DE3731314A1 - Vorrichtung zum bestuecken von substraten mit bedrahteten bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit bedrahteten Bauelementen, mit mindestens einem Greifer zum Aufnehmen, Transportieren und Absetzen der Bauele­ mente, die mit ihren Anschlußdrähten in zugeordnete Anschluß­ öffnungen des Substrats einfügbar sind.

Zum Aufbringen elektronischer Bauelemente auf Substrate wie Dickschichtschaltungen, Dünnschichtschaltungen, Leiterplatten und dergleichen werden Bestückautomaten eingesetzt, welche selbständig, durch ein geeignetes Programm gesteuert, die Bau­ elemente aus einem Magazin, einem Gurt oder anderen Zuführein­ richtungen entnehmen, diese in den Bereich des Substrats trans­ portieren und schließlich die Bauelemente an einer genau vor­ bestimmten Position auf dem Substrat ablegen. Dieses Vorgehen hat sich insbesondere bei der Bestückung mit oberflächenmon­ tierbaren Bauelementen bewährt, die entsprechend dem englisch­ sprachigen Begriff "Surface Mounted Devices" auch kurz SMD's genannt werden.

Ein für die Bestückung von Substraten mit derartigen SMD's geeigneter Bestückautomat geht beispiels­ weise aus der DE-PS 33 40 074 hervor. Bei der Bestückung der Substrate mit bedrahteten Bauelementen treten jedoch erheb­ liche Schwierigkeiten auf, da verbogene oder nicht exakt aus­ gerichtete Anschlußdrähte nicht ohne zusätzliche Maßnahmen in die zugeordneten Anschlußöffnungen des Substrats einfügbar sind. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, werden die bedrah­ teten Bauelemente im Bereich ihrer Anschlußdrähte durch die entsprechend abgebogenen Haltebacken eines Greifers erfaßt und dabei so ausgerichtet, daß sie sich beim Absenken des Greifers in die zugeordneten Anschlußöffnungen des Substrats einfügen. Andererseits dürfen derartig abgebogene Haltebacken nach dem Positionieren der Bauelemente auf dem Substrat beim Öffnen des Greifers nicht behindert werden, d. h. es ergibt sich ein so­ genannter Bestückschatten der eine dichte Belegung des Substrats mit Bauelementen verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der automatischen Bestückung von Substraten mit bedrahteten Bauelementen deren Anschlußdrähte vorher auf einfache Weise so auszurichten, daß die Bestückung bei hoher Bestücksicherheit mit einem minimalen Bestückschatten vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Bauelemente in einer Zwischenposition mit ihren Anschlußdrähten in zugeordnete Öffnungen einer Richt­ platte einfügbar sind und daß zwischen dem Körper der Bauele­ mente und der Richtplatte eine Relativbewegung zum mindestens einmaligen überelastischen Verformen der Anschlußdrähte erzeug­ bar ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit Hilfe der Richtplatte eine definierte überelastische, d. h. plastische Verformung der Anschlußdrähte vorgenommen und dabei derart be­ messen werden kann, daß nach der verbleibenden elastischen Rückfederung die gewünschte Lage der Anschlußdrähte erreicht ist. Dieser Effekt wird insbesondere dann erzielt, wenn die plastische Verformung der Anschlußdrähte zunächst in einer Richtung und dann in der Gegenrichtung vorgenommen wird. Nach dem genauen Richten der Anschlußdrähte kann dann die Bestückung mit einem Greifer vorgenommen werden, welcher die Körper der Bauelemente und nicht deren Anschlußdrähte erfaßt und damit einen äußerst geringen Bestückschatten gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Öffnungen in der Richtplatte nach oben hin trichterförmig er­ weitert. Hierdurch wird das Einfügen der gegebenenfalls ver­ bogenen oder nicht exakt ausgerichteten Anschlußdrähte er­ leichtert.

Weiterhin hat es sich im Hinblick auf die Bewegungsabläufe beim Bestückvorgang als vorteilhaft erwiesen, wenn der Körper der Bauelemente zwischen Haltebacken des Greifers positionierbar ist und die Richtplatte in horizontaler Richtung relativ zum Greifer bewegbar ist. Nach dem Richtvorgang kann dann der Greifer mit dem Bauelement hochfahren und das Bauelement auf der vorgegebenen Position des Substrats absetzen.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Greifer parallel und zentral gegeneinan­ der verstellbare und zumindest im Haltebereich schmal ausge­ bildete Haltebacken. Mit derart parallel verstellbaren Halte­ backen, die den Körper des jeweiligen Bauelements erfassen und das Bauelement auf den Substrat absetzen, kann der Bestück­ schatten weiter reduziert werden.

Befindet sich zentral zwischen den Haltebacken ein axial federnd einrückbarer und in der eingerückten Stellung arre­ tierbarer Pusher, so kann dieser Pusher einerseits beim Richt­ vorgang zum Andrücken der Bauelemente gegen die Richtplatte und andererseits beim Bestückvorgang zum Andrücken der Bauelemente gegen das Substrat herangezogen werden.

Insbesondere beim Richten von Bauelementen mit zwei oder mehreren Reihen von Anschlußdrähten hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn oberhalb der Richtplatte den Haltebacken des Greifers zwei seitlich andrückbare Stützbacken zugeordnet sind. Diese Stützbacken verhindern dann beim Richten der Anschlußdrähte mit Sicherheit eine unerwünschte Verformung der schmalen Haltebacken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 das Prinzip des Richtens der Anschlußdrähte von Bauelementen mit Hilfe einer Richtplatte und

Fig. 3 das Richten der Anschlußdrähte eines in einem Greifer aufgenommenen Bauelements mit Hilfe einer Richt­ platte.

Fig. 1 zeigt ein kubisches Bauelement BE mit mehreren senkrecht nach unten weisenden und senkrecht zur Zeichnungsebene hinter­ einander angeordneten Anschlußdrähten AD. Darunter befindet sich eine Richtplatte RP mit den Anschlußdrähten AD der Bauele­ mente BE zugeordneten und nach oben hin trichterförmig erweiterten Öffnungen O. Bei Absenken des Bauelements BE in Richtung des Pfeiles Pf 1 werden die Anschlußdrähte AD gemäß Fig. 2 in die zugeordneten Öffnungen O der Richtplatte RP ein­ gefügt. Wird nun das Bauelement BE - wie es in Fig. 2 rein schematisch angedeutet ist - festgehalten und die Richtplatte RP in Richtung des Doppelpfeiles Dpf 1 zunächst hin- und dann herbewegt, so führt die zweifache überelastische Verformung der Anschlußdrähte AD zu einer exakten Ausrichtung. Die durch die horizontale Bewegung hervorgerufene plastische Verformung der Anschlußdrähte AD wird dabei so bemessen, daß nach der verblei­ benden elastischen Rückfederung genau die gewünschte Lage bzw. Ausrichtung der Anschlußdrähte AD erreicht ist.

Fig. 2 zeigt einen insgesamt mit G bezeichneten Greifer zwischen dessen auf einer Führungssäule FS parallel und zentral gegeneinander verstellbaren Haltebacken HB das Bauelement BE aufgenommen ist. Die parallele und zentrale Verstellung der im Bereich des Bauelements BE nur sehr schmal ausgebildeten Halte­ backen HB ist durch Doppelpfeile Dpf 2 aufgezeigt. In der darge­ stellten Stellung des Greifers G wird das Bauelement BE durch einen gegen die Kraft einer Feder F eingerückten Pusher P gegen die Richtplatte RP gedrückt. Für den Transport des Bauelements kann der Pusher P jedoch auch durch einen Querbolzen QB arre­ tiert werden, wobei das Arretieren und das Lösen der Arretie­ rung durch einen Doppelpfeil Dpf 3 angedeutet sind.

In Fig. 3 sind ferner zwei Stützbacken SB zu erkennen, die in Richtung der Pfeile Pf 2 gegen die schmalen Haltebacken HB ge­ drückt werden. Bei der wiederum durch den Doppelpfeil Dpf 1 aufgezeigten Richtbewegung der Richtplatte Rp zur überelasti­ schen Verformung der Anschlußdrähte AD gewährleisten die Stütz­ backen SB einen sicheren Halt des Bauelements BE zwischen den Haltebacken HB.

Beim Bestücken eines Substrats ergeben sich im einzelnen fol­ gende Schritte:

• 1. Abholen des Bauelements BE aus einem Magazin oder einer anderen Zuführeinrichtung mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten zangenförmigen Greifers.
• 2. Transport des Bauelements über die Richtplatte RP und Ab­ senken des zangenförmigen Greifers zum Einfügen der An­ schlußdrähte AD in die trichterförmigen Öffnungen O der Richtplatte RP.
• 3. Öffnen des zangenförmigen Greifers und Rücktransport des Greifers zum Magazin.
• 4. Greifer G über das Bauelement BE fahren und bei geöffneten Haltebacken HB absenken, wobei Pusher P gegen die Kraft der Feder F eingerückt wird.
• 5. Greifer G schließen durch Parallel-Zentralspannung der Haltebacken HB.
• 6. Bei Bedarf Stützbacken SB schließen.
• 7. Richtplatte RP zur plastischen Verformung der Anschluß­ drähte AD in Richtung des Doppelpfeiles Dpf 1 hin- und her­ bewegen.
• 8. Gegebenenfalls Stützbacken SB öffnen.
• 9. Pusher P mit Hilfe des Querbolzens QB arretieren.
• 10. Greifer G mit Bauelement BE hochfahren und über die vorge­ setzte Bestückposition auf dem Substrat transportieren.
• 11. Greifer G absenken und dabei Anschlußdrähte AD in zuge­ ordnete Anschlußöffnungen des Substrats einfügen und ge­ gebenenfalls überstehende Enden der Anschlußdrähte AD umbiegen.
• 12. Haltebacken HB ohne merklichen Verfahrweg entlasten.
• 13. Arretierung des Pushers P durch den Querbolzen QB lösen, so daß das Bauelement BE gegen das Substrat gedrückt wird.
• 14. Greifer G hochfahren und für den nächsten Richt- und Be­ stückvorgang bereitstellen.

Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Haltebacken HB beim Bestückvorgang nicht mehr Raum benötigen, als ihr eigenes Volumen einnimmt. Im Hinblick auf die schmale Ausbildung der Haltebacken HB ergibt sich damit ein praktisch vernachlässig­ barer Bestückschatten.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit bedrahteten Bauelementen, mit mindestens einem Greifer zum Aufnehmen, Transportieren und Absetzen der Bauelemente, die mit ihren An­ schlußdrähten in zugeordnete Anschlußöffnungen des Substrates einfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (BE) in einer Zwischenposition mit ihren Anschlußdrähten (AD) in zugeordnete Öffnungen (O) einer Richt­ platte (RP) einfügbar sind und daß zwischen dem Körper der Bau­ elemente (BE) und der Richtplatte (RP) eine Relativbewegung zum mindestens einmaligen überelastischen Verformen der Anschluß­ drähte (AD) erzeugbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (O) in der Richtplatte (RP) nach oben hin trichterförmig erweitert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper der Bauelemente (BE) zwischen Haltebacken (HB) des Greifers (G) positionierbar ist und daß die Richtplatte (RP) in horizontaler Richtung relativ zum Greifer (G) bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (G) parallel und zentral gegeneinander verstellbare und zumindest im Haltebereich schmal ausgebildete Haltebacken (HB) besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zentral zwischen den Haltebacken (HB) ein axial federnd einrückbarer und in der eingerückten Stellung arretierbarer Pusher (P) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Richtplatte (RP) den Haltebacken (HB) des Greifers (G) zwei seitlich andrückbare Stützbacken (SB) zu­ geordnet sind.