fest, über welches die genaue Zuordnung der einzelnen Einrichtungen auf den entsprechenden Stellen der Trägerplatte für die Abtrennung und die Lötung gesteuert wird. Diese Steuerung der Maschine 52 erfolgt dabei relativ zu den Achsen der Abtrennwerkzeuge 48A bis 48E und der jeweiligen Lötwerkzeuge 50a bis 5Od (Fig. 2).

Bei dem Ausführungsbeispiel liegen alle Achsen der Abtrennwerkzeuge auf einer Geraden ebenso wie die Achsen der Lötwerkzeuge, wobei beide Geraden zusamenfallen. Wie aus den Zeichnungen zu ersehen, erstrecken sich die Abtrennwerkzeuge und die Lötwerkzeuge längs einer parallelen Linie zu der Gewindestange 58 für die Versetzung des Tisches 52. Diese Linie stimmt auch mit einer Parallelrichtung zu der Achse Ox, wie vorstehend definiert, hinsichtlich der Platte 56 (Fig. 11) überein, wenn diese auf der Aufspannplatte 54 in der durch die Fig. 10 dargestellten Weise montiert ist. Die Spaltenplatinen 68 sind ebenfalls längs dieser Richtung angeordnet.

Die Arbeitsweise der Maschine 42 ist nunmehr leicht zu verstehen. Zunächst wird eine Trägerplatte 56 auf die Aufspannplatte 54 sehr genau, wie mit der Fig. 10 angezeigt, aufgesetzt. Dabei wird die Trägerplatte 56 derart angeordnet, daß ihre Abszissenachse parallel zur Hauptrichtung der Abtrennwerkzeuge und der Lötwerkzeuge verläuft. Beim Beginn hat der Tisch 52 und die Aufspannplatte 54 eine sehr genaue Lage (Xo, Yo) hinsichtlich der Anordnung der Werkzeuge. Diese Lage wird durch die Einheit 44, wie später angezeigt, bestimmt.

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Von der Ausgangslage (Xo, Yo) des Tisches und der Aufnahmeplatte aus steuert die Einheit 44 die Motore 60 und 64, um die Trägerplatte korrekt unter das Werkzeug von dem Kopf 48a zu plazieren. Angenommen, daß die Typen und Kategorien, wie sie in der vorgenannten Tabelle angezeigt sind, den in der Fig.3 dargestellten Köpfen entsprechen, wird die Einheit 44 die Motore 60 und 64 steuern, um die Achse des Werkzeugs des Kopfes 48a in Übereinstimmung mit beispielsweise der Position P14 zu plazieren. Der Tisch und die Aufspannplatte 54 befinden sich dann auf dem Spalt V14 der Spaltenplatine 68 des entsprechenden Kopfes 48A und auf dem Spalt H14 der Spaltenplatine 72 wie vorstehend in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 erläutert. Die Spalten werden von der Einheit 44 erkannt, mit welcher das erste Verglexchsnormal, die Typen und Kategorien der zu verwendenden Halbleitereinrichtungen, die Zuordnung der Lagen P zu den Typen und Kategorien und das Führen der Köpfe bestimmt wird. Vorausgesetzt, daß die Platine 68 des Kopfes 48A sich in der in Fig. 12 angezeigten Lage befindet, wählt die Einheit 44 die erste Spalte von denen der Reihe R4 der Platine 68 aus. Nach Ausrichtung und Festlegung der Trägerplatte in der Lage P14 gemäß einer Achse analog zu der Achse 32 der Fig. 1, steuert die Einheit 44 die Betätigung des Kopfes 48a für das Abtrennen einer Einrichtung vom Film 22a (entsprechend dem Typ a). Die Arbeitsweise von diesem Kopf wird später erläutert. Sobald das Chip in die Lage P14 eingesetzt wurde, wählt die Einheit 44 nun z.B. die Lage P34 (s. die vorstehende Tabelle) aus und steuert die Motoren 60 und 64 entsprechend. Die Auswahl der Lage P34 durch die Einheit 44 erfolgt durch Abzählen der Spalten der Reihe R4 der Platine 68 (hier der dritten) während die Positionierung in der Ordinate identisch bleibt. Nachdem alle diese Operationen mit dem Kopf 48A durchgeführt wurden, positioniert sich der Tisch und die Aufspannplatte relativ zu dem Kopf 48B entsprechend der vorstehenden Tabelle. Dabei wird die Trägerplatte mittels seines ersten Vergleichsnormals in Bezug auf

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die Versetzungslinie der Werkzeuge, welche das genannte zweite Vergleichsnormal bildet, in Übereinstimmung mit jeder Position mit der entsprechenden Halbleitereinrichtung versetzt.

Nachdem die Trägerplatte eine letzte Einrichtung 18 von dem Kopf 48E übernommen hat, läuft es unter die entsprechenden Lötköpfe, z.B. den Kopf 50a entsprechend der Kategorie a hinsichtlich der Positionen P14, P34, P4 2 und P32. Eine Bemerkung kann nunmehr gemacht werden hinsichtlich der Unterteilung der vorbestimmten Abszissen und Ordinaten auf der Trägerplatte in Reihen und Kolonnen, wie dies in der Fig. 11 dargestellt ist. Wenn man diese Unterteilung nicht hätte, würde die Platine 68 z.B. eine Serie von Spalten 164 umfassen, welche alle die Breite der Spaltenplatine einnehmen würden. Auf diese Weise würden die den Abschnitten V34 und V3 2 entsprechenden Abschnitte sehr nahe beieinander liegen, so daß die Lage der Trägerplatte und damit die Steuerung der Motoren gestört würde. Dank der Unterteilung, wie sie in der Fig. 11 gezeigt ist, sind die Spalten von jeder Reihe ausreichend voneinander entfernt, um eine gute Steuerung und eine korrekte Positionierung der Trägerplatte zu erhalten.

Nunmehr wird die Arbeitsweise eines Kopfes 48 in Verbindung mit den Fig. 5 bis 7 beschrieben. Wenn die Trägerplatte eine gewünschte Position P hinsichtlich der Achse 32 eines Werkzeuges 110 aufweist, steuert die Einheit 44 den Motor 120 um das Übertragungsteil 114 abzusenken und damit das Werkzeug 110 unter Zwischenschaltung der Lamelle 112 zu betätigen. Der Weg des Werkzeuges 110 ist in der Fig. 5 auf einer Achse 88 mit seinem Ausgangspunkt 190 an der Unterseite des Werkzeuges 110, das sich in seiner oberen Ausgangslage befindet, angezeigt. Die Marke 192 entspricht genau der Ebene des Netzwerkes der Leiter 28 der Folie 22 (Fig. 1 und 7). Von 190 bis 192 bewegt sich das Werkzeug ohne Widerstand, so daß die Lamelle 112 in normaler Lage gehalten wird durch eine elektrische

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Wegübersetzung über den Schleifer 126 des Potentiometers 124. Zur selben Zeit wird die Bewegung des Teiles 114 elektrisch übersetzt über den Schleifer 128 des Potentiometers 130. Die Lagen 190 und 192 sind in der Fig. 5 am Potentiometer 130 durch die entsprechende Lage des Schleifers angegeben. Somit steuert die Einheit 44 in der vorgenannten Zone 190 bis 192 die Vorspannung von der Lamelle 112 mit Hilfe der Potentiometer 124 und 130. Sobald das Werkzeug die Ebene erreicht, durchschneidet es die Leiter des Netzwerkes 28, das mit dem Chip verknüpft ist, während ein Unterdruck in dem Kanal 146 erzeugt wird. Die Stoßkraft des Werkzeuges auf das Netzwerk 58 wird durch die Lamelle 112 auf dem Schleifer reduziert und elektrisch durch das Potentiometer 124 übersetzt. Die Einheit 44, welche die Lage 192 dank dem Potentiometer kennt, wertet die Größe der Schlagkraft durch Messung aus. Z.B., wenn eine zu große Kraft im Bereich 190 bis 192 entstehen würde, würde dies wie ein Fehler der Maschine bewertet und die Maschine würde den Kopf 48 ausschalten. Ebenso bewertet die Einheit 44 auf der Höhe 192 die Schlagkraft über das Potentiometer 124. In der Einheit 44 sind Mittel vorgesehen zum Vergleichen des Wertes von dieser Kraft mit einem obersten vorgegebenen Grenzwert. Wenn die Schlagkraft sich dem Grenzwert nähert, bewertet die Einheit 44 diese Schlagkraft wie einen Fehler der Vorrichtung und arretiert die Arbeitsweise des Kopfes 48. Zwischen dem Niveau 192 und dem Niveau 194, das der Oberseite der Trägerplatte 56 entspricht, hält das WErkzeug das abgetrennte Chip aufgrund des Unterdruckes in dem Kanal 146. Dieser Weg wird abgetastet durch das Potentiometer 130 und der Unterdruck wird gemessen mit Hilfe des Potentiometers 124. Damit überwacht die Einheit auch die Drucksteuerung. Wenn die Einheit mit Hilfe des Potentiometers 130 weiß, daß das Werkzeug die Ebene 194, welche der Oberfläche der Trägerplatte 56 entspricht, erreicht hat, wird der Unterdruck in dem Kanal 146 abgeschaltet zum

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Absetzen des Chips 18, so daß die Einheit 44 das Werkzeug an seine Ausgangslage 190 zurückführen kann. In Höhe der Ebene 194 steuert die Einheit auch die Auflagekraft des Werkzeuges auf der Trägerplatte.

Die Lötköpfe 50 können analog aufgebaut sein zu den Köpfen 48, wobei das Werkzeug 110 mit seinem Kanal 146 ersetzt wird durch ein Lötwerkzeug verbunden mit den Versorgungsleitungen für ene elektrische Widerstandsheizung zum Löten. In diesem Fall wird die Ebene 152 nicht berücksichtigt. Die Steuerung des Lötvorganges kann durch ein mit dem Lötwerkzeug 110 verbundenes Thermoelement sein. Sie kann auch als Funktion der Zeit der Anwendung oder der Intensität der Erwärmung überwacht werden.

Im folgenden wird nunmehr die Einheit 44 beschrieben. Die vorstehende Beschreibung hat deren Steuerfunktion und Kontrolle der Maschine 42 aufgezeigt. Die Einheit 44 ist jedoch auch vorgesehen, um über ein Programm die Leistungsfähigkeit der Maschine zu optimieren durch Auswahl der Folge der Funktionsabläufe und ein Reduzieren dieser Abläufe hinsichtlich ihrer Dauer auf ein Minimum. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Einheit 44 den Minimalweg zum Bestücken einer gegebenen Trägerplatte in einem Minimum an Zeit errechnet. Dies geschieht abhängig von einem Bestückungsplan der Trägerplatte, wie er in der Fig. 11 und der vorstehenden Tabelle dargestellt ist, durch Zuteilung der Köpfe und der Steuerdaten, welche die Einheit fortlaufend von der Maschine 42 erhält (über den durch die Werkzeuge ausgeübten Druck, die Abtastung der Brauchbarkeitsanzeige der Halbleitereinrichtungen 18, der Abtastung eines Folienendes ...). Wenn beispielsweise im Arbeitsablauf ein Ende der Folie durch den Folienabtaster 96 festgestellt wurde, würde der Fertigungsablauf, während der Operateur die Folie ersetzt, entweder auf deb entsprechenden Kopf oder auf einem anderen Kopf, wie z.B. den in Reserve haltenen Kopf 48F umgeschaltet.

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Die Fig. 14 zeigt in der Übersichtsdarstellung die Vorrichtung 40 in Bezug auf die Einheit 44. Die Fig. 14 offenbart dabei das grundsätzliche Zusammenwirken der Einheit 44 mit der Maschine 42. In einer Übersichtsform sieht die Einheit 44 die Einheit 42 als Steuerblock 196, welcher mit der Gesamtheit 198 der mechanischen Glieder der Maschine 42 verbunden ist, wobei diese Einheit im wesentlichen die Abtrennköpfe und die Lötköpfe sowie die Transportmittel für die Trägerplatte, die Antriebsmittel für die Folien usw. umfaßt. Was die Einheit 44 betrifft, wurde vorstehend gesagt, daß diese im wesentlichen durch einen Rechner H316, wie vorstehend zitiert, gebildet wird. In der Fig. 14 wird dieser Rechner durch einen Schrank 200 dargestellt. Dieser Schrank setzt sich zusammen aus einer Stromversorgungseinheit 202, welche mit einem Pult 204 verbunden ist, welches seinerseits mit einer Anpaßeinheit 206 verbunden ist, die zur Anpassung zwischen der Einheit 44 und der Maschine 42 dient. Die Anpaßeinheit 206 steht in Verbindung mit einer Speichereinheit 208, welche in dem dargestellten Beispiel eine Kapazität von 8K Worten haben soll. Der Steuerblock 196 arbeitet mit dem Pult 204 und dem Anpaßblock 206 zusammen und umgekehrt. Der Speicherblock empfängt über einen Bandleser 210 die Bestückungsplaninformationen für die Trägerplatte durch den Block 212 und die Funktionskontrollinformationen von der Maschine 42 durch den Rechner 200. Diese Informationen seien dargestellt durch den Block 214. Die Steuerung erfolgt abhängig von einem Programm, welches im folgenden "Monitor" genannt werden soll. Der Speicherblock 208 steht außerdem in Verbindung mit einem Fernschreiber 216. Weiterhin empfängt ein Bandlocher 218 von dem Speicherblock Informationen zur Wahrnehmung durch den Monitor. Diese Informationen sind schematisch durch den Block 220 bezeichnet.

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Bestimmte Vorgabedaten müssen vor dem Beginn der Steuerung des Prozesses durch den Rechner eingegeben werden. Die Arbeitsweise der durch den Operateur bediente Maschine geschieht dann wie folgt. Zunächst wird die Versorgung der Maschine mit Spulen 82 garantiert. Dabei besteht keine Notwendigkeit einen bestimmten Typ von Chips an einen vorbestimmten Platz zu geben. Der Operatuer ist vielmehr von der Notwendigkeit irgendeiner Überwachung vor dem Beginn des Verfahrens frei, welche Typen von notwendigen Chips vorzusehen sind, welche verfügbare Mengen bereitgestellt werden, welche verfügbare Chips an einer Stelle kompatibel sind mit dem Abtrennkopf, welcher sich dort befindet, und welche Lötköpfe eingesetzt werden sollen. Anschließend bringt der Operateur die zu bestückende Trägerplatte auf seinen Plastζ auf der Aufspannplatte 54. Er gibt den Typ der Trägerplatte über den Fernschreiber 215 ein und löst den Prozess aus. Von diesem Moment an muß der Operateur nicht mehr eingreifen, mit Ausnahme einer Störung. Jedoch wird sein Eingreifen unter der Kontrolle des Rechners bleiben.

Der Rechner ruft von seinem Speicher 208 den Bestückungsplan der zu bestückenden Trägerplatte ab, kontrolliert über die Etiketten 86 der einzelnen Chips 18, ob alle Chiparten bereitgestellt sind, bestimmt den kürzesten Weg, welchen der Tisch durchführen soll und beginnt das Verfahren.

Die Bestückung der Trägerplatte vollzieht sich dann wie vorau sgehend b e s ehr ieben.

Mit der oben beschriebenen Maschine benötigt das Bestücken einer Trägerplatte von 64 Positionen etwa 10 Minuten, eine Zeit, während welcher der Operateur nicht einzugreifen hat.

Dem Operateuer ist die Möglichkeit gegeben, den automatischen Bestückungsprozess einer Trägerplatte zu unter-

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brechen im Moment eines Spulenendes. Aber dieses Anhalten wird durch den Rechner derart gesteuert, daß das Verfahren wieder aufgenommen und normal zu Ende geführt werden kann.

Es wurde vorstehend erwähnt, daß die Kontrolle des Ablaufes durch den Rechner mit Hilfe eines Monitor genannten Programmes erfolgt. Seine grundsätzliche Organisation und deren Funktion sind in den in den Figuren 19 bis 29 dargestellten Ablaufdiagrammen gezeigt, welche Teil der Beschreibung sind. Im folgenden werden einige zusätzliche Erläuterungen gegeben.

Was die Grundorganisation des Programmes Monitor betrifft, so wird zunächst der Bestückungsplan in den Monitor eingegeben, sei es im "on-line"-Betrieb mittels eines Fernschreibers für gelegentlich einfache Pläne, sei es im Einzelfall über einen Lochstreifen nacheinander, sei es aufeinmal mittels Lochstreifen zur Bildung einer Mehrzahl von Bestückungsplänen in dem Rechner. Ein durch den Monitor nicht benutzter Teil des Speicherblockes 208 ist für eine solche Plansammlung reserviert. Ungefähr 50 Tragerplattenbestuckungspläne mit Stellen können dort gespeichert werden. Das Eingeben von einer solchen Plansammlung benötigt nur ungefähr 30 Sekunden und erfolgt unabhängig von der Eingabe des Monitors. Für praktische Zwecke eignet sich besonders die dritte Eingabeart für Bestückungspläne, welche auch regelmäßig angewendet wird.

Es gibt eine grundsätzliche Bestückungsauswahl für die Trägerplatten und eine Auswahl der Arbeitsabläufe: Man gibt in den Monitor eine Tabelle, welche die bekannten Typen und Kategorien der Einrichtungen enthält, sowie die Typen der Abtrennköpfe und der Lötköpfe, wobei die verwendete Tabelle gelegentlich auch die voraussichtliche Steuerung des Bestückungsplanes und der Verarbeitung der Bestückungsablaufe en'"halten kann, das Kennzeichen dieser Tabelle, das Kenn-

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zeichen der Liste der im Speicher enthaltenen Bestückungspläne, den Zustand der Maschine 42, Typen und Kategorien der Einrichtungen 18, der Abtrennköpfe 48 und der Lötköpfe sowie die Kennzeichnung der Spulen.

Die Aufgabe des Monitors wird nun erläutert. Die vorstehende Aufzählung wird dabei im folgenden im Detail in Verbindung mit den in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ablaufdiagrammen (Fig. 19 bis 29) beschrieben.

Vor dem Einschalten des Bestückungsablaufes übernimmt das Steuergerät (Monitor) folgende Funktionen:

- Abrufen des Bestückungsplanes (aus dem Speicher oder von außen);

- überprüfen des allgemeinen Zustandes der Kontakte der Maschine;

- Kontrolle der Anwesenheit der notwendigen Typen von Einrichtungen (diese können an verschiedenen Stellen auf der Maschine vorhanden sein);

- Kontrolle der Kompatibilität zwischen der Halbleitertype und der jeweiligen Type des Abtrennkopfes;

- Kontrolle des Vorhandenseins der benötigten Lötwerkzeuge (diese Werkzeuge können ebenfalls beliebig angeordnet sein);

- Anzeige der korrekten Arbeitsweise zum Übernehmen und Kontrollieren dieser Arbeitsweise durch den Operateur; und

- Bestimmen der Bestückungsfolge der Trägerplatte, welche die Bestückungszeit minimisiert im Hinblick auf den Bestückungsplan, welcher in irgend einer Folge und im Einsatz der Werkzeuge bestehen kann.

Während des Bestückungsprozesses übernimmt die Steuereinrichtung (Monitor) folgende Funktionen:

-Af)-

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1) Abtrennphase:

- Auslösung und Kontrolle der Versetzung des Tisches in der X und Y-Achse zur Einstellung der Lage P zum Bestücken unter einem entsprechenden Abtrennkopf.

- Kontrolle des Vorhandenseins der Spulen mit Anzeige für den Operateur, wenn eine Spule zu Ende geht/ unter Neuoptimierung, sofern notwendig, der Abtrennfolge im Falle des Auswechselns einer Spule.

- Gleichzeitig mit dem Verschieben des Tisches Hervorrufen einer Bewegung der Folie 22 bis zur Bereitstellung einer einsetzbaren Einrichtung.

- Kontrolle des Absenkens des Abtrennwerkzeuges, Ansaugen der abgetrennten Einrichtung, Anhalten des Werkzeuges auf der Trägerplatte mit einem kontrollierten Druck und anschließendes Zurückführen des Werkzeuges; und

- Fortsetzen der Abtrennvorgänge.

2) Sicherung der automatischen Verknüpfung der Abtrennphase mit der Lötphase.

3) Lötphase:

- Auslösen und Kontrollieren der Versetzung der Trägerplatte in den Abszissen und Ordinaten, welche bewirken, daß die zu verlötende Einrichtung unter das entsprechende Lötwerkzeug geführt wird;

- Absenken des Werkzeuges und Anhalten auf der Trägerplatte mit einem entsprechenden Druck;

-Kontrolle des Verlötens der Einrichtung, sei es über die Temperatur, sei es über die Dauer mit Hilfe von vom Typ des verwendeten Lötwerkzeuges abhängigen Parametern;

- Steuerung der Abkühlung der Lötstelle und Zurückführen des Werkzeuges und

- Verkettung mit dem folgenden Lötvorgang.

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4) Dauerhaftes Sichern der notwendigen Maschinenfunktionen (Anwesenheit von Unterdruck, Abwesenheit von übermäßigen Drücken auf die Werkzeuge, ausreichende Stromversorgung beim Schweißvorgang) und Eingriff im Falle von Fehlern mit Anzeige für den Operateuer unter Kennzeichnung der zu unternehmenden Korrekturschritte und Steuerung all dieser Schritte.

Am Ende der Bestückung wird die Trägerplatte zum Aufnahmepunkt zurückgebracht zur Durchführung eines nächsten Arbeitsablaufes.

Nunmehr wird die Durchführung und die Optimierung der Abläufe erläutert.

Die Gesamtheit der Zuordnung der Informationen, wie sie im Ablauf des Verfahrens aufbereitet werden, ist in den Fig. 15 in einem einfachen Beispiel dargestellt. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem vorher erläuterten, um eine bessere Darstelllung der Erfindung zu geben.

Es sei angenommen, daß eine Trägerplatte mit Einrichtungen der Typen 3 und 5 an den in Fig. 15A angezeigten Stellen bestückt werden soll. Es wird weiter angenommen, daß diese Einrichtungen an den Abtrennstellen 4 und 5 in der Fig. 2, also bei
den Köpfen 48D und 48E verfügbar sind. Außerdem seien die beiden Typen 3 und 5 von ein und derselben Kategorie und benötigen
deshalb nur einen Lötkopf von der Type 1 am Platz 1, was in
der Fig. 2 durch den Kopf 50a dargestellt ist.

Der Bestückungsplan definiert in einem externen Format (Fig.
15B) für jede zu bestückende Stelle die entsprechende Einrichtungstype. Diese Liste kann in einer beliebigen Ordnung aufgestellt sein. Sie wird in dem Monitor in einer internen prä
ziseren Form, wie sie in Fig. 15C dargestellt ist, wiedergegeben. Für jede zu bestückende Stelle ist ein Speicherplatz

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im Rechner 200 vorgesehen, welcher die relativen Koordinaten x, y, der Stelle auf der Trägerplatte sowie den Code des
Types der Einrichtung enthält.

Die Relation zwischen den Aufrufen der verwendeten Positionen in der Aufzählung des Bestückungsplanes und der relativen
Koordinaten x, y wird in der Fig. 16 gezeigt.

Der Übergang von dem Bestückungsplan mit Abtrenn- und Lötabläufen besteht in dem Ersetzen der Informationen (x, y, Chiptyp) des Bestückungsplanes durch die Absolutkoordination X, Y von dieser Lage, damit die Aufspannplatte in die Bestückungsposition x, y unter das Werkzeug geführt wird, welches den Typ
der gewünschten Einrichtung (im Falle des Abtrennens) bzw.
unter einen entsprechenden kompatiblen Lötkopf (im Falle des Lötens) geführt wird.

Nunmehr wird das System der absoluten Koordinaten X, Y der
Aufspannplatte 54 betrachtet. Der Monitor kennt die Lage der Aufspannplatte mit Hilfe von einem Maßstabs- oder Koordinatensystem X und Y. Die Skala X sei zuerst betrachtet. Die unterschiedlichen Aspekte der Skala X sind in der Fig. 17 dargestellt. Wenn der Tisch sich bewegt, verwendet man einen
Maßstab, in welchem die aufeinanderfolgenden Haltepunkte der Tafel ausgehend vom Aufnahmepunkt Xo = O durchnummeriert sind

Es wurde gezeigt, daß jede Reihe oder Kolonne einer Spaltenplatine eine Einteilung besitzt, welche ermöglicht, daß die
Marken derselben Reihe nicht zwingend dieselbe örtliche Lage aufweisen müssen. In dem betrachteten Fall ist der Maximalwert von χ auf dem "Vorschubmaßstab" 8 χ 10 = 80.

Wenn der Tisch einen Rücklauf aufweist, verwendet man einen
Maßstab, in welchem die aufeinanderfolgenden Haltepunkte des

809832/0853 "⁴³"

Tisches von einem fiktiven Ausgangspunkt (Xn = 128) am äußersten rechten Ende der Maschine 42, so wie sie in Fig.2 dargestellt ist, festgelegt werden und nummeriert jede besetzte Stelle 129, 130 ... mit Hilfe eines Rücklaufmaßstabes, der hierfür geeignet ist.

Aus der Sicht des Monitors bilden die Vorlauf- und Rücklaufmaßstäbe eine Maßstabeinheit mit zunehmenden Abszissen. Diese Auswahl erlaubt die Verwendung desselben Optimierungsalgorithmus der Bestückungsfolgen gleichgültig, ob der Tisch sich nach vorne oder zurück bewegt.

Die Beziehungen, welche den Durchlauf der relativen Abszisse χ zu der absoluten Lage X des Tisches erlauben, sind in der Fig. 17 ebenfalls dargestellt.

Auch hinsichtlich des Maßstabes Y besteht eine Beziehung zwischen der relativen Ordinate y und der Absolutlage Y des Tisches (Y = y).

Nunmehr wird der Ablauf des Bestückungsplanes mit einer nicht optimierten Abtrennfolge erläutert. In diesem Fall wird die Abtrennfolge immer durchgeführt und eingeleitet entsprechend der Aufeinanderfolge in der Tabelle.

In dem ausgewählten Beispiel wird der Bestückungsplan (Fig. 15C) mit einer nicht optimierten Abtrennfolge (Fig. 15D) durchgeführt unter Anwendung des Ablaufes (1) der Fig. 17 mit:

-Adresse der Stelle 4 für die Einrichtungen vom Typ 5,

und
-Adresse der Stelle 5 für die Einrichtungen vom Typ 3.

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Man erkennt aus den beiden Tabellen der Fig. 15, daß die unterschiedlichen Bestückungsstellen dieselbe Ordnung bilden.

Vor einer Durchführung wird die Abtrennfolge optimiert.

Das Optxmierungsverfahren besteht in dem Minimisieren des durch die Einheit Tisch-Aufspannplatte zurückzulegenden Weges in der Abszisse sowie in der Ordinate.

Die beiden Bewegungen sind unabhängig und gleichzeitig. Man minimisiert unabhängig die eine von der anderen, den Weg X und den Weg Y.

Zunächst wird die Optimierung von X betrachtet. Bei X befindet man sich in der praktischen Lage, welche das Verfahren vereinfacht: der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Köpfe (55 Millimeter in dem gewählten Beispiel) ist größer als die Dimension der größeren durch die Maschine akzeptierten Trägerplatte (angenähert 50 Millimeter). Dies führt dazu, daß, wenn der Tisch durch eine Bewegung kontanter Richtung versetzt wird von dem einen Ende zu dem anderen von der Maschine die Trägerplatte, den Bereich eines Kopfes vollständig verlassen hat, ehe es den folgenden Kopf erreicht. Daher genügt es für eine Minimisierung des Weges X, den Tisch derart zu steuern, daß er vom Beladepunkt X zum am meisten rechts gewünschten Punkt läuft bis zur Steuerung der Umkehr nach X durch eine Rückführaufeinanderfolge (mit Anhalten in dem gewünschten Punkt).

Dieses Ergebnis wird durch Ordnen der verschiedenen Ausdrucke der Tabelle 15D in der Ordnung zunehmender Werte erreicht. Das Ergebnis von dieser Ordnung gibt die optimierte Abtrennfolge in der X-Koordinate. Man wird ersehen, daß aufgrund dieser Ordnung alle Y-Ordinaten derselben Abszisse X gleich sind in zunehmender Ordnung.

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Die Y Optimierung wird unter Bezug damit auf die Fig. 18 erläutert, die folgenden allgemeinen Fall wiedergibt. Für eine bestimmte Abszisse X wird die letzte zu bestückende Y Posi-

o ο

tion bestückt. Die folgenden Positionen befinden sich auf den Abszissen X.., darffiX^· Die Abszissen X , X₁ und X2 sind nicht notwendig fortlaufend. Zwischen den extremen Positionen X₁₁ und können eine verschiedene Anzahl von zu bestückenden Posi1η
tionen vorhanden sein. Dasselbe gilt zwischen

und Y

Zur Minimxsierung des Weges Y wendet man folgende Regeln an:

<als der Wert

1. Wenn der Weg (YqY₁
geht man von Y_n nach

2. Wenn der Weg (YqY₁₁) ^ als der Weg

Ίη

geht man von Y_Q nach Y₁

_1n

ist,

) ist,

3. Wenn die beiden Wege gleich sind, betrachtet man die Situation hinsichtlich der Abszisse X₂-

3.1.

Wenn ·<

3.2.

Wenn

der kleinere der

Wege

(Y₁₁Y₀J & (Y₁₁ Y₀J

11 21

11 2n

der kleinere der Wege

<^Y1^Y21> ^& V_2n'

geht man von Y_Q nach Y₁ ... Y.

der kleinere der Wege

(Y₁₁Y₂₁) & (Y₁₁Y_2n)

geht man von Y_Q nach Y₁₁ ... ^₁ .

der kleinere der Wege

(Vi₂) ^& »m^Y

• · · X «1 ·

Durch die Optimierung in der X-Achse sind alle Ordinaten Y mit derselben Abszisse in X schon in zunehmender Ordnung, so daß die Anwendung der vorstehenden Regeln durchgeführt werden kann, sei es unter Belassung aller Ordinaten Y von ein und derselben Abszisse in dieser Ordnung, sei es durch Umkehr

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dieser Ordnung in der Bestückungsfolge. Die Anwendung von dieser Optimierung nach Y in dem Beispiel der Fig. 15A führt zur Umkehrung der "gestrichenen" Ordinaten Y von der Tabelle 15E.

Gemäß dieser Optimierung werden die Halbleiter-Einrichtungen abgetrennt und aufgebracht in der angezeigten Ordnung längs des Abtrennweges nach Fig. 15F.

Eine Modifikation während der Durchführung der Abtrennfolge erfolgt, wenn zu einem gegebenen Moment eine Spule von einer Bearbeitungsstelle, welche sich im Versorgungsweg der Einrichtungen 18 befindet, leer ist und wenn der Monitor identische Einrichtungen auf einer anderen Bearbeitungsstelle findet,sei es rechts,sei es links von der leergewordenen Bearbeitungsstelle. Zur Beherrschung der neuen Situation wird der Teil der Abtrennfolge, welche noch nicht durchgeführt wurde, neu ermittelt und neu optimiert. In dem Fall, wo die neue Bearbeitungsstelle links von der vorherigen ist, werden die Stellen, die nicht bestückt werden konnten während der Rücklaufphase des Tisches vor der Lötsequenz bearbeitet. In allen diesen Fällen wendet die Neuoptimierung denselben Algorithmus an, welcher für die erste Optimierung verwendet wurde. Diese Operation kann mit der einzigen Einschränkung wiederholt werden, daß, während der Rückführphase des Tisches, der Monitor nicht Abtrennstellen nach rechts versetzen kaiin von denjenigen, welche leer waren.

Nach Vollendung der Abtrennfolge kommt der Monitor auf den Bestückungsplan zurück (Fig. 15C) und um jede Einrichtung zu löten, sucht dieser die Adresse von einer Lötstelle mit einem mit der Kategorie der Einrichtung kompatiblen Lötwerkzeug. In unserem Beispiel benötigen alle Einrichtungen denselben Lötkopf, welcher sich an der Stelle 1 befindet. Die Lötfolge erfolgt immer während der Rücklaufphase des Tisches. Die Positionen X werden durch den Rücklaufmaßstab definiert.

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In Anwendung der Relation (2) in der Fig. 17 mit der Adresse der Bearbeitungsstelle 1 wird der Bestückungsplan (Fig.15C) mit der nichtoptimierten Lötfolge (Fig. 15G) durchgeführt werden. Durch die Anwendung des Optimierungsalgorithmus auf diese Folge erhält man eine optimierte Lötfolge (Fig. 15H). Ihre Durchführung führt zu einem Lötweg, wie er in der Fig. 151 gezeigt ist.

Die vorstehend beispielhaft beschriebene Vorrichtung 40 kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Beispeilsweise kann das erste Einstellnormal in Verbindung mit einer runden Trägerplatte, vorzusgweise mit Polarkoordinaten aufgebaut werden. Ebenso können die Linien, welche das zweite Vergleichsnormal definieren, welches mit den Abtrenn- und Lötwerkzeugen verbunden ist, abgewandelt werden.

Darüberhinaus ist es auch möglich, das Abtrennen und das Löten durch ein und dasselbe Werkzeug durchführen zu lassen, ohne daß dabei der Gedanke der Erfindung verlassen wird. Dies ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung.

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Claims

Dipl.-Ing. Rudolf Seibert - * - 2804633 Rechtsanwalt · Patentanwalt RA U. PA Dlpl.-Ing. Salbert, StalnsdortstraBa β, 8000 München 22 Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Bestücken von Trägerplatten mit Halbleiterbauteilen. PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum automatischen Bestücken von Trägerplatten (Leiterplatten), Platinen oder dergleichen mit Einrichtungen, vorzugsweise Halbleiterbauteilen mit integrierten Schaltkreisen (Chips), bei welchem die auf einer Trägerplatte zu fixierenden Einrichtungen auf Trägerfolien angeboten werden, von welchen sie abgenommen und auf vorbestimmte Bereiche der Trägerplatte geführt und anschließend dort befestigt (verdrahtet) werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Kennzeichnung der Stellen der Trägerplatte, auf welchen Einrichtungen angebracht werden sollen mit Hilfe eines ersten Einstellnormals,

- Fesi^elgung der für die einzelnen Stellen bestimmten Einrichtungen nach Funktion und Kategorie,

- Kennzeichnung der genauen Lage der Trägerplatte zur Aufnahme definierter Einrichtungen an definierten Stellen abhängig vom ersten Einstellnormal mittels eines zweiten Einstellnormals,

- Steuerung der Trägerplatte abhängig des zweiten Einstellnormals,

- Verschieben der Trägerplatte abhängig vom ersten Einstellnormal relativ zum zweiten Einstellnormal, um in Übereinstimmung mit jeder Stelle der Trägerplatte die entsprechende Einrichtung aufnehmen zu können und

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- Fixieren jeder aufgesetzten Einrichtung an den entsprechenden Stellen der Trägerplatte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Einstellnormal als symmetrisches System mit kartesischen Koordinaten ausgebildet wird, mit welchem die Mittelpunkte der vorbestimmten Stellen zur Aufnahme von Einrichtungen auf der Trägerplatte gekennzeichnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Einstellnormal mittels Polarkoordinaten aufgebaut wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für die Bestückung mit Einrichtungen unterschiedlichster Typen, wobei die Einrichtungen von ein und demselben Typ auf einer Trägerfolie gehalten und von diesem Element mit Hilfe eines Abtrennwerkzeuges abgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die für die unterschiedlichen Typen vorgesehenen verschiedenen Abtrennwerkzeuge längs einer Geraden angeordnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem Einrichtungen unterschiedlicher Kategorien gemäß ihrer Dimensionen auf die Trägeplatte aufgebracht werden und die abgetrennten Einrichtungen auf der Trägerplatte durch für eine Kategorie eigene Befestigungswerkzeuge fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Befestigungswerkzeuge längs mindestens einer zweiten Geraden durch das zweite Einstellnormal eingestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennwerkzeuge und die Befestigungswerkzeuge längs einer gemeinsamen Geraden angeordnet werden.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die präzise Einstellung der zu bestückenden Trägerplatte in Bezug auf das zweite Einstellnormal mittels dreier festen Punkte auf der Trägerplatte ein drittes Einstellnormal gebildet wird und daß diese Punkte an drei sich frei drehenden beweglichen Elementen auf einer Haltevorrichtung angelegt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einstellnormal durch eine Spaltenplatte gebildet wird und daß das Versetzen der Trägerplatte relativ zum zweiten Einstellnormal abhängig von aufeinanderfolgenden Querspalten durch ein die Bewegung der Trägerplatte anzeigendes Strahlenbündel derart gesteuert wird, daß in Übereinstummung mit der Lage der Trägerplatte über das Einstellnormal ein Abgleich des Strahlenbündels quer zu einem bestimmten Spalt über zwei getrennte benachbarte Aufnahmezonen erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Achsen des ersten Vergleichsnormals parallel zu einer der vorgenannten Geraden des zweiten Vergleichsnormals angeordnet wird und daß jedem der vorgenannten Werkzeuge eine erste Gruppe von Spalten zugeordnet wird, von denen jede eine Abszisse für die einzelnen Positonen bildet und der Trägerplatte eine zweite Gruppe von Spalten zugeordnet wird, welche die Ordinaten der einzelnen Positionen für die Einstellung der Trägerplatte bilden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gruppe von Spalten in eine Mehrzahl von Parallelen Untergruppen von Spalten unterteilt werden.

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11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte zur Bestückung mit mehreren Einrichtungen längs eines minimalen Versetzungsweges unter den einzelnen Werkzeugen mit Hilfe des zweiten Einstellnormals bewegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Minimalweges die gegenseitige Lage der Werkzeuge hinsichtlich der Typen und Kategorien der ihnen zugeordneten Einrichtungen ermittelt wird und daß die Lage der mit den Einrichtungen zu bestückenden Trägerplatte und die Steuerung der Werkzeuge und das Versetzen der Trägerplatte als Funktion des Ermittlungsergebnisses abgeleitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Abtrennwerkzeug ausgeübte Druck über die Länge seines Weges abgetastet und überwacht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kontrolle des Druckes eines Abtrennwerkzeuges auch der Weg des Werkzeuges über eine Bestimmung von Abschnitten des vorgegebenen Weges und der gewünschten Druckveränderung während dieses Weges überwacht und hinsichtlich der Überschreitung von Grenzwerten ausgewertet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auch der während der Befestigung der Einrichtungen auf der Trägerplatte ausgeübte Druck überwacht wird.

16. Vorrichtung zum Bestücken von Trägerplatten (Leiterplatten) Platinen oder dergleichen an vorbestimmten Stellen mit Einrichtungen, vorzugsweise Halbleiterbauteilen mit

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integrierten Schaltkreisen (Chips) unterschiedlicher Typen und Kategorien, wobei die einzelnen Typen jeweils auf Trägerfolien bereitgestellt sind, welche an vorbestimmten Stellen zur Übernahme auf die auf einem mit einer verschieblich angeordneten Aufspannplatte versehenen verschieblichen Tisch eingesetzten Trägerplatte angeboten werden, unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

- daß die den einzelnen Typen der zu befestigenden Einrichtungen (18) zugeordneten Stationen (48) mit Abtrennwerkzeugen (110) längs einer Linie, vorzugsweise einer Geraden angeordnet sind,

- daß die zur Befestigung der Einrichtungen (18) vorgesehenen Werkzeuge (50) auf einer zweiten Linie, vorzugsweise auf einer mit der Anordnungsgeraden der Abtrennwerkzeuge zusammenfallenden Geraden angeordnet sind,

- daß Versetzungsmxttel für die Trägerplatte vorgesehen sind zum Versetzen der Trägerplatte unter die einzelnen Werkzeuge und

- daß Steuerglieder zur Betätigung der einzelnen Werkzeuge vorgesehen sind, welche eine Tätigkeit der Werkzeuge auslösen, sobald die Trägerplatte eine für ein Bestücken mit einer bestimmten Einrichtung an einer definierten Stelle geeignete präzise Lage eingenommen hat.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16 unter Verwendung von Einrichtungen derselben Type tragenden weichen Trägerfolie, welche auf eine Spule aufgewickelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abtrennwerkzeug eine Trägerfolienspule (82) zugeordnet ist und daß Antriebsmittel (78) zum schrittweisen Transport des Trägerfolie vorgesehen sind, um aufeinanderfolgend die einzelnen Einrichtungen auf der Trägerfolie mit dem Werkzeug in Verbindung zu bringen.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie Kennzeichnungen aufweist zur Kennzeichnung der Verwendbarkeit der zugeordneten Einrichtungen und daß Abtastmittel für die Kennzeichnungen vorgesehen sind, welche mit den Antriebsmitteln für die Trägerfolie derart zusammenwirken, daß der schrittweise Antrieb solange fortgeschaltet wird bis sich eine verwendbare Einrichtung im Bereich des entsprechenden Werkzeuges befindet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem die zu bestückenden Trägerplatte zu den einzelnen Bestückungsstellen führenden aus Tisch und Aufspannplatte bestehenden Transportmitteln ein erstes Einstellnormal in Form einer Spaltenplatte zur genauen Festlegung der Bestückungsstellen zugeordnet ist, dessen Lage fotoelektrisch abgetastet wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellnormal eine mit Spalten versehene erste Platine vorgesehen ist, die fest am Transporttisch angeordnet ist, während die Abtastglieder an der relativ zum Tisch verschiebbaren Aufspannplatte angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Werkzeugen (BestückungsStationen) ein zweites Einstellnormal in Form einer zweiten Platine zugeordnet sind, die über mit dem Tisch fest verbundene Abtastmittel abgetastet werden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung fotoelektrisch über mit zwei benachbarten getrennten Empfangsbereichen aufweisenden Fotozellen erfolgt.

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23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Trägerplatte Zählglieder zum Abzählen der Spalten der die Einstellnormale bildenden Platinen vorgesehen sind, welche mit den Abtasteinrichtungen verbunden sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zum Versetzen des Tisches (52) und der Aufspannplatte (54) ein erster (60) und ein zweiter Elektromotor vorgesehen sind, welche Tisch und Aufspannplatte über GewindeStangen verstellen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder Kontrollglieder des durch die Werkzeuge ausgeübten Druckes enthalten.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollglieder für den Druck aus einer Lamellenfeder (112) bestehen, deren Durchbiegung über ein Potentiometer (124, 126) abgetastet wird.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das das Werkzeug antreibende Ende der Feder starr mit dem Schleifer (126) des Potentiometers (124) verbunden ist, während das andere Ende mit dessen fester Wicklung verbunden ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollglieder zur Abtastung des Weges jedes Werkzeuges vorgesehen sind.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegabtastglieder aus einem fest mit dem Gehäuse der Werkzeuge verbundenem Potentiometer bestehen, dessen Schleifer mit dem Werkzeug gekoppelt ist.

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30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte auf dem Aufspanntisch mittels drei frei drehbar und ortsfest angeordneten Rollen fixiert ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zum Transport der Trägerplatte über Schaltglieder zur Bestimmung des kürzesten Versetzungsweges der Trägerplatte erfolgt.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienrollen Kennzeichnungen der von ihnen getragenen Einrichtungstypen aufweisen und daß Abtastglieder für diese Kennzeichnungen vorgesehen sind, welche mit der Steuereinheit zur Ermittlung des kürzesten Transportweges verbunden sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Überwachungsglieder für den durch die Werkzeuge ausgeübten Druck mit der Steuereinheit verbunden sind.

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