DE3011755A1 - METHOD FOR THE SERIAL PRODUCTION OF PRINTED CIRCUITS OF SMALL DIMENSIONS - Google Patents
METHOD FOR THE SERIAL PRODUCTION OF PRINTED CIRCUITS OF SMALL DIMENSIONSInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Serienfertigung von gedruckten Schaltungen geringer AbmessungenProcess for the series production of printed circuits of small dimensions
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Serienfertigung von gedruckten Schaltungen geringer Abmessungen»The invention relates to a method for series production of printed circuits of small dimensions »
Unter dem Begriff gedruckte Schaltung geringer Abmessungen wird insbesondere eine mit integrierten Stromkreisen oder anderen Komponenten ausgestattete, häufig als Modul bezeichnete Einheit verstanden, welche als Grundkörper ein isolierendes Substrat enthält. Auf diesem Substrat sind die die verschiedenen Stromkreiskomponenten verbindenden, metallischen Leiterbahnen durch Aufdrucken, Aetzen od. dgl. aufgebracht. Die mit den Ieiterbahnen versehenen Substrate werden vor dem Bestücken mit integrierten Stromkreisen oder sonstigen elektronischen oder elektrischen Elementen häufig kurz als Prints bezeichnet.The term printed circuit of small dimensions is particularly one with integrated circuits or others Components equipped, often referred to as a module understood unit, which as a base body is an insulating substrate contains. The metallic conductor tracks connecting the various circuit components are through on this substrate Printing, etching or the like. Applied. The one with the ladder tracks provided substrates are equipped with integrated circuits or other electronic or electrical Elements often referred to as prints for short.
Gedruckte Schaltungen geringer Abmessungen werden in zunehmendem Masse in elektrischen Messgeräten, Hörgeräten, elektronischen Rechnern, elektronischen Uhren, Steuerungen für Photoapparate, Mikroprozessoren oder als Komponenten komplizierter elektronischer Apparate (Maschinensteuerungen usw.) benützt. Im allgemeinen übersteigen die Abmessungen solcher Schaltungseinheiten etwa IO cm nicht. Typische Einheiten dieser Art haben Längen- und Breitenabmessungen, die beispielsweise zwischen 1 und 4 cm liegen.Printed circuits of small dimensions are increasingly used in electrical measuring devices, hearing aids, electronic devices Computers, electronic clocks, controls for cameras, microprocessors or complex electronic components Apparatus (machine controls, etc.) used. Generally the dimensions of such circuit units exceed about 10 cm. Typical units of this type have length and width dimensions, for example between 1 and 4 cm.
Es ist bekannt, solche gedruckte Schaltungen derart herzustellen, dass man zunächst ein steifes Band aus hochwertigem Isoliermaterial mit den Leiterbahnen versieht. Hernach können die nebeneinander angeordneten, unter sich identischen Prints vorausgestanzt werden. Dies bedeutet, dass sie vorderhand mit dem Band verbunden bleiben. Die noch zusammenhängenden Prints können nach etwaigen weiteren Operationen (Reinigung od. dgl.) mit einem IC oder anderen Stromkreiselementen bestückt werden. Während dieser weiteren Arbeitsphasen dient das Substratband als Träger und Positionierungsschablone für die Prints.It is known to produce such printed circuits in such a way that first a stiff band made of high quality insulating material provided with the conductor tracks. Afterwards, the identical prints arranged next to one another can be pre-cut will. This means that they remain attached to the ligament for the time being. The still connected prints can after any further operations (cleaning or the like) be equipped with an IC or other circuit elements. During these further work phases, the substrate tape serves as a carrier and positioning template for the prints.
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Damit nach dem Einführen einer solchen mit Prints vorbereiteten Substratsschablone in eine Bestüekungs- oder Bondingmaschine ein rationelles Arbeiten möglich ist, müssen die Prints in Bezug auf die Längsausdehnung des Bandes eine vorbestimmte Lage einnehmen. Diese Lage soll in den meisten Fällen ein solches Aufsetzen eines rechteckigen IC-Chips ermöglichen, dass jeweils zwei Seiten des Chips zur Bandlängsrichtung parallel liegen. Dieses Erfordernis ergibt häufig eine ungünstige Verteilung der Prints und damit einen schlechten Ausnutzungsgrad des teuren Substratsmaterials, zumal zwischen den Prints auf jeden Fall aus Fertigkeitsgründen verhältnismässig viel Material verbleiben muss. Tatsächlich müssen die Prints einen gewissen minimalen Abstand voneinander haben, um ein störungsfreies Weiterverarbeiten während des Bestückungsvorganges usw. zu ermöglichen. Weitere Schwierigkeiten können bei vergleichsweise dünnen oder flexiblen Substratmaterialien auftreten, weil dann eine sehr exakte Positionierung während des Bestückens der Prints oder während des Bondens oft nicht möglich ist.So after inserting such a substrate template prepared with prints into a fitting or bonding machine Efficient work is possible, the prints must be in a predetermined position in relation to the length of the tape take in. In most cases, this position is intended to enable a rectangular IC chip to be placed on top of each other two sides of the chip are parallel to the longitudinal direction of the tape. This requirement often results in an unfavorable distribution of the prints and thus a poor degree of utilization of the expensive substrate material, especially between the prints on each one If, for reasons of skill, a relatively large amount of material has to remain. In fact, the prints have to have a certain have a minimal distance from each other in order to enable trouble-free further processing during the assembly process, etc. Further difficulties can arise with comparatively thin or flexible substrate materials, because then very exact positioning is often not possible during assembly of the prints or during bonding.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beheben. Erfindungsgemäss gelingt dies durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale.The invention is based in particular on the object of eliminating these deficiencies. According to the invention, this is achieved by the im Characteristic part of claim 1 listed features.
Dank dem Umstand, dass man die Weiterverarbeitung der Prints, d.h. insbesondere das Bestücken der mit Leiterbahnen ausgestatteten Substrate, nach dem. endgültigen Trennen von der Substratbahn mit Hilfe eines die Prints aufnehmenden Montagerahmens vornimmt, hat man es in der Hand, Prints mit einem Minimum von Substratmaterial herzustellen und dermassen die Fertigung entscheidend zu verbilligen.Thanks to the fact that the further processing of the prints, i.e. in particular the assembly of the substrates equipped with conductor tracks, after the. final separation from the Carries out substrate web with the help of a mounting frame that receives the prints, you have it in your hand, prints with a Produce a minimum of substrate material and thus significantly reduce the cost of production.
Die Erfindung betrifft auch einen Montagerahmen für die Durchführung des Verfahrens. Dieser Montagerahmen, den man auch als Arbeitsschablone bezeichnen könnte, ist im Sinne der Erfindung flach und weist aufeinander ausgerichtete Ausschnitte für das Einsetzen von einzelnen Prints auf. Es ist hierbei für die Weiterverarbeitung der Prints zu eigentlichen gedruckten Schaltungen (mit Stromkreiskomponenten bestückte Prints) vor-The invention also relates to a mounting frame for the implementation of the procedure. This mounting frame, which could also be referred to as a working template, is within the meaning of the invention flat and has aligned cutouts for the insertion of individual prints. It is here for the Further processing of the prints into actual printed circuits (prints equipped with circuit components).
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teilhaft, wenn die Abstände zwischen den so gehaltenen Prints erheblich grosser sind als auf dem Substratband. Bei geeigneter Anordnung der Prints im Montagerahmen nehmen diese nach dem Einführen des Rahmens in die Bestückungs- und/oder Bondingmaschine automatisch die günstigste lage ein.beneficial if the distances between the prints held in this way are considerably larger than on the substrate strip. With suitable The prints are arranged in the mounting frame after the frame has been inserted into the assembly and / or bonding machine automatically the most favorable location.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens und des Montagerahmens erläutert. Es stellen dar :An exemplary embodiment of the method and the mounting frame are explained below with reference to the drawing. Put it dar:
Fig. 1 einen Kunststoffstreifen mit vorbereiteten, jedoch noch nicht völlig ausgestanzten Prints,1 shows a plastic strip with prints that have been prepared but not yet completely punched out,
Pig. 2 einen Kunststoffstreifen grundsätzlich gleicher Art mit noch nicht gestanzten Prints, wobei diese Prints möglichst wenig Abstand voneinander haben,Pig. 2 a plastic strip of basically the same type with not yet punched prints, these prints if possible have little distance from each other,
Pig. 3 einen Abschnitt eines Montagerahmens mit zwei Ausschnitten für das Einsetzen von Prints,Pig. 3 a section of a mounting frame with two cutouts for inserting prints,
Pig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Montagerahmenabschnitt mit eingesetzten Prints,Pig. 4 shows a mounting frame section corresponding to FIG. 3 with inserted prints,
Fig. 5 den gleichen Montagerahmenabschnitt mit teilweise bestückten Prints, und5 shows the same mounting frame section with partially populated prints, and
Fig. 6 den Montagerahmenabschnitt gemäss Fig. 3 bis 5 mit endgültig bestückten Prints.6 shows the mounting frame section according to FIGS. 3 to 5 finally assembled prints.
Vorauszuschicken ist, dass sich die Fig. 1 auf den bisherigen Stand der Technik begrenzt, wobei - wie im Falle der anderen Figuren - es sich darum handelt, Prints bzw. gedruckte Schaltungen für moderne elektronische Quarzuhren herzustellen (z.B. elektronische Module für Quarzuhren mit Analoganzeige). Die Fig. 2 bis 6 dagegen illustrieren die praktische Ausführung und die Vorteile des neuen Verfahrens und eine Möglichkeit der Gestaltung des Montagerahmens.It should be pointed out in advance that FIG. 1 is limited to the prior art to date, whereby - as in the case of the others Figures - it is a matter of making prints or printed circuits for modern electronic quartz watches (e.g. electronic modules for quartz watches with analog display). FIGS. 2 to 6, on the other hand, illustrate the practical implementation and the advantages of the new method and a possibility of designing the mounting frame.
Beim bisher üblichen Verfahren geht man grundsätzlich in Uebereinstimmung mit der Darstellung nach Fig. 1 von einem relativIn the previously usual procedure, one basically goes into agreement with the illustration of FIG. 1 of a relative
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steifen Kunststoffband 1 aus, dessen Dicke der Substratdicke der mit 2 bezeichneten, vorausge3tanzten Prints entspricht. Als Substratmaterial kommt ein hochwertiges Isoliermaterial, wie etwa ein Epoxyharz, in Präge. Auf den Prints, deren Peripherie teilweise der Form der Uhrkaliber entspricht, sind mehrere Leiter 3 und je eine Kontaktfläche 4 aufgebracht. Diese Kontaktfläche wird später mit dem Pluspol der Batterie verbunden und dient u.a. als elektrostatische Abschirmung. In die Längsränder des Bandes 1 sind in regelmassigen Abständen Positionierungsmarken 5 eingestanzt. Diese gestatten einen regelmassigen Vorschub in der Bestückungsmaschine sowie beim Bonden. Es ist normalerweise im Hinblick auf die Arbeitsweise der Bestückungsmaschine (Anordnung der Arbeitsorgane, festeingestellter Vorschub bei jedem Takt etc.) erforderlich, dass die vorausgestanzten Prints einerseits gegenüber der Bändlängsrichtung eine genau vorbestimmte Lage einnehmen und andererseits unter sich einen genau definierten Abstand haben. Ein verhältnismässig grosser Minimalabstand ist auch aus Stabilitätsgründen notwendig.rigid plastic tape 1, the thickness of which corresponds to the substrate thickness corresponds to the pre-stamped prints marked 2. A high-quality insulating material is used as the substrate material, such as an epoxy resin, embossed. On the prints, their periphery partially corresponds to the shape of the watch caliber, several conductors 3 and one contact surface 4 each are applied. This contact surface is later connected to the positive pole of the battery and serves, among other things, as an electrostatic shield. In the longitudinal edges of the tape 1 are stamped with positioning marks 5 at regular intervals. These allow one regular feed in the pick and place machine as well as during bonding. It's usually in terms of the way things work of the assembly machine (arrangement of the work organs, fixed feed for each cycle, etc.) required that the Pre-punched prints on the one hand occupy a precisely predetermined position in relation to the longitudinal direction of the tape and on the other hand have a precisely defined distance between them. A relatively large minimum distance is also for reasons of stability necessary.
Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, dass im Falle des vorbekannten Verfahrens das Verhältnis von Printfläche zur gesamten Bandfläche sehr gross ist. Es entsteht also m.a.W. sehr viel Abfall an Substratmaterial, wodurch die Fabrikation nicht unwesentlich verteuert wird.From Fig. 1 it can be seen that in the case of the previously known Procedure, the ratio of the print area to the total band area is very large. So it arises m.a.W. a lot of waste of substrate material, which increases the cost of manufacture by a significant amount.
Beim Verfahren nach der Erfindung sind die Voraussetzungen verschieden. Dank der Weiterverarbeitung der Prints unter Zuhilfenahme von Montagerahmen braucht man auf die gegenseitige Lage der vorbereiteten Prints keine Rücksicht zu nehmen, so dass eine maximale Ausnützung des Substratmaterials ermöglicht wird. Diese Einsparung ergibt sich durch einen Vergleich von Fig. 1 und Fig. 2. Das Band la nach Fig. 2 ist nicht nur schmäler als das Band nach Fig. 1; es nimmt auf die gleiche Länge etwa doppel soviele Prints auf. Die auch in Fig. 2 mit 2 angedeuteten Prints sind noch nicht ausgestanzt; ihre Umrisse sind daher gestrichelt eingezeichnet. Im übrigen sindIn the method according to the invention, the requirements are different. Thanks to the further processing of the prints with the help of of mounting frames you don't need to take into account the mutual position of the prepared prints, so that maximum utilization of the substrate material is made possible. This saving results from a comparison of 1 and 2. The band la according to FIG. 2 is not only narrower than the band according to FIG. 1; it picks up the same Length about twice as many prints. The prints also indicated by 2 in FIG. 2 have not yet been punched out; their outlines are therefore shown in dashed lines. Otherwise are
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diese Prints 2 identisch mit den Prints nach Pig. I. Sie sind dementsprechend ebenfalls mit Leiterbahnen 3 und einer Kontaktflächt 4 ausgestattet. Die Perforationen 5a werden für den Vorschub und die genaue Einhaltung der lage des Substratbandes la im Verlaufe des Aufbringens der metallischen Leiter benötigt.these prints 2 are identical to the prints according to Pig. I. You are accordingly also equipped with conductor tracks 3 and a contact area 4. The perforations 5a are for the advance and the exact compliance with the position of the substrate strip la in the course of the application of the metallic conductor needed.
Der in Pig. 3 teilweise veranschaulichte Montagerahmen 7 ist bandförmig und besteht aus einem abnützungsfesteren oder steiferen Werkstoff als das für die Herstellung der Prints 2 verwendete Substratmaterial. Er kann auch dicker als dieses sein. Im Beispiel ist der schablonenartige Rahmen aus Stahlblech gleicher Dicke wie das Substrat der Prints hergestellt. Er kann eine bestimmte Länge haben und zum Beispiel zwölf Prints aufnehmen. Zu diesem Zwecke enthält er zwölf Oeffnungen oder Ausschnitte 8, deren Form von den Umrissen der Prints abweicht, aber so gewählt ist, dass die endgültig ausgestanzten Prints 2 nach dem Einsetzen sehr genau und unverrückbar positioniert sind (vgl. Fig. 4). Um das Einsetzen zu erleichtern und ein einwandfreies Positionieren zu gewährleisten, sind ein Teil des Montagerahmens bildende und aus einem Stück mit diesem bestehende, zungenartige Biegefedern 9 vorgesehen, die eine Klemmwirkung auf den Print 2 ausüben. Man erkennt, dass die in den Montagerahmen 1 eingesetzten Prints 2 die gleiche relative Lage einnehmen wie die noch zusammenhängenden Prints nach Fig. 1. Die Ausschnitte 8 sind somit aufeinander ausgerichtet. Dies gilt auch für die ausgestanzten Positionierungsmarken 10.The one in Pig. 3 partially illustrated mounting frame 7 is band-shaped and consists of a more wear-resistant or stiffer Material as the substrate material used for the production of the prints 2. It can also be thicker than this. In the example, the template-like frame is made of sheet steel of the same thickness as the substrate of the prints. He can be of a certain length and can hold twelve prints, for example. For this purpose it contains twelve openings or Cutouts 8, the shape of which deviates from the outlines of the prints, but is chosen so that the final punched out Prints 2 are positioned very precisely and immovably after insertion (see. Fig. 4). To facilitate insertion and to ensure correct positioning are part of the mounting frame and are integral with it existing, tongue-like spiral springs 9 are provided, which exert a clamping effect on the print 2. You can see that the in the mounting frame 1 used prints 2 occupy the same relative position as the still connected prints after 1. The cutouts 8 are thus aligned with one another. This also applies to the punched-out positioning marks 10.
Nach dem Einsetzen der Prints 2 werden die Montagerahmen 7 beispielsweise in eine Maschine eingeführt, in welcher die Rahmen 7 taktweise vorgeschoben und die Prints sukzessive mit einem IC-Chip 11 und einem weiteren Stromkreiselement 12 (Kondensator od. dgl.) bestückt werden (Fig. 5). Hierbei wird der Chip 11 auf die leitende Fläche 4 aufgeklebt. Das Bonden, d.h. das Verbinden der Chip-Anschlussdrähtchen mit den Leiterbahnen, kann in einer späteren Operationsphase stattfinden. Diese Verbindungstechnik ist allgemein bekannt.After inserting the prints 2, the mounting frames 7 are introduced into a machine, for example, in which the Frame 7 advanced cyclically and the prints successively with an IC chip 11 and another circuit element 12 (capacitor or the like.) (Fig. 5). Here, the chip 11 is glued onto the conductive surface 4. The bonding, i.e. the connection of the chip connection wires with the conductor tracks can take place in a later operation phase. This connection technology is well known.
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Die Fig. 6 zeigt schliesslich, auf welche V/eise der Montagerahmen noch einen weiteren Zweck erfüllen kann: Es ist dort von der Annahme ausgegangen, dass auf die bestückten Prints ein Isolierplättchen 13 mit einer gegen den Betrachter gerichteten metallisierten Oberfläche geklebt werden soll. Dieses Plättchen überragt jeweils den Print. Durch eine geeignete, der Kontur des Plättchens 13 angepasste Formgebung der Ausschnitte 8 ist eine genaue Positionierung der Abschirmplättchen 13 oder anderer Elemente möglich. Man könnte sich auch einen Montagerahmen mit zusätzlichen Positionierelementen für das Erleichtern des Bestückungsvorganges vorstellen, wobei es durchaus möglich wäre, diese Elemente auf dem Rahmen zu befestigen. Das Einführen und Herausnehmen der Prints hätte dann von der unteren Rahmenseite her zu erfolgen. In gewissen Fällen könnte man den Montagerahmen mit einer die lage der Stromkreiskomponenten festlegenden "Bestückungsschablone" lösbar oder endgültig verbinden.Finally, FIG. 6 shows in which way the mounting frame can also serve another purpose: It is assumed there that on the assembled prints an insulating plate 13 is to be glued to a metallized surface directed towards the viewer. This The plate protrudes above the print. By means of a suitable shaping of the cutouts that is adapted to the contour of the plate 13 8 a precise positioning of the shielding plate 13 or other elements is possible. You could too imagine a mounting frame with additional positioning elements to facilitate the assembly process, with it it would be entirely possible to attach these elements to the frame. Inserting and removing the prints would then have to be done to be done from the lower side of the frame. In certain cases one could detach the mounting frame with a "mounting template" defining the position of the circuit components or finally connect.
Der Montagerahmen könnte auch als endloses Band ausgeführt sein. Er braucht·jedoch nicht unbedingt bandförmig zu sein. Je nach Art der verwendeten Weiterverarbeitungsmaschinen könnte er auch kreisförmig sein. Des weiteren könnte er auch die geometrische Form einer rechteckigen Platte mit mehreren Reihen von Ausschnitten aufweisen. Denkbar und in speziellen Fällen besonders praktisch erscheint ein bandförmiger Rahmen mit zwei zueinander parallelen Reihen von aufeinander ausgerichteten Ausschnitten, wobei die Ausschnitte jeder Reihe in Bezug auf die ihnen direkt gegenüberliegende Rahmenlängskante geometrisch gleich ausgerichtet sind.The mounting frame could also be designed as an endless belt. However, it does not necessarily have to be band-shaped. Depending on the type of further processing machines used, it could also be circular. Furthermore, he could also use the geometrical one Have the shape of a rectangular plate with several rows of cutouts. Conceivable and in special cases A ribbon-shaped frame with two parallel rows of aligned one to the other appears particularly practical Cutouts, the cutouts of each row geometrically in relation to the longitudinal edge of the frame directly opposite them are aligned in the same way.
Ausser dem geschilderten Hauptvorteil der Materialeinsparung ergibt sich zusätzlich ein genaueres Positionieren während des Bestückungsvorganges oder beim Bonden, da vor allem ein präzis gearbeiteter Stahlmontagerahmen massgenauer und stabiler ist als ein dünner Kunststoffteil. Interessant ist insbesondere bei der Fertigung gedruckter Uhrenschaltungen die sich ergebende Möglichkeit der Verwendung gleichartiger MontagerahmenIn addition to the main advantage of saving material, there is also more precise positioning during the Assembly process or during bonding, since above all a precisely machined steel assembly frame is more dimensionally accurate and more stable than a thin plastic part. The resulting one is of particular interest in the manufacture of printed clock circuits Possibility of using similar mounting frames
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für verschiedene Kaliber (d.h. die Verwendung von Einheitsrahmen gleicher Abmessungen und mit gleichen Positionierungsmarkenabständen). Unterschiedlich wären dann lediglich der Verlauf und/oder die Abmessungen der Ausschnitte« Durch Beachtung dieser Massnahme lassen sich weitere Vereinfachungen und Kostensenkungen erzielen.for different calibers (i.e. the use of standard frames of the same dimensions and with the same positioning mark spacing). Only the course and / or the dimensions of the cut-outs would then be different further simplifications and cost reductions can be achieved with this measure.
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Claims (11)
jeder Reihe in Bezug auf die ihnen direkt gegenüberliegende Rahmenlängskante geometrisch gleich ausgerichtet sind.7. Mounting frame according to claim 6, characterized in that it has two parallel rows of mutually aligned cutouts, and that the cutouts
of each row are geometrically aligned in the same way with respect to the longitudinal edge of the frame directly opposite them.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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