DE3051232C2 - Vorrichtung zur Verdrahtung von insbesondere bestückten Substratoberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 2.

Die immer umfangreicher und komplizierter werdenden elek­ tronischen Systeme, insbesondere für Rechneranwendungen, benötigen bekanntlich eine zunehmende Anzahl von digitalen Schaltungskreisen und machen folglich eine immer stärkere Miniaturisierung der Bauelemente erforderlich. Eine derzeit entwickelte Technologie ist die der vielschichtigen Leitungs­ führung oder Verdrahtung. Integrierte Schaltungen, die akti­ ve Bauelemente enthalten, insbesondere Schaltkreise, welche die gewünschten logischen Funktionen ausführen, sind auf der Oberfläche einer Keramikplatte aufgebaut (in der vorliegen­ den Beschreibung wird allgemein der Begriff "Substrat" verwendet), welche die Leiterbahnen trägt, um die erforder­ lichen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der verschiede­ nen integrierten Schaltkreise herzustellen. Zusätzlich zu diesen integrierten Schaltkreisen kann das Substrat weitere mehr oder weniger umfangreiche Bauelemente tragen, insbeson­ dere Kondensatoren. Die Leiterbahnen des Substrats sind ge­ wöhnlich durch Siebdruck aufgebracht. Während der Herstel­ lung kann jedoch eine Änderung erforderlich werden, die eine Änderung der Anschlußplatte bzw. des Substrats erforderlich macht. Es ist natürlich nicht möglich, auf die Innenschich­ ten des Substrats einzuwirken, wenn dieses mehrere aufein­ andergeschichtete Leiterbahnschichten enthält. Der Aufbau des Substrats selbst ist jedoch so ausgelegt, daß jegliche Änderungen der Leitungsführung möglich sind, indem die äuße­ re Leiterbahnschicht des Substrats bearbeitet wird, die allein zugänglich ist. Insbesondere sind bei allen auf dem Substrat aufgebauten Bauteilen die Anschlußstifte nur mit dieser äußeren Leiterbahnschicht verbunden, so daß es stets möglich ist, die Leiterführung zu verändern, selbst durch vollständiges Isolieren bestimmter Teile der zuvor bestehen­ den Verbindung. So kann mit einer geeigneten Vorrichtung ein Leiter der äußeren Leiterbahnschicht auf dem Substrat durch­ trennt werden (um z. B. einen Anschlußstift einer integrier­ ten Schaltung völlig freizulegen), ohne den restlichen Teil der Leiterbahnen und/oder aktiven Bauelemente, die bereits auf dem Substrat aufgebaut sind, zu beschädigen.

Die DE-OS-26 10 283 offenbart bereits eine Vorrichtung zur Befestigung von Drähten an der Oberfläche eines Substrats, die einen in einer waagrechten Ebene translatorisch ver­ schiebbaren Substratträger aufweist. Die Vorrichtung ist weiterhin mit einem um eine zumindest annähernd senkrech­ te Achse drehbaren Drehträger, einer Abtrennvorrichtung zum Abtrennen des auf das Substrat geführten Drahtabschnitts von aus einem Drahtspender zugeführtem Draht und einem Vorrats­ behälter für einen schnell trocknenden Kleber versehen. Da­ bei wird eine Kleberschicht gleichmäßig an denjenigen Stel­ len aufgetragen, auf die der Draht aufgebracht wird. Dies geschieht mittels eines Klebestifts, der durch die Vorrich­ tung derart gesteuert wird, daß er die Substratträgerplatte unmittelbar vor dem Aufbringen des Drahts berührt.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 30 35 090 ist wei­ terhin eine Vorrichtung zur Verdrahtung an der Oberfläche eines Substrats bekannt. Diese Vorrichtung ist präzise ge­ nug, um die Verwirklichung einer Leiterbahnführung auf einem vielschichtigen Substrat einer Größe von einigen Quadratzen­ timetern zu ermöglichen. Um eine Vorstellung von den ange­ troffenen Schwierigkeiten zu geben: Der Durchmesser des bei solchen Anwendungen zur Verwirklichung der zusätzlichen Ver­ drahtung verwendeten Drahtes liegt in der Größenordnung von einigen Hundertsteln Millimetern.

Eine lose ausgeführte Verdrahtung ist anfällig gegen unbe­ absichtigte Nebenschlüsse und mechanisch wenig dauerhaft. Ein nachträgliches Fixieren würde den Herstellungsaufwand beträchtlich steigern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sowohl bei bestückten als auch bei unbestückten Substraten sehr dünne Drähte mit minimalen Biegeradien verlegt und dauerhaft fixiert werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Pa­ tentansprüche 1 oder 2 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch sehr klei­ ne Krümmungsradien bei der Leitungsführung realisiert wer­ den, da die Befestigung in unmittelbarer Nähe der Drahtzu­ führung erfolgt und der verwendete Kleber schnell trocknet. Die Vorrichtung ist besonders zur Verwendung bei der oben­ genannten Verdrahtungsvorrichtung geeignet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Um eine gegebene Verbindung herzustellen, wird das Ende des Drahtes, das aus der Austrittsöffnung der Drahtzuführ-/Draht­ spendeeinrichtung hervorsteht, angelötet, und ein geeignetes Drahtstück wird vorzugsweise auf der Substratoberfläche auf­ geklebt und bis zu einem zweiten Anschlußpunkt ausgerollt, wo der Draht wiederum angelötet und dann abgeschnitten wird. Die Vorrichtung enthält erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Befestigung des Drahtes auf dem Substrat, wobei diese Befestigungseinrichtung auf dem drehbaren Träger montiert ist. Wie weiter unten ersichtlich wird, werden jeweils verschiedene Befestigungseinrichtungen verwendet, je nach­ dem, ob auf einem bloßen Substrat oder auf einem bereits mit den aktiven und passiven Bauteilen ausgerüsteten Substrat gearbeitet wird.

Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Seitenaufriß der Vorrichtung, wobei Teile weggebrochen sind;

Fig. 2 einen in größerem Maßstab gezeigten Teilschnitt der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei ins­ besondere die Ausbildung der erhitzbaren Kolbens und seines Betätigungsmechanismus gezeigt ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine Teil-Draufsicht zur schematischen Darstellung der Ausbildung des Substratträgers;

Fig. 5 eine Teilansicht des schwenkbaren Trägers, wobei insbesondere die Einrichtung zur Befestigung des Drahtes auf dem bereits bestückten Substrat gezeigt ist; und

Fig. 6 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Befestigungseinrichtung nach Fig. 5 für ein noch nicht bestücktes Substrat.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der die vollständige Vorrichtung dargestellt ist, von der ange­ nommen wird, daß sie in Betrieb ist und ein Substrat 11 bearbeitet, das bereits auf einer herkömmlichen ge­ druckten Schaltung 12 aufgebaut ist, auf der mehrere gleiche Substrate gegenüber Fenstern 13 der gedruckten Schaltung 12 aufgebaut sind. Bei der gezeigten Ausführungs­ form ist das Substrat 11 bereits bestückt und trägt somit eine bestimmte Anzahl von integrierten Schaltungen 14 und möglicherweise auch Kondensatoren, wodurch eine zusätzliche Verdrahtung an der Oberfläche des Substrates erschwert wird. Es wird später ersichtlich, daß die zu beschreibende Vorrichtung so ausgelegt ist, daß sie sowohl bloße Substrate als auch bereits bestückte Substrate bearbeiten kann. Die eigentliche Vorrichtung ist zusammengesetzt aus einem Werkzeugträger 15 und einem Substratträger 16, der mit Positioniermitteln zum Positionieren des Substrats 11 in einer horizontalen Ebene ausgerüstet ist, um dieses Substrat 11 in irgendeine gewünschte Position unter dem Werkzeugträger 15 bringen zu können. Der Werkzeugträger 15 und/oder Substratträger 16 sind also an wenigstens einen Translations- und/oder Rotationsmechanis­ mus angekoppelt, der eine Relativbewegung zwischen Sub­ strat und Werkzeugen zuläßt. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält der Substratträger 16 einen X-Y-Verschiebungstisch 17, auf dem später beschriebene Positionierungs- und Anschlagelemente befestigt sind. Der Werkzeugträger 15 enthält einen allgemein auslegerförmigen Aufbau, dessen Fuß 18 teleskopartig ausgebildet ist und eine Veränderung des Abstands zwischen den Enden der Werkzeuge und der Substratoberfläche gestattet. Der Ausleger enthält insbesondere einen im wesentlichen waagerechten Teil 19 und einen im wesentlichen senkrechten Teil 20, wobei diese beiden Teile jeweils die Bestandteile einer senkrechten Schiebeführung 21 enthalten, die ein Anheben des Teils 19 gestattet; dieses Anheben erfolgt unter Steuerung durch einen Elektromotor 22, eines Untersetzungsgetriebes 23 und eines Nockens 24, der auf ein Rädchen 25 einwirkt, das mit der unteren Verlängerung 26 des waagerechten Teils 19 fest ver­ bunden ist. An dem gegenüberliegenden Ende des waage­ rechten Teils 19, d. h. über den X-Y-Tisch 17, befinden sich wenigstens zwei Werkzeuge, nämlich eine Lötvorrichtung in der Arbeit eines erhitzbaren Kolbens 30 und eine Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31, die eine Drahtaus­ trittsöffnung 32 in der Nähe des unteren Endes des Kolbens 30 aufweist. Dieser Kolben 30 ist in senkrechter Richtung mit einer längsgerichteten Translationsbewegung in einer Hohlspindel 33 verschiebbar, deren Achse auf den Substratträger 16 zu gerichtet ist, so daß der Kolben 30 sich auf das Substrat 11 absenken kann, um eine Lötung an einer Stelle des Substrats 11 vorzunehmen, die durch die vorherige Positionierung des X-Y-Tisches 17 bestimmt ist. Die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 ist auf einem drehbaren Träger 35 aufgebaut, der um die Hohlspindel 33 drehbar ist, so daß die Positionierung der Austrittsöffnung 32 in bezug auf das Ende des Kolbens 30 möglich ist, und zwar in Abhängigkeit von der relativen Bewegungsrichtung zwischen dem Werkzeugträger 15 und dem Substratträger 16, wenn der X-Y-Tisch 17 bewegt wird. Der schwenk- oder drehbare Träger 35 trägt ferner eine Befestigungs­ vorrichtung 36, die es ermöglicht, den Draht nach und nach durch Haftwirkung auf dem Substrat 11 zu befestigen, während er darauf aufgebracht wird. Diese Befestigungsvorrichtung 36 wird später im einzelnen beschrieben. Sie ist mit der Möglichkeit einer Winkelverstellung in einer senkrechten Ebene ausgestattet, und zwar durch eine bogenförmige Öffnung 37 in dem drehbaren Träger 35. Die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 ist ebenfalls in ihrer Winkellage in einer senkrechten Ebene verstellbar, und zwar durch eine Öffnung 38, die ebenfalls in dem drehbaren Träger 35 angeordnet ist. Auf diese Weise können die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 und die Be­ festigungsvorrichtung 36 in zwei bevorzugten Winkel­ lagen in bezug auf die Senkrechte aufgebaut werden, entsprechend einer Neigung ihrer unteren Enden von 15 bzw. 45° in bezug auf die Achse der Hohlspindel 33 und in Fig. 1 ist zur Vereinfachung die Befestigungs­ vorrichtung 36 unter einem Winkel von 45° gezeigt, während die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 unter einem Winkel von 15° dargestellt ist (die Winkellagen sind in Fig. 1 gestrichelt angedeutet); diese Einstellung entspricht jedoch nicht der üblichen Betriebsweise. Eine Neigung von 45° ist nämlich insbesondere vorzuziehen, um ein gutes Abrollen des elektrischen Drahtes aus der Drahtzuführ-/ Drahtspendeeinrichtung 31 zu ermöglichen, diese Neigung kann jedoch nur auf bloßen Substraten ausgenutzt werden. Bei bereits bestückten Substraten, insbe­ sondere solchen, die auf einer mit Fenstern versehenen gedruckten Schaltung 12 aufgebaut sind, ist die normale Arbeitslage die mit einem Neigungswinkel von 15°, sowohl für die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 als auch für die Befestigungs­ vorrichtung 36 durch die Enden der Werkzeuge besonders nahe an die auf dem Substrat aufgebauten Bauteile herangebracht werden können, falls dies erforderlich ist. Der drehbare Träger 35 wird zum Beispiel über ein außenseitiges Ritzel 40, einen Zahnriemen 41 und einen Elektromotor 42 am waagerechten Teil 19 des Werkzeugträgers 15 in Drehung versetzt. Der Oberteil des erhitzbaren Kolbens 30 ist über eine Gelenkverbindung 45 mit einem Hebelarm 46 verbunden, der auf dem Werkzeug­ träger 15 an einer Stelle zwischen seinen Längsenden um eine waagerechte Schwenkachse 47 schwenkbar gelagert ist. Derjenige Teil des Hebelarms 46, der sich in bezug auf die Gelenkverbindung 45 auf der anderen Seite der Achse 47 befindet, ist mit einer einstellbaren Gegengewicht­ anordnung 48 versehen, um die Auflagekraft des erhitz­ baren Kolbens 30 auf dem Substrat 11 variieren zu können.

Die Fig. 2 und 3 zeigen im einzelnen die Ausbildung des erhitzbaren Kolbens 30 sowie ein System zur Betätigung desselben und des drehbaren Trägers 35. Der Oberteil des erhitz­ baren Kolbens 30 ist in senkrechter Richtung in der Hohlspindel 33 verschiebbar gelagert, und zwar über zwei Kugellagerhülsen 50, während die Nabe 51 des drehbaren Trägers 35 auf der Außenseite der Hohlspindel 33 über zwei Kugellager 52 gelagert ist. Der Hebelarm 46 kann durch eine Nocken- Steueranordnung 53 zur Mitnahme des erhitzbaren Kolbens 30 angehoben werden. Die einstellbare Gegengewichtsanordnung 48 enthält ein Reguliergewicht 55, das entlang des Hebelarmes 46 durch Stangen 56 direkt geführt ist, die eine Drehung derselben unter der Wirkung einer Gewindestange 57, auf die es aufgeschraubt ist, verhindern. Die Antriebs­ achse eines Elektromotors 58 ist mit dem einen Ende der Gewindestange 57 verbunden, so daß die Drehung der Ge­ windestange 57 zur Längsbewegung des Gegengewichts 55 entlang des Hebelarmes 46 führt. Auf diese Weise kann die Auflagekraft, mit der das Ende des erhitzbaren Kolbens 30 auf dem Substrat 11 aufliegt, um eine Lötung durchzuführen, beliebig eingestellt werden.

Es kann erwähnt werden, daß bei dem beabsichtigen An­ wendungsgebiet eine Lötung durch erneutes Schmelzen eines Lötmittelklötzchens (z. B. aus Indium und Blei) erfolgt, das zuvor auf dem Substrat 11 aufgebracht wird. Es können auch mehrere Drähte an denselben Lötklötzchen ange­ lötet werden (in der Praxis bis zu 3 Drähte). Es wurde beobachtet, daß die Auflagekraft des Endes des Kolbens 30 auf den Lötklötzchen je nach Anzahl der bereits an diesen angelöteten Drähte verschieden sein muß, nämlich je größer, umso mehr Drähte vorhanden sind. Die Auflagekraft des Kolbens 30 muß also beim Anlöten des zweiten Drahtes vergrößert werden und beim Anlöten des dritten Drahtes erforderlichenfalls weiter ver­ größert werden. Dies ist im wesentlichen der Grund für das Vorhandensein der beschriebenen Gegengewichts­ anordnung. Da die verschiedenen Auflagekräfte vorbe­ stimmt sind, ist es somit möglich, mehrere bevorzugte Stellungen des Regulier- oder Gegengewichts 55 entlang des Hebelarmes 46 festzulegen, wobei jede bevorzugte Stellung einer Auflagekraft entspricht, um den ersten, zweiten bzw. dritten Draht an einem gegebenen Lötklötzchen anzulöten. Zu diesem Zweck kann das Gegengewicht 55 einen Magneten 60 enthalten, und es kann eine bestimmte Anzahl von Detektorelementen 61, die für Magnetfelder empfindlich sind, entlang der Bahn des Magneten 60 angeordnet werden. Diese Detektorelemente sind mit einem elektronischen System zur Steuerung des Elektromotors 58 (nicht dargestellt) verbunden, wodurch eine Positions-Servoregelung geschaffen wird. Der Elektromotor 58 ist auf dem Hebelarm 46 in der Nähe der genannten Zwischenstelle, d. h. über der Schwenkachse 47, angebaut.

Fig. 4 zeigt weiter im einzelnen die Ausbildung des Sub­ stratträgers 16. Auf dem X-Y-Tisch 17 befindet sich eine Grundplatte 65, die mit vier Sockeln 66 versehen ist, auf denen die vier Ecken des Substrats 11 aufgestützt werden sollen. Über dem einen Sockel (66a) befindet sich ein z. B. in seine Masse eingeschnittener Winkel 67, der als Bezugspunkt für die Positionierung des Sub­ strates 11 dient. Ein weiterer, benachbarter Sockel 66b weist einen Anschlag 68 auf, dessen innenseitige Ober­ fläche in derselben Ebene liegt, wie ein Teil des Winkels 67. Blattfedern 69, die auf der Grundplatte 65 so befestigt sind, daß sie gegen bestimmte Ränder des Substrats 11 andrücken, halten dieses gegen den Winkel 67 und den Anschlag 68 angelegt, und gewährleisten somit eine präzise Positionierung des Substrates 11 auf der Grundplatte 65. Diese Grundplatte 65 ist ferner auf dem X-Y-Tisch 17 über eine senkrechte Achse 70 befestigt, derart, daß eine zusätzliche Winkeleinstellung durch einen Mikrometer-Einstellmechanismus 71 ermöglicht wird, der zwischen der Grundplatte 65 und dem X-Y-Tisch angeordnet ist. Wenn ein bloßes Substrat 11 bearbeitet wird, erfolgt die Positionierung einfach in der in Fig. 4 gezeigten Weise. Wenn jedoch ein bereits bestücktes Substrat bearbeitet werden soll, das bereits auf einer mit Fenstern versehenen gedruckten Schaltung 12 montiert ist (vergleiche Fig. 1), so wird stets auf das Substrat 11 eingewirkt, das sich auf der Grundplatte 65 befindet. Der übrige Teil der gedruckten Schaltung 12 wird durch entfernbare Anschläge 74 getragen, die auf dem X-Y- Tisch 17 angeordnet sind.

Fig. 5 zeigt im einzelnen die Ausbildung der Befestigungs­ vorrichtung 36. Bei dem in dieser Figur dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Befestigungsvorrichtung 36 ein spritzenähnliches Element 75, dessen Nadel 76 in der Nähe der Austrittsöffnung 32 der Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung (Fig. 2) ange­ ordnet ist, und zwar auf der anderen Seite des als Lötvorrichtung dienenden erhitzbaren Kolbens 30. Dieses spritzenähnliche Element 75 enthält einen schnellhärtenden Kleber, und der diesen Kleber aufnehmende Behälter ist mit einer gesteuerten (nicht dargestellten) Druckimpulsquelle verbunden.. Jedesmal, wenn die Druckquelle einen Druckimpuls in das Innere des Behälters des spritzenähnlichen Elements 75 einleitet, tritt ein Klebertropfen aus der Nadel 76 aus und befestigt den auf das Substrat 11 aufge­ legten und über die Austrittsöffnung 32 aus der Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrich­ tung 31 herausgezogenen Draht auf diesem Substrat 11, während er sich gleichzeitig auf dem Draht und auf dem Substrat 11 verfestigt. Zwischen zwei positiven Druckimpulsen, die zu dem Kleberbehälter übertragen werden, kann die Druckquelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Behälterinneren einen Druck aufbauen, der etwas kleiner als der Atmosphärendruck ist, um den Kleber vollständig im Inneren des Behälters und der Nadel 76 zu halten, damit er nicht vorzeitig trocknet und der Kanal im Inneren der Nadel 76 verstopft wird. Das spritzenähnliche Element 75 ist unabhängig von seiner Winkelverstellung (15 oder 45°) in bezug auf die Längsachse des erhitzbaren Kolbens 30 mit zwei weiteren Bewegungsfreiheiten ausgestattet, nämlich einer Rückzugbewegung entlang der Achse der Nadel 76 und einer seitlichen begrenzten Fortschwenk­ bewegung der Nadel 76, um einen besonderen Verdrahtungs­ vorgang ausführen zu können, der später erläutert wird. Die Rückzugbewegung in Längsrichtung der Nadel 76 wird durch die im folgenden beschriebene Ausbildung er­ möglicht.

Ein zwischen dem spritzenähnlichen Element 75 und dem drehbaren Träger 35 vorgesehenes Teil 77 ist in der bogenförmigen Führungsöffnung 37 durch eine herkömmliche Spannvorrichtung mit einem Klemmelement 78 befestigt. Durch Verstellen dieses Zwischenteils 77 in der Führungsöffnung 37 wird also die Arbeitsstellung auf 15° oder 45° eingestellt. Das Zwischenteil 77 ist mit einem weiteren Teil 79 über eine erste Verschiebebahn 80 verbunden. Das weitere Teil 79 trägt einen Elektromotor 81, dessen Welle mit einem Exzenterrädchen 82 verbunden ist. Die relative Lage zwischen diesen Teilen 77 und 79 wird durch eine Einstellschraube 43 bestimmt, die in das Zwischenteil 77 einge­ schraubt ist, und gegen das weitere Teil 79 anstößt. Die Schraube 43 bestimmt also die gegenseitige Lage der Teile 77 und 79; eine Verriegelung der ersten Verschiebebahn 80 ist durch eine Schraube 44 möglich, die transversal in bezug auf die erste Verschiebebahn 80 angeordnet ist, derart, daß im Normalbetrieb die Teile 77 und 79 fest miteinander verbunden sind. Die Einstellung der relativen Lage zwischen diesen beiden Teilen 77, 79 ermöglicht die Einstellung der Lage der Spitze der Nadel 76 in bezug auf das Substrat 11. Das Exzenter­ rädchen 82 ist mit einem Riegel oder einer Stange 83 in Eingriff, die in einer durch eine zweite Verschiebebahn 77a gebildeten Schiebeführung des Zwischenteils 77 verschieb­ bar ist, und einen das spritzenähnlichen Element 75 tragenden Grundteil 84 trägt, der somit eine durch die Stange 83 bestimmte Rückzugbewegung aus­ führen kann, wenn er durch das von dem Motor 81 angetriebene Exzenterrädchen 82 beaufschlagt wird. Das spritzenähnliche Element 75 ist auf diesem Grundteil 84 aufgebaut. Die Halterung 85 dieses spritzenähnlichen Elements 75 ist auf dem Grundteil 84 zu beiden Seiten ihrer Normalstellung verschwenkbar, und zwar um eine in einer senkrechten Ebene liegende Achse 86. Diese Verschwenkung der Halterung 85 ermöglicht also, daß das Ende der Nadel 76 sich auf beiden Seiten ihrer normalen lage verschwenken läßt. Diese Winkelverschwenkung ist so eingestellt, daß eine seitliche Schwenkung des Endes der Nadel 76 um ungefähr ±0,5 mm in bezug auf ihre mittlere Normalstellung ermöglicht wird. Die Verschwenkung des spritzenähnlichen Elements 75 wird durch ein elektromechanisches Steuersystem 87 ermöglicht, das zwei Elektromagneten 88, 89 enthält, die auf eine aus Metall bestehende Verlängerung 90 der Hal­ terung 85 in zwei zueinander entgegengesetzten Rich­ tungen einwirken können.

Wie bereits erwähnt wurde, soll das spritzenähnliche Element 75 insbesondere zur Befestigung verwendet werden, wenn die Verdrahtung auf einem bereits mit aktiven und/oder passiven Bauteilen bestückten Substrat 11 vorgenommen werden soll. Wenn das Substrat 11 aber noch nicht bestückt ist, wird anders vorgegangen, denn es ist dann möglich, auf der Substratoberfläche einen Film aus durch Wärme reaktivierbaren Kleber aufzubrin­ gen; in diesem Falle kann die auf dem Werkzeugträger 15 angeordnete Befestigungsvorrichtung 36 aus einer ein­ fachen Heißluft-Ausstoßeinrichtung anstelle des spritzenähnlichen Elements 75 gebildet sein. Der Kleberfilm wird dann örtlich auf dem Substrat in der Nähe der Austrittsöffnung 32 der Drahtzuführ-/ Drahtspendeeinrichtung 31 erweicht, so daß der Draht auf seiner gesamten Länge eingebettet werden kann. Es ist dann auch möglich, einen Draht zu verwenden, der selbst äußerlich einen Film aus einem durch Wärme haftfähigen Kleber trägt. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Unter-Baugruppe 95, die dazu bestimmt ist, das spritzen­ ähnliche Element 75 auf dem Werkzeugträger 15 zu ersetzen. Diese Baugruppe 95 enthält einen Anschlußstutzen 96, der mit einer (nicht dargestellten) Luftversorgung ver­ bunden ist und mit einem dünnen Kanal 97 in Verbindung ist, der über eine Heißluftaustrittsdüse 98 mündet. Ein elektrischer Heizwiderstand 99 ist um die Heißluftaustrittsdüse 98 herumgewickelt, um die Luft vor dem Austritt zu erhitzen. Isolierflansche 100, die stromaufwärts von der Heißluftaustrittsdüse 98 angeordnet sind, verhindern Wärmeverluste durch Wärmeleitung. Der elektrische Heizwiderstand 99 kann auch entfallen, wenn die Heißluftaustrittsdüse 98 an eine Heiß­ luftquelle angeschlossen wird.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ergibt sich bereits aus dieser Beschreibung. Wenn ein Substrat 11 mit aktiven und/oder passiven Bauelementen bestückt ist, hat die Befestigungsvorrichtung 36 die in Fig. 5 gezeigte Form, enthält also ein spritzenähnliches Element 75, dessen Behälter mit schnell trocknenden Klebern gefüllt ist. Der aus der Austrittsöffnung 32 heraus­ stehende Draht wird auf ein Lötklötzchen des Sub­ strats 11 gelegt, und der erhitzbare Kolben 30 wird ab­ gesenkt, indem eine Drehung des Nockens 53 ausgelöst wird. Nachdem die Lötung erfolgt ist, wird der X-Y-Tisch 17 verschoben, damit der Draht sich nach und nach auf der Oberfläche des Substrats 11 gemäß einer vorbestimmten Leiterführung in Richtung auf ein anderes Lötklötzchen zu abrollt. Die Druckimpulsquelle, die mit dem spritzenähnlichen Element 75 verbunden ist, läßt periodisch ein kleines Klebertröpfchen auf das Substrat 11 fallen, welches den Halt des Drahtes auf der Oberfläche des Substrats 11 gewährleistet. Der drehbare Träger 35 wird um 90° geschwenkt, bevor eine Richtungsänderung des X-Y-Tisches 17 erfolgt. Um also bestimmte Bauteile zu umgehen, wobei der Draht möglichst nahe an diesen vorbeigeführt wird, ist es vorzuziehen, die Bewegung des X-Y-Tisches 17 zu verändern, ohne die Orientierung der Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 zu ändern. In diesem Sonderfall wird die Möglichkeit genutzt, daß die Nadel 76 des spritzenähnlichhen Elements 75 verschwenkt werden kann, damit die Klebertröpfchen stets auf den Draht aufgebracht werden können. Wenn dieser an dem Lötzklötzchen, mit dem er verlötet werden soll, ange­ langt ist, wird die Rückzugbewegung des spritzenähnlichen Elements 75 und das Absenken des erhitzten Kolbens 30 ausgelöst. Der Draht wird dann an dem Klötzchen festgelötet. Dann wird der Draht abgetrennt.

Das freie Ende des Drahtes gelangt automatisch in eine waagerechte Lage, um eine weitere Lötung durchführen zu können. Der Draht wird festgehalten, während ein weiteres Klötzchen durch Bewegung des X-Y- Tisches 17 an die Stelle des erhitzten Kolbens 30 gebracht wird. Der Draht wird in Berührung mit dem gewählten weiteren Klötzchen gebracht und an diesem festgelötet, indem der erhitzte Kolben 30 abgesenkt wird. Nachdem die Lötung erfolgt ist, werden der Draht beigegeben und der X-Y-Tisch verschoben, damit der Draht nach und nach auf der Substratoberfläche in Richtung zu dem nächsten Lötklötzchen entlang einer vorbestimmten Bahn abgerollt wird. Dann folgen die bereits beschriebenen Arbeitsphasen erneut.

Wenn auf ein bloßes Substrat 11 eingewirkt wird, können die Draht­ zuführ-/Drahtspendeeinrichtung 31 und die Befestigungsvorrichtung 36 in einen Winkel von 45° bezüglich der Senkrechten geschwenkt werden, und das spritzenähnliche Element 75 wird durch die Heißluft-Ausstoßeinrichtung ersetzt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Verdrahtung von insbesondere bestückten Substratoberflächen (Multiwire-Technik) mit einem in einer im wesentlichen waagrechten Ebene x-y-verschiebbaren Sub­ stratträger (16) und einem Werkzeugträger (15), der versehen ist mit

• - einer Hohlspindel (33), die fest mit dem Werkzeugträger (15) verbunden ist und eine annähernd senkrechte Achse zum Substratträger (16) aufweist,
• - einer Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung (31) und
• - einem um die Achse der Hohlspindel (33) drehbaren Träger (35), an dem
• - eine Befestigungsvorrichtung (36), wobei zur Fixierung des auf dem Substrat (11) verlegten Drahtes ein Klebe­ auftrag erfolgt,
• - eine Abtrennvorrichtung zum Abtrennen des verlegten Drahtabschnittes und
• - eine Lötvorrichtung (30) zum elektrischen Verbinden des Drahtes mit entsprechenden Kontaktierungsstellen befestigt sind,
  dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung (31) mit dem dreh­ baren Träger (35) verbunden ist und die Befestigungsvorrich­ tung (36) ein spritzenähnliches Element (75) aufweist, des­ sen Nadel (76) nahe der Austrittsöffnung (32) der Drahtzu­ führ-/Drahtspendeeinrichtung (31) angeordnet ist und der dem spritzenähnlichen Element (75) zugeordnete Vorratsbehälter an eine gesteuerte Druckimpulsquelle angeschlossen ist.

2. Vorrichtung zur Verdrahtung von insbesondere bestückten Substratoberflächen (Multiwire-Technik) mit einem in einer im wesentlichen waagrechten Ebene x-y-verschiebbaren Sub­ stratträger (16) und einem Werkzeugträger (15), der versehen ist mit

• - einer Hohlspindel (33), die fest mit dem Werkzeugträger (15) verbunden ist und eine annähernd senkrechte Achse zum Substratträger (16) aufweist,
• - einer Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung (31) und
• - einem um die Achse der Hohlspindel (33) drehbaren Träger (35), an dem
• - eine Befestigungsvorrichtung (36), wobei zur Fixierung des auf dem Substrat (11) verlegten Drahtes das Substrat (11) und/oder der Draht äußerlich mit einem Film aus einem wärmeregenerierbaren Kleber überzogen wird bzw. werden und eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Klebers vorgesehen ist,
• - eine Abtrennvorrichtung zum Abtrennen des verlegten Drahtabschnittes und
• - eine Lötvorrichtung (30) zum elektrischen Verbinden des Drahtes mit entsprechenden Kontaktierungsstellen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführ-/Drahtspendeeinrichtung (31) mit dem dreh­ baren Träger (35) verbunden ist, daß die der Befestigungs­ vorrichtung (36) zugeordnete Heizvorrichtung eine an dem drehbaren Träger (35) angeordnete Baugruppe (95) enthält, die eine Heißluftaustrittsdüse (98) aufweist, deren Aus­ trittsöffnung nahe der Austrittsöffnung (32) der Draht­ zuführ-/Drahtspendeeinrichtung (31) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Spritzenähnliche Element (75) bzw. die Baugrup­ pe (95) über ein Grundteil (84) an dem drehbaren Träger (35) angebracht ist, wobei es bzw. sie bezüglich des Grundteils (84) um eine Achse schwenkbar ist, die senkrecht zu der Na­ del (76) bzw. der Heißluftaustrittsdüse (98) verläuft und in einer die Nadel (76) bzw. die Heißluftaustrittsdüse (98) und die Lötvorrichtung (30) enthaltenden Ebene liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundteil (84), an dem sich das Spritzenähnliche Element (75) bzw. die Baugruppe (95) abstützt, über ein Zwischenteil (77) an dem drehbaren Träger (35) angebracht ist und daß das Zwischenteil (77) bezüglich des drehbaren Trägers (35) so bewegbar ist, daß seine Winkelausrichtung zur Oberfläche des Substrats (11) in der die Nadel (76) bzw. die Heißluftaus­ trittsdüse (98) und die Lötvorrichtung (30) enthaltenden Ebene einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Träger (35) eine bogenförmige Führungsöffnung (37) für das Zwischenteil (77) aufweist und daß das Zwi­ schenteil (77) durch ein Klemmelement (78) einstellbar in der Führungsöffnung (37) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundteil (84), an dem sich das spritzenähnliche Element (75) bzw. die Baugruppe (95) ab­ stützt, über ein Zwischenteil (77) an dem drehbaren Träger (35) angebracht ist und daß das Grundteil (84) derart durch Verschieben einstellbar an dem Zwischenteil angebracht ist, daß die Nadel (76) bzw. die Heißluftaustrittsdüse (98) in Längsrichtung einstellbar verschoben werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Zwischenteil (77) über eine erste Verschiebebahn (80) ein weiteres Teil (79) angeschlossen ist, das bezüglich des Zwischenteils (77) mittels einer Schraube (43) einstellbar positioniert ist, daß an das Zwischenteil (77) über eine zweite Verschiebebahn (77a) eine Stange (83) angeschlossen ist, die das Grundteil (84) trägt, und daß das weitere Teil (79) über eine einstellbar angetriebene Exzenterrolle mit der Stange (83) gekoppelt ist.