DE3803528A1 - Verfahren und vorrichtung fuer auf der oberflaeche befestigte anschluesse - Google Patents

Verfahren und vorrichtung fuer auf der oberflaeche befestigte anschluesse

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DE3803528A1
DE3803528A1 DE3803528A DE3803528A DE3803528A1 DE 3803528 A1 DE3803528 A1 DE 3803528A1 DE 3803528 A DE3803528 A DE 3803528A DE 3803528 A DE3803528 A DE 3803528A DE 3803528 A1 DE3803528 A1 DE 3803528A1
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die oberflächliche Befestigung von mit genauem Abstand zueinander angeordneten Kontakten oder Anschlüssen auf einem Plastik- oder Keramikträger, genauer einem Träger eines gedruckten Schaltkreises (PCB), ohne daß Bohrungen erforderlich sind und ohne den Einsatz von Plastiksockeln.
Bekannte Verfahren zur oberflächlichen Befestigung von Stiften, Laschen oder anderen Anschlüssen auf einem Träger sind unbefriedigend, da sie nur geringfügige Modifikationen gegenüber den heutigen Standardsockeln darstellen. Im Fall der Stifte umfassen diese Modifikationen auf verschiedene Art gebogene Stifte, z. B. Stifte mit geknickter Form oder in Form eines "J" oder sie kehren zum Einsatz von Einsteckbohrungen (siehe Fig. 1) zurück.
Diese Lösungen sind nicht wünschenswert, da sie einen zu großen Bereich der Oberfläche verbrauchen, schwierig zu untersuchen sind, Bohrungen erforderlich machen und aufwendige Bestückungsautomaten zusammen mit Sockeln erfordern, die in Versorgungszuführungen eingefüllt werden. Eine andere Alternative existiert in Form einer Leiterrahmenanordnung mit Montageklipp. Diese Lösung leidet unter mehreren Problemen, u. a. der entscheidenden Beschränkung, daß die Stifte nur in der Nähe einer Kante des Trägers angeordnet werden können.
Demzufolge ist offensichtlich, daß ein Bedarf nach einem schnellen und einfachen System für die Befestigung von Anschlüssen existiert.
Die wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für die Oberflächenbefestigung von Stiften, Laschen oder Anschlüssen auf einem Träger zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren für die Oberflächenbefestigung von Stiften, Laschen oder anderen Anschlüssen zu schaffen ohne Verwendung von Plastiksockeln und ohne daß Bohrungen im Träger erforderlich sind.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung für die automatisierte Durchführung des Oberflächenbefestigungsverfahrens gemäß der Erfindung zu schaffen.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn sie in Verbindung mit Stiftanschlüssen verwendet wird. Andere passive Komponenten, wie z. B. Plättchenwiderstände, Plättchenkapazitäten usw. sind leicht wegen ihrer geringen Höhe im Verhältnis zur Komponentenfläche auf der Oberfläche zu befestigen. Ein Stift unterscheidet sich stark von einem Plättchen, da das Verhältnis L/R (Länge dividiert durch Radius) sehr groß ist. Offensichtlich kann der Fuß des Stiftes nicht mit Hilfe eines Klebers an einer bestimmten Stelle fixiert werden. Die Lösung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Stifte exakt ausgerichtet und sicher unter Verwendung einer Montagevorrichtung gehalten werden, die mit dem PCB durch den Produktionsprozeß bewegt wird. Dies wird erreicht, indem die Montagevorrichtung zur Stifthalterung an der Transporthalterung befestigt wird, die die Aufnahme für den PCB trägt.
Dem erfindungsgemäßen Montageablauf folgend wird der PCB oder ein anderer Träger durch die aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen bewegt. Die Schaltkreise mit vorher abgeschirmten "Fingern", d. h. Anschlüssen, können mit bereits aufgelöteten Komponenten oder mit angeklebten und für das Löten vorbereiteten Komponenten oder ohne Komponenten eingebracht werden. Die Stifte, die Laschen oder die anderen Anschlüsse können direkt auf dem Trägermaterial oberflächlich befestigt werden, falls es sich um andere Träger als die Schaltkreise mit unmittelbar aufplattierten Anschlüssen handelt.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform im folgenden in Verbindung mit der Oberflächenbefestigung von geraden Stiftanschlüssen auf platierten Fingern eines Schaltkreises beschrieben wird, ist es verständlich, daß die Erfindung ebenfalls bei der Oberflächenbefestigung von geraden Stiftanschlüssen unmittelbar auf einem anderen Träger als einem gedruckten Schaltkreis verwendet werden kann. Ebenso können andere Ausführungsformen der Erfindung bei der oberflächlichen Befestigung von gebogenen Stiftanschlüssen auf Oberflächen verwendet werden. Darüber hinaus ist die Anwendbarkeit der Erfindung auch nicht auf Stiftanschlüsse beschränkt. Erfindungsgemäß können Laschen oder andere Arten von Anschlüssen oder Kontakten auf einem Träger auf der Oberfläche befestigt werden.
Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechend werden die PCB in eine Aufnahme entweder manuell oder automatisch mit Hilfe eines Stapelspeichers eingebracht. Die Aufnahme ist wiederum beweglich an einer rollenden Transporthalterung befestigt. Eine Vielzahl dieser Transporthalterungen sind in Form eines Zuges aneinander befestigt. Die Bewegung der Transporthalterungen wird durch eine rechnergestützte numerisch gesteuerte (CNC) Punkt-zu-Punkt-Steuerung gesteuert. Diese Steuerung treibt einen Schrittmotor und einen Gewindespindelantrieb, der die Transporthalterungen in geeigneter Reihenfolge bewegt.
Die erste Bearbeitungsstation ist eine Auftragevorrichtung für Lötpaste. Die Auftragevorrichtung bringt einen Streifen oder Punkte der Lötpaste auf einen plattierten "Finger" des PCB auf, und die Transporthalterung wird um 0,100 inch weitergeschaltet, so daß die Auftragevorrichtung der Lötpaste den nächsten "Finger" überlagert, und der Vorgang wird wiederholt. Mit Hilfe der Steuerung ist es einfach, die Lötpaste auf eine beliebige Anzahl von Fingern aufzutragen. Es ist ebenfalls leicht, die Steuerung für Leerstellen und für polarisierte Stiftmuster zu programmieren. Viele verschiedene Lötpastenzusammensetzungen sind kommerziell erhältlich. Die Montagemaschine umfaßt einen Detektor für fehlende Platinen, der vermeidet, daß Lötpaste aufgetragen wird, wenn eine Aufnahme keinen PCB enthält. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Finger durch einen dicken Lötzinnüberzug im Siebdruckverfahren aufgetragen werden, wodurch der Auftrageschritt der Lötpaste entfällt.
Dadurch, daß der Auftrageschritt für die Lötpaste entfällt, verlängert sich die Lötmittelrückflußzeit und die Gesamtzeit des Arbeitszyklus.
Die zweite Bearbeitungsstation ist eine Stifteinsetzvorrichtung. Die Stifteinsetzvorrichtung ist an der Montagemaschine befestigt und nimmt während des Betriebs Stifte von einer Spule aufeinanderfolgender vorgekerbter Stifte ab. Jede Spule enthält 50 000 Stifte (0,025 inch2). Die Stifteinsetzvorrichtung ist eine bekannte angetriebene Einheit, die Stifte mit rundem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt einsetzen kann. Die Stiftlänge kann zwischen 0,187 bis 2,000 inch und die Querschnittsfläche im Bereich von 0,012 bis 0,062 inch liegen. Die Einsetzgeschwindigkeit reicht bis zu 240 Stifte/min. Der Arbeitstakt der Einsetzvorrichtung wird durch die Steuerung festgelegt.
Die Steuerung gibt der Stifteinsetzvorrichtung Betätigungssignale und ein Stift wird in eine unter Federdruck gehaltene Montagevorrichtung eingesetzt, die drehbar auf jeder rollenden Transporthalterung angeordnet ist. Die Transporthalterungen bewegen sich in 0,100 inch-Schritten (oder jeder anderen erforderlichen Schrittweite) und nach jedem Vorwärtsschritt wird ein weiterer Stift in die Montagevorrichtung eingesetzt. Wenn die erforderliche Stiftzahl in der Montagevorrichtung zur Stifthalterung angeordnet ist, wird die Transporthalterung zur nächsten Bearbeitungsstation bewegt. Während die Stifte in der Stiftstation für die darauffolgende Oberflächenbefestigung auf einem PCB eingesetzt werden, wird Lötpaste in der davor liegenden Station auf einen anderen PCB aufgetragen.
Nachdem jede rollende Transporthalterung an der Stifteinsetzstation vorbeigelaufen ist, dreht eine Kurvenscheibe die Montagevorrichtung zur Stifthalterung um 90°, so daß in deren Endstellung die Stifte horizontal gegen die PCB-Finger mit Lötpaste zwischen ihnen zu liegen kommen.
Aus dieser Stellung bewegt sich die rollende Transporthalterung dann zur nächsten Bearbeitungsstation. In dieser Bearbeitungsstation werden die PCB-Aufnahme und die gedrehte Montagevorrichtung zur Stifthalterung unter einer Heizeinheit positioniert, die z. B. eine Infrarot- (IR-) oder Heißluftheizeinheit sein kann. Das festgelegte Zeitintervall, für das der PCB und die Stifte unter der Heizungseinheit positioniert sind, ist abhängig von Typ und der Menge der Lötpaste und von der Größe und der Anzahl der Stifte. Die Hitze wird so fokussiert, daß sie nur den PCB-Bereich beeinflußt, auf dem die Stifte und keine anderen Komponenten befestigt sind, die auf dem PCB angebracht sein können. Die Aufnahme und die Montagevorrichtung zur Stifthalterung bewegen sich durch zusätzliche Stationen, die eine Abkühlung des aufgeheizten Aufbaus erlauben. Die Stifte werden dann von der Montagevorichtung zur Stifthalterung durch Verschiebung der Aufnahme getrennt und der PCB wird dann entweder von Hand oder automatisch aus der Aufnahme entfernt. Dieser Arbeitszyklus wird für jede Vorwärtsbewegung der Transporthalterung zur nächsten Station wiederholt.
Alle zuvor beschriebenen Bearbeitungsschritte werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung automatisiert. Es ist offensichtlich, daß die Beschickung und die Entnahme der PCB manuell ohne Herabsetzung der Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, bei der die automatisierten Schritte durchgeführt werden.
Industrielle Erfordernisse umfassen Stiftanschlüsse, die nicht nur horizontal (parallel zum PCB), sondern ebenfalls Stifte, die horizontal versetzt und Stifte die vertikal (senkrecht zum PCB) angeordnet sind, wie in den Fig. 2A bis 2C darstellt. Diese unterschiedlichen Stiftanordnungen können vorher mit geeigneten Stifteinsetzwerkzeugen und angepaßt modifizierten Montagevorrichtungen zur Stifthalterung bewerkstelligt werden. Die vielseitige Stifteinsetzvorrichtung kann in gerade oder rechtwinkelige Stifte direkt von einem kontinuierlichen Wickel vorgekerbten Stiftmaterials abschneiden, formen und einsetzen. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 zeigt die bereits beschriebenen oberflächlich befestigten Stiftsysteme aus dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt die zuvor erwähnten Anordnungen für oberflächlich befestigte Stifte in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Kreissystems für die automatische Oberflächenbefestigung von Stiften gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4A zeigt eine Draufsicht auf eine rollende Transporthalterung, die in der bevorzugten Ausführungsform zur Oberflächenbefestigung von geraden Stiften verwendet wird.
Fig. 4B zeigt eine Seitenansicht der Transportvorrichtung aus Fig. 4A.
Fig. 4C zeigt eine Rückansicht der Transportvorrichtung aus Fig. 4A.
Fig. 4D zeigt eine Vorderansicht der Transportvorrichtung mit der Montagevorrichtung zur Stifthalterung um 90° gedreht in bezug auf die Position der Montagevorrichtung, dargestellt in den Fig. 4A bis 4C.
Fig. 5A zeigt eine Vorderansicht eines Stiftblocks der Montagevorrichtung zur Stifthalterung.
Fig. 5B zeigt eine Draufsicht auf den Stiftblock aus Fig. 5A.
Fig. 5C zeigt eine vergrößerte Vorderansicht einer Kerbe, die in dem Stiftblock aus Fig. 5A ausgebildet ist.
Fig. 5D zeigt eine Querschnittsansicht der Stiftblocks aus Fig. 5C entlang der Schnittlinie A-A.
Fig. 6A zeigt eine Vorderansicht der die Stifte haltenden Blattfeder der Montagevorrichtung zur Stifthalterung.
Fig. 6B zeigt eine Querschnittsansicht der Blattfeder aus Fig. 6A entlang der Schnittlinie B-B.
Fig. 7A zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, durch die der Schrittmotor die miteinander verbundenen Transporthalterungen in dem Kreislauf vorwärtsbewegt.
Fig. 7B zeigt eine Endansicht des Bereichs der Vorrichtung aus Fig. 7A, die gleitend mit dem tragenden Block des Schrittmotors in Eingriff steht.
Fig. 8 zeigt die Auftragevorrichtung für die Lötpaste.
Fig. 9A zeigt eine Draufsicht auf einen PCB mit plattierten Fingern.
Fig. 9B zeigt eine Seitenansicht des Lötzinnauftrageschritts.
Fig. 9C zeigt eine Draufsicht auf einen Bereich des PCB, bei dem auf die plattierten Finger Lötzinn aufgetragen wurde.
Fig. 10 zeigt das Werkzeug der Stifteinsetzvorrichtung während der drei Zustände des Stifteinsetzens.
Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf die Klemmrollen, die mit der Montagevorrichtung zur Stifthalterung während des Stifteinsetzens in Eingriff stehen.
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Kurvenscheibe.
Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht der 90°- Drehung der Montagevorrichtung zur Stifthalterung, die durch die erste Kurvenscheibe aus Fig. 12 bewirkt wird.
Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht der Infrarot- Heizstation.
Fig. 15 zeigt eine perspektivische Ansicht der 180°- Drehung der Montagevorrichtung zur Stifthalterung, die durch die erste Kurvenscheibe gemäß einer Ausführungsform zur oberflächlichen Befestigung von senkrechten Stiften ausgeführt wird.
Die verschiedenen oberflächlich befestigten Stiftanordnungen in Übereinstimmung mit der Erfindung sind in den Fig. 2A bis C dargestellt. In der Fig. 2A sind auf Fingern 3 der gedruckten Schaltkreisplatine (PCB) 2 in horizontaler Stellung Stifte oberflächlich befestigt. In Fig. 2B ist ein Schenkel eines rechtwinkelig gebogenen Stifts 1′ auf dem entsprechenden Finger 3 auf dem PCB 2 so befestigt, daß der andere Schenkel senkrecht steht. Fig. 2C zeigt gebogene Stifte 1′′, die so oberflächlich befestigt sind, daß eine horizontal versetzte Anordnung gebildet wird.
Das Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die folgenden Schritte:
  • (1) Aufbringen von Lötgut auf einer Vielzahl von Oberflächenbereichen,
  • (2) Halten der Stifte in genauer Ausrichtung zueinander auf den entsprechenden Oberflächenbereichen mit dazwischenliegendem Lötgut,
  • (3) Aufheizen des Lötguts, um einen Lötmittelfluß zu bewirken und
  • (4) Abkühlen des Lötguts, so daß eine ausgehärtete Verbindung zwischen den Stiften und den Oberflächenbereichen hergestellt wird.
Falls dieses Verfahren automatisch durgeführt wird, ist es auch erforderlich, verschiedene Schritte aufzunehmen, die die Bewegung der Platine von einer Station zur nächsten Station und das Beschicken bzw. das Entnehmen der Platine von der Montagestraße umfassen. Die Stationen zur Durchführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können hintereinander oder in einem Kreislauf angeordnet sein.
Im folgenden wird eine genaue Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindundg in Verbindung mit einer Oberflächenbefestigung von geraden Stiften auf der Oberfläche eines PCB beschrieben. Wie bereits zuvor festgestellt wurde, können die Lehren dieser bevorzugten Ausführungsform gleichermaßen auf andere Träger als PCB, z. B. Träger ohne darauf plattierte Finger, und ebenso auf andere Anschlüsse als Stifte, z. B. Laschen, angewandt werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur oberflächlichen Befestigung gerader Stifte wird in Verbindung mit einer kreislaufartigen oder umlaufenden Anordnung beschrieben.
Die Anordnung der Stationen in einem Kreislauf ist in Fig. 3 dargestellt. Die PCB werden über einen Stapelspeicher 4 beschickt, obwohl es selbstverständlich ist, daß die PCB auch von Hand eingelegt werden können, und daß die Vorrichtung, durch die die Beschickung durchgeführt wird, nicht einen Teil der Erfindung ausmacht.
In der nächsten Station der Auftragevorrichtung 6 für das Lötmittel wird die Lötmittelpaste auf die plattierten Finger auf dem PCB aufgetragen. In einer anderen Ausführungsform kann die Lötmittelpaste auf die Stifte aufgetragen werden, bevor die Stifte in Berührung mit dem PCB gebracht werden. Weiter ist selbstverständlich, daß im Fall von Trägern oder plattierten Fingern die Lötpaste unmittelbar auf das Trägermaterial aufgetragen wird.
Nachdem die Lötpaste aufgetragen worden ist, werden die Stifte durch eine Stifteinsetzmaschine 8 eingesetzt, was genauer weiter unten beschrieben wird. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Stifteinsetzmaschine um eine Autopin-2, hergestellt von Autoslice Inc., Woodside, New York. Diese Maschine ist vollständig offenbart in der US-Patentschrift 43 18 964, deren Offenbarungsgehalt in diese Druckschrift durch die Bezugnahme aufgenommen wird.
Nachdem die Stifte genau in bezug auf die Oberflächenbereiche auf dem PCB und mit Lötmittelpaste dazwischen ausgerichtet worden sind, wird die Lötmittelpaste durch die Heizeinheit 10 aufgeheizt, um einen Lötmittelfluß zu erzeugen.
Nach dem Aufheizen kühlt die Lötmittelpaste ab, während die Stifte und der PCB zum Entnahmepunkt bewegt werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird der PCB mit auf der Oberfläche befestigten Stiften automatisch durch eine Entnahmeeinheit 122 entnommen, obwohl es selbstverständlich ist, daß die PCB ebenfalls von Hand entnommen werden können. Die Vorrichtung, durch die die Entnahme ausgeführt wird, bildet keinen Bestandteil der Erfindung.
Die zuvor erwähnten Stationen sind in einer geschlossenen Arbeitsstraße 14 angeordnet. Ein Zug aus rollenden Transporthalterungen 16 (von denen eine allein allgemein in Fig. 3 dargestellt ist) bewegt sich auf dieser geschlossenen Arbeitsstraße 14. Die Transporthalterungen 16 sind drehbar über ein Gelenk miteinander verbunden. Wie weiter unten im Detail beschrieben wird, besitzt jede Transporthalterung eine Aufnahme, in der ein PCB abgelegt wird, und eine Montagevorrichtung zur Halterung der Stifte. Die Montagevorrichtung zur Stifthalterung ist relativ zur Transporthalterung drehbar, aber nicht verschiebbar; die PCB-Aufnahme ist, bezogen auf die Transporthalterung verschiebbar, aber nicht drehbar.
Die Transporthalterungen 16 werden durch einen Schrittmotor 18 schrittweise unterbrochen angetrieben, der ein Antriebselement aufweist, das auf eine Transporthalterung einwirkt und sie um ein festgelegtes Maß vorwärtsbewegt, sich von der Transporthalterung löst und zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt, um auf die nächste Transporthalterung einzuwirken. Dieser Zyklus der Schritte wird andauernd wiederholt ausgeführt. Da alle Transporthalterungen mechanisch in einem kreisförmigen Zug miteinander verbunden sind, bewegen sich die Transporthalterungen gemeinsam vorwärts.
Da die Transporthalterungen freilaufend sind, wenn sie mit dem Antriebselement des Schrittmotors 18 nicht in Eingriff stehen, muß deren Position in bezug auf den Startpunkt des Antriebselements ausgerichtet werden, bevor das automatische System arbeiten kann.
Die Lötmittelauftragvorrichtung 6, die Stifteinsetzmaschine 8, die Heizeinheit 10 und der Schrittmotor 18 werden alle in Übereinstimmung mit einem Programm durch die rechnergestützte numerische Steuerung 20 gesteuert. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung 20 eine C62-Steuerung, hergestellt von Automation Unlimited Inc., Warburn, Mass. Die Lötmittelauftragvorrichtung, die Stifteinsetzmaschine und die Heizeinheit sind so synchronisiert, daß sie ihre Funktionen simultan im Hinblick auf die Transporthalterungen erfüllen, die in jeder Station angeordnet sind.
Zwischen der Stifteinsetz- und der Heizstation ist eine erste Kurvenscheibe 22 (siehe Fig. 12) vorgesehen, die die Montagevorrichtung zur Stifthalterung um 90° in bezug auf die PCB-Aufnahme dreht. Als ein Ergebnis dieser Drehung werden die Stifte 1 in Kontakt mit den Fingern 3 auf der Platine 2 mit Lötmittelpaste dazwischen gebracht (siehe Fig. 2A), wie weiter unten im Detail beschrieben wird. Offensichtlich werden die Stiftanschlüsse für den Fall, daß der Träger keine plattierten Finger aufweist, in unmittelbaren Kontakt mit der Oberfläche des Trägermaterials gedreht.
Nachdem die PCB jeweils mit auf der Oberfläche befestigten Stiften entnommen worden sind, dreht eine zweite Kurvenscheibe 24 die Montagevorrichtung zur Stifthalterung um 90° in die entgegengesetzte Richtung, wodurch die Montagevorrichtung zur Stifthalterung in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt.
Die Lötmittelauftragevorrichtung 6 in der bevorzugten Ausführungsform ist eine automatische Flüssigkeitsauftragevorrichtung 1.000 XL, hergestellt durch EFB. Die Lötmittelauftragevorrichtung 6 ist pneumatisch an eine Preßluftversorgung 28 über einen Regler 26 gekoppelt.
Die Transporthalterung 16 wird in den Fig. 4A bis 4D im Detail dargestellt. Die Transporthalterung 16 weist eine Grundplatte 30 auf, auf der die Aufnahme 32 für die PCB verschiebbar an zwei Stäben 34 und 34′ befestigt ist, die mit der Grundplatte 30 verbunden sind. Die Aufnahme 32 wird in Richtung des Pfeils A durch eine Feder 36 vorgespannt.
Die Transporthalterung läuft auf vier Rollen 38 (siehe Fig. 4B bis 4D), die drehbar an entsprechenden vertikalen Achsen 39 befestigt sind. Jede Rolle 38 besitzt eine Umfangskerbe 40 für den Eingriff mit einer entsprechenden Schiene 42 (siehe Fig. 4C). Die Kerbe 40 und die Schiene 42 besitzen V-förmige Querschnitte. Die Transporthalterung 16 bewegt sich entlang der Schiene 42 durch Rotation der Rollen 38.
Die Aufnahme 32 weist vier Tragstifte 46 mit horizontal verlaufenden Oberflächen am Ende auf, auf denen der PCB ruht. Zwei der Tragestifte 46 besitzen kleinere Eingriffszapfen 47, die einstückig an der Endoberfläche ausgebildet sind, um in entsprechenden Bohrungen in dem PCBs einzurasten. Ein befestigter PCB 2 ist in Fig. 4D dargestellt.
Eine Bohrung 48 ist in der Grundplatte 30 im hinteren Bereich der Transporthalterung ausgebildet, d. h. in dem Bereich, der der Aufnahme während des Kreislaufs der Transporthalterung in der geschlossenen Arbeitsstraße folgt. Die Bohrung 48 ist so bemessen, daß sie das zuvor erwähnte Antriebselement (Element 84 in Fig. 7A, dessen detaillierte Beschreibung folgt) aufnimmt. Die unmittelbare Umgebung der Bohrung 48 wird von einem abgeschrägten Rand 49 eingenommen, dessen Anfasung vorgenommen wurde, um das Antriebselement 84 in die Bohrung 48 zu führen.
Ein Tragebalken 50 ist drehbar über Wellen 54 in Lagerböcken 52 gelagert, die auf der Grundplatte 30 befestigt sind. Wie am besten in Fig. 4B zu sehen ist, ist die Montagevorrichtung 55 zur Stifthalterung fest an der oberen Oberfläche des Balkens 50 angebracht, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Montagevorrichtung 55 zur Stifthalterung umfaßt einen Stiftblock 56 und eine Blattfeder 64.
Der Stiftblock 56 ist in seinen Einzelheiten in den Fig. 5A bis 5D dargestellt. In der bevorzugten Ausführungsform ist eine Anordnung von acht Kerben 60 auf der Rückseite des Stiftblocks 56 ausgebildet. In der bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Kerben parallel in einer senkrecht zur Rotationsachse des Tragebalkens 50 verlaufenden Richtung. Jede Kerbe 60 erstreckt sich von der oberen Oberfläche des Stiftblocks 56 entlang der Rückseite über eine Distanz, die kleiner ist als die Höhe der Stiftanschlüsse, die darin eingesetzt werden. Die lichte Weite jeder Kerbe ist im wesentlichen gleich der Weite der Stiftanschlüsse, die auf der Platine auf der Oberfläche befestigt werden sollen mit der Ausnahme, daß die Kerben eine Anfasung 58 in der unmittelbaren Nachbarschaft der oberen Oberfläche des Stiftblocks besitzen, um die Einführung des Stifts während des Einsetzens durch die Stifteinsetzmaschine zu erleichtern. Es ist wichtig festzustellen, daß die Tiefe d von jeder Kerbe 60 (siehe Fig. 5D) kleiner ist als die Dicke des Stifts, der darin eingesetzt werden soll und zwar aus Gründen, die genauer im folgenden beschrieben werden.
Die Blattfeder 64, in Einzelheiten dargestellt in den Fig. 6A und 6B ist an der Rückseite des Stiftblocks 56 angeschraubt (siehe Schrauben 86 in Fig. 11). Jeder Finger 66 der Blattfeder 64 liegt mit Vorspannung über einer der Kerben 60. Wenn ein Stiftanschluß 1 in eine der Kerben 60 eingesetzt wird, wird der entsprechende Finger 66 der Blattfeder 64 vom Stiftblock 56 weggebogen, aufgrund der zuvor erwähnten Tatsache, daß die Dicke d der Stifte größer ist als die Tiefe der Kerben 60. Demnach wird jeder Stiftanschluß, der in den Stiftblock 56 durch die Stifteinsetzmaschine 8 eingesetzt wurde, in der entsprechenden Kerbe 60 durch die federnde Einwirkung des entsprechenden vorgespannten Fingers 66 gehalten.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist in Verbindung mit einem Stiftblock, der Kerben zur Aufnahme von acht Stiften aufweist, ist es natürlich selbstverständlich, daß der Stiftblock so ausgelegt werden kann, daß er jede Anzahl von Stiften in jedem festgelegten Abstand zueinander halten kann und zwar in Abhängigkeit von dem Stift-layout, das auf dem PCB erforderlich ist.
Wieder unter Bezugnahme auf die Fig. 4A bis 4D kann man sehen, daß zusätzlich zu der Montagevorrichtung 55 zur Stifthalterung der Tragebalken 50 einen Verlängerungsarm 74 aufweist, der darauf befestigt ist. Eine Seitenfläche des Verlängerungsarms 74 besitzt einen Zapfen 76, der daran befestigt ist, während eine Seitenfläche der Grundplatte 30 ebenfalls einen Zapfen 80, der daran befestigt ist, aufweist. Eine Vorspannfeder 78 erstreckt sich zwischen den Zapfen 76 und 80, um den Verlängerungsarm 74 in die vertikale oder die horizontale Stellung, d. h. weg von dazwischenliegenden erzwungenen Stellungen, zu zwingen.
Der Tragebalken 50 weist darüber hinaus eine Stange 68 auf, die fest in einer darin ausgebildeten Bohrung angeordnet ist. Wenn sich die Montagevorrichtung für die Stifthalterung in der aufrechten Stellung befindet, ragt die Stange 68 senkrecht nach unten. Eine Rolle 70 ist drehbar an dem Ende der Stange 68 befestigt. Wie am besten in Fig. 4C zu sehen ist, schlägt die Rolle 70 gegen eine abgesetzte Schiene 72, die die im Uhrzeigersinn gerichtete Drehung des Tragbalkens 50 verhindert, wenn die Transporthalterung sich auf einem Bereich des Schienenzugs 14 vor der ersten Kurvenscheibe 22, aber hinter der zweiten Kurvenscheibe 24 befindet. Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß die gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Drehung des Tragebalkens 50 dadurch verhindert wird, daß die Stange 68 an der Platte 30 anschlägt. Wenn die Transporthalterung die erste Kurvenscheibe 22 erreicht, führt deren gekrümmte Oberfläche 23 (siehe Fig. 12) die Rolle 70, so daß der Tragebalken 50 sich um 90° in die Position, dargestellt in Fig. 4D dreht. Dies wird weiter im folgenden beschrieben.
Alle Transporthalterungen 16 sind untereinander über Gelenke (nicht dargestellt) verbunden, wobei jedes Gelenk drehbar an einem Ende an einem Zapfen 87, der auf der Unterseite der Grundplatte 30 in der Nähe der hinteren Kante der Transporthalterung angeordnet ist, und am anderen Ende drehbar an einem Zapfen 88 befestigt ist, der auf der Unterseite der Grundplatte 33 in der Nähe der vorderen Kante der nächsten folgenden Transporthalterung angeordnet ist.
Die Transporthalterungen 16 werden von einem Schrittmotor 18 unterbrochen angetrieben. Der Schrittmotor ist ein SLO-SYN-Typ MO 620-FD 04, hergestellt von Superior Electric. Der Schrittmotor 18 ist mit den Transporthalterungen über ein Antriebselement 84 verbunden, das beweglich an einer mechanischen Anordnung 90, dargestellt in Fig. 7A, befestigt ist. Die mechanische Anordnung 90 ist verschiebbar an dem Trageblock 96 des Schrittmotors 18, wie in Fig. 7B dargestellt, befestigt. Eine Gleitoberfläche 92 des verschiebbaren Blocks 96 sitzt gleitend in einer Kerbe 94, die in dem Trageblock 98 ausgebildet ist. Die Gleitoberfläche 92 und die Kerbe 94 besitzen jeweils einen V-förmigen Querschnitt.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die mechanische Anordnung 90 mit dem Schrittmotor 18 über einen Schneckentrieb (nicht dargestellt) verbunden. Bevor die mechanische Anordnung 90, in der durch den Fall C in Fig. 7A angedeuteten Richtung angetrieben wird, muß das Antriebselement 84 in die Bohrung 48 der darunterliegenden Transporthalterung eingeführt werden. Wenn diese Einrastung durchgeführt worden ist, verschiebt ein Antreiben der mechanischen Anordnung 90 in Richtung C durch den Schneckentrieb (nicht dargestellt) die darunterliegende Transporthalterung in derselben Richtung, wodurch die Vorwärtsbewegung von allen Transporthalterungen bewirkt wird. Die Entfernung, die zurückgelegt wird, hängt ab von der Länge des Bewegungshubs der mechanischen Anordnung 90.
Um das Antriebselement 84 mit der Bohrung 48 der darunterliegenden Transporthalterung in Eingriff zu bringen, wird das Antriebselement 84 nach unten (angedeutet durch Fall B in Fig. 7A) versetzt. Dies wird erzielt durch die Aktivierung einer Kolben-Zylinderanordnung 100, die starr auf dem Gleitblock 96 befestigt ist. Abhängig von einem Signal von der Steuerung 20 (siehe Fig. 3) bewegen sich der Kolben, der in dem Zylinder angeordnet ist und die Kolbenstange 102, die daran befestigt ist, in der Richtung, die durch den Pfeil E angezeigt ist. Ein Stift 104 am Ende der Kolbenstange 102 ist drehbar mit einem Arm eines L-förmigen Elements 106 verbunden, das wiederum drehbar an einem feststehenden Stift 108 befestigt ist, d. h. an einem Stift, der starr mit dem Gehäuse 116 der mechanischen Anordnung 90 verbunden ist. Das Gehäuse 116 ist ebenfalls starr mit einem Gleitblock 96 verbunden. Nur ein Teil des Gehäuses 116 ist in der Fig. 7A dargestellt. Der andere Arm des L-förmigen Elements 106 ist drehbar an einem Stift 110 befestigt, der an einem starren Element 112 befestigt ist. Ein Ende des starren Elements 112 ist wiederum an einem feststehenden Stift 114 angeordnet. Der feststehende Stift 114 ist in dem Gehäuse 116 drehbar gelagert. Ein Stift 120, starr verbunden mit dem anderen Ende des starren Elements 112 und drehbar verbunden mit dem Antriebselement 84 wird in einem vertikalen Schlitz 118 in dem Gehäuse 116 gleitend geführt. Schließlich ragt das Antriebselement 84 durch eine Bohrung in der oberen Wand des Gehäuses 116 und eine Bohrung in der unteren Wand des Gehäuses 116, wobei beide Bohrungen in der Fig. 7A nicht dargestellt sind. Das Antriebselement 84 wird in einer im wesentlichen vertikalen Stellung durch diese beiden Bohrungen gehalten und wird dadurch für eine Verschiebung in vertikaler Richtung gleitend geführt.
Demzufolge dreht sich als Reaktion auf eine Verschiebung der Kolbenstange 102 in Richtung E das L-förmige Element 106 um den Stift 108 in Richtung F, dreht sich das starre Element 112 um den Stift 114 in Richtung D und wird das Antriebselement 84 vertikal in Richtung B verschoben, d. h. die Spitze des Antriebselements 84 greift in die Bohrung 48, falls die Bohrung genau darunter ausgerichtet ist. Es soll darauf hingewiesen werden, daß zwischen dem Schlitz 118 und dem Stift 120 und zwischen dem Antriebselement 84 der Bohrung (nicht dargestellt) im Gehäuse 116, durch die das Antriebselement 84 verläuft, ausreichend Spiel vorzusehen ist, um eine freie Bewegung dieser Teile ohne Störung zu ermöglichen.
Nachdem das Antriebselement 84 in der Bohrung 48 eingerastet ist, verschiebt die schrittweise Verschiebung der mechanischen Anordnung 90 in Richtung C als Reaktion auf die Drehung des Schneckentriebs (nicht dargestellt) die Transporthalterungen um die Länge dieses Schritts nach vorne. Am Ende eines Vorwärtsschritts wird das Antriebselement 84 aus dem Eingriff mit der Bohrung 48 gelöst und die mechanische Anordnung 90 in ihre Startposition zurückgeführt, von wo das Antriebselement 84 mit der Bohrung 48 der nächsten Transporthalterung in Eingriff kommt und der Kreislauf des Vorwärtsschritts wiederholt wird.
Wie zuvor erwähnt, im Hinblick auf die Beschreibung der Fig. 4A bis 4D, wurde ein PCB 2 auf der Transporthalterung 16 aufgelegt, in dem zwei Zapfen 47 in entsprechende Bohrungen 166 in dem PCB (siehe Fig. 9A) eingeführt wurden. Die Unterseite des PCB liegt auf den Endoberflächen der vier Stifte 46, deren Endoberflächen co-planar sind.
Nachdem der PCB 2 auf die Aufnahme aufgelegt wurde, werden die Transporthalterungen intermittierend bewegt, bis die beschickte Transporthalterung die Lötstation erreicht. Die Lötmittelauftragstation 6 umfaßt eine pneumatische Regeleinheit 122, die mit einem faßförmigen Vorratsbehälter 136, wie in Fig. 8 dargestellt, verbunden ist. Wie zuvor erwähnt handelt es sich bei der pneumatischen Steuereinheit um ein Modell 1000XL, hergestellt von EFD. Jedoch ist für einen Fachmann offensichtlich, daß andere automatische Lötpastenauftragevorrichtungen verwendet werden können. Der faßförmige Vorratsbehälter 136 wird durch eine Vorratsbehälterhalterung 142 getragen. Das Lötgut wird über die Auftragspitze 138 des faßförmigen Vorratsbehälter 136 abhängig vom Druck im Schlauch 140 aufgetragen. Der Druck in der Leitung 140 wird durch die pneumatische Regeleinheit 122 in wohlbekannter Art gesteuert.
Druckluft wird über einen Regler 26 (siehe Fig. 3) mit einem maximalen Druck von 125 PSI bereitgestellt. Der Regler 26 ist mit der pneumatischen Steuereinheit 122 verbunden, um geregelte Druckluft bereitzustellen. Die Ausgangsleitung des Reglers 26 zu der pneumatischen Steuereinheit 122 besitzt einen maximalen Druck von 100 PSI. Wenn der voreingestellte Luftdruck der pneumatischen Regeleinheit 122 über den Schlauch 140 (siehe Fig. 8) in den faßförmigen Vorratsbehälter 136 gelangt, drückt der Luftdruck die Lötpaste aus der Auftragespitze 138 heraus.
Obwohl Fig. 8 nur eine Auftragespitze zeigt, tragen in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Paar Auftragespitzen 138 A und 138 B die Lötpaste aus dem faßförmigen Vorratsbehälter 136 (siehe Fig. 9B) auf. Jede der Auftragespitzen legt einen Tropfen 164 der Lötpaste auf einem plattierten Finger 3 auf dem PCB gleichzeitig ab. Die Lötpaste wird auf einer Vielzahl von plattierten Fingern aufeinanderfolgend, ein Finger nach dem andern, aufgetragen. Dies hat zum Ergebnis, daß ein Paar aus Tropfen 164 der Lötpaste auf jedem Finger 3 angeordnet wird.
Nachdem die Tropfen der Lötpaste auf jeden der Finger auf der Platine aufgebracht worden sind, wird die Transporthalterung zur nächsten Station bewegt, d. h. in eine Stellung, die unter der Stifteinsetzmaschine liegt.
Die Schritte des Stifteinsetzens sind in Fig. 10 dargestellt. Die Stifteinsetzmaschine 8 nimmt einen Draht 168 von einer Versorgungswicklung auf. Dieser Draht ist in Form von hintereinander geschalteten miteinander verbundenen Stiften ausgebildet. Die Stifteinsetzmaschine ist dafür vorgesehen, jeweils einen Stift zu einem Zeitpunkt vom Ende des Drahts abzuschneiden und dann den Stift mit einer nach unten gerichteten Bewegung vorzuschieben. Da eine derartige Stifteinsetzmaschine wohlbekannt ist, wird nur ein Teil der Maschine an dieser Stelle beschrieben.
Links in der Fig. 10 wird der Schneide-Schritt dargestellt. Der Draht 168 wird durch eine Drahtführung 178, die in einem Trageblock 180 ausgebildet ist, in aueinanderfolgenden Schritten zugeführt. Nach jedem Schritt wird der vorne liegende Stift des Drahtes in einer festgelegten Stellung vor einem Schneidwerkzeug 174 angeordnet. Ein Werkzeug 170 aus zwei Hälften (von denen nur eine in Fig. 10 dargestellt ist) besitzt gegenüberliegende Klauen 172 zur Aufnahme des führenden Stifts im nächsten Schritt. Die Klauen 172 werden durch eine (nicht dargestellte) Feder gegeneinander vorgespannt. Wenn das Schneidwerkzeug 174 zum Draht hin bewegt wird, trennt das Schneidwerkzeug 174 den führenden Stift vom Draht und drückt ihn zwischen die dadurch voneinander getrennten Klauen 172, wo der Stift aufgrund von Reibung gehalten wird (mittlere Darstellung der Fig. 10). Eine Feder 176 zwingt das Schneidwerkzeug 174 zurück in seine zurückgezogene Stellung, wie in der mittleren Darstellung der Fig. 10 gezeigt wird. Das Werkzeug 170 vollzieht dann eine nach unten gerichtete Bewegung (durch eine nicht dargestellte Vorrichtung), wobei der Stift 1 durch die Klaue 172 in eine Bohrung eingeführt wird (wie in der rechten Darstellung der Fig. 10 dargestellt), die in einer gedruckten Schaltung von der Anwendung abhängig angeordnet ist.
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung jedoch wird der Stift nicht in eine Bohrung, die in einem PCB ausgebildet ist, eingesetzt, sondern in eine der Kerben 60 in dem Stiftblock 56. Der Stift wird entlang seiner eigenen Achse und in einer Richtung parallel zur Längsachse der Kerbe während der nach unten gerichteten Bewegung des Werkzeugs 170 verschoben. Da die Dicke des Stifts größer ist als die Tiefe der Kerbe werden die entsprechenden Finger 66 der Blattfeder 64 vom Stiftblock 56 weg gebogen, wenn der Stift in die Aufnahmekerbe eingeführt wird.
Wie zuvor erwähnt wird der Stift kraftschlüssig zwischen den Klauen 172 durch Reibkräfte gehalten. Um den Stift aus den Klauen zu entfernen, müssen diese Reibkräfte durch die Montagevorrichtung zur Stifthalterung überwunden werden. Die Reibkräfte, die durch die Blattfederfinger erzeugt werden, während sie den Stift gegen die Wand der Kerbe drücken, sind jedoch allein nicht ausreichend, um die Reibkräfte, die durch die Klauen aufgebracht werden, zu überwinden. Um dieses Problem zu lösen ist ein Paar Andruckrollen 182 und 184 auf gegenüberliegenden Seiten des Stiftblocks 56 angeordnet, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Die Rollen 182 und 184 sind so angeordnet, daß die Berührungslinie T 1 der Rolle 182 mit dem Stiftblock 56 und die Berührungslinie T 2 der Rolle 184 mit der Blattfeder 64 (Linien die senkrecht zur Ebene der Fig. 11 verlaufen) in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Bewegung des Stiftblocks 56 während der Vorwärtsbewegung der Transporthalterung liegen. Darüber hinaus liegt die Achse der Stifte in den Klauen 172 in der Ebene der Linien T 1 und T 2. Der Abstand zwischen den Linien T 1 und T 2 ist so, daß die Blattfederfinger zwischen den Rollen gegen den Stift in der Kerbe mit ausreichender Kraft gedrückt werden, um zwischen dem Stift und der Kerbe/dem Finger eine Reibkraft zu erzeugen, die größer ist als die Reibkraft zwischen dem Stift und den Klauen 172. Demzufolge wird der Stift durch die angedrückten Finger und die gegenüberliegende Wand der Kerbe so erfaßt, daß der Stift in der Kerbe zurückbleibt, wenn das Werkzeug 170 der Stifteinsetzmaschine seine nach oben gerichtete Rückwärtsbewegung (nicht dargestellt) ausführt, was bedeutet, daß der Stift aus den Klauen 172 durch die Montagevorrichtung zur Stifthalterung herausgezogen wird.
Diese Schritte werden für jeden der nachfolgenden Stifte des Drahts 168 wiederholt, bis jede Kerbe 60 des Stiftblocks 56 einen darin eingesetzten Stift aufweist. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit einer Platine beschrieben wurde, auf der eine Reihe aus 8 Stiften auf der Oberfläche zu befestigen ist, ist selbstverständlich, daß jede Anzahl von Stiften auf der Oberfläche einer Platine befestigt werden kann, vorausgesetzt daß die Steuerung 20 geeignet programmiert und die Montagevorrichtung zur Stifthalterung geeignet entworfen ist, in Abhängigkeit von der Größe des gedruckten Schaltkreises und der Anzahl der Stifte.
Nachdem die Stifte in allen Kerben 60 des Stiftblocks 56 eingesetzt worden sind, werden die Transporthalterungen 16 durch den Schrittmotor 18 unter der Kontrolle der Steuerung 20 vorbewegt. Wenn der Nockenstößel 70 die erste Kurvenscheibe 22 erreicht, die am Ende der dämpfenden Schiene 72 angeordnet ist, läuft der Nockenstößel entlang der gekrümmten Kurvenoberfläche 23 (siehe Fig. 12). Die Kurvenoberfläche 23 und der Nockenstößel 70 sind so angeordnet, daß wenn die Transporthalterung ihre Vorwärtsbewegung fortsetzt, die Montagevorrichtung 55 zur Stifthalterung um 90° gedreht wird (siehe Fig. 13). Diese Drehung hat zum Ergebnis, daß die Enden der Stifte 1 die aus dem Stiftblock herausragen, in Kontakt mit den Fingern 3 auf dem PCB 2 gebracht werden.
Die Transporthalterungen setzen ihre Vorwärtsbewegung fort, bis die Transporthalterung, die die erste Nockenscheibe 22 passiert, die Heizeinheit 10 erreicht. Die Heizeinheit gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist eine Quelle infraroter Strahlung 186 und einen Reflektor 188 auf, der einen parabolischen Querschnitt besitzt (siehe Fig. 14). Die Infrarotquelle 186 wird unter der Kontrolle des Programms der Steuerung ein- und ausgeschaltet. Wenn die Infrarotquelle 186 eingeschaltet ist, wird die Infrarotstrahlung auf eine Brennlinie fokussiert, die sich senkrecht zur Seite der Fig. 14 erstreckt und die durch F gekennzeichnet ist. Die Hitze, die auf die Stellen der Lötpaste einwirkt, hat einen Lötmittelfluß zwischen den Stiften 1 und dem PCB 2 zur Folge. Nachdem die Lötpaste ausreichend aufgeheizt worden ist, wird die Heizeinheit abgeschaltet. Zu einem geeigneten Zeitpunkt werden die Transporthalterungen wieder unter der Kontrolle der Steuerung 20 weiterbewegt.
Es muß gesehen werden, daß alle Transporthalterungen intermittierend vorwärts bewegt werden. Nach jeder Vorwärtsbewegung führen alle Stationen ihre Funktionen gleichzeitig aus. In der tatsächlich arbeitenden Ausführungsform bewegen sich 12 Transporthalterungen in dem Kreislauf und 8 Stifte werden auf jeder Platine auf der Oberfläche befestigt. Notwendigerweise bewegt sich während des Kreislaufs jede Transporthalterung in Übereinstimmung mit einem Zyklus aus 7 kleinen Schritten auf die ein großer Schritt folgt, wobei diese 8 Schritte 12mal während eines Kreislaufs wiederholt werden. Die 7 kleinen Schritte entsprechen den Vorwärtsbewegungen der Transporthalterungen, während die Stifte nacheinander in einer Transporthalterung eingesetzt werden und während die Lötpaste auf aufeinanderfolgende Finger in der nächsten Transporthalterung aufgetragen wird, wohingegen der große Schritt der Vorwärtsbewegung der Transporthalterungen entspricht, während sich die Transporthalterung an der Lötmittelauftragestation zur Stifteinsetzmaschine bewegt.
Die Steuerung 20 führt den vorher beschriebenen Zyklus in Übereinstimmung mit einem abgespeicherten Programm aus. Dieses Programm bildet keinen Teil der Erfindung und wird an dieser Stelle nicht weiter beschrieben. Es wird angenommen, daß die Aufgabe, ein geeignetes Programm für den Einsatz in einer rechnergestützten numerischen Steuerung auf der Grundlage der angegebenen Systemparameter zu schreiben, leicht von einem Durchschnittsfachmann gelöst werden kann.
Die vorangegangene Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird nur zu Illustrationszwecken vorgelegt und es besteht nicht die Absicht, den Schutzbereich der Erfindung wie in den vorangegangenen Ansprüchen festgelegt, zu beschränken. Veränderungen können leicht durch einen Fachmann vorgenommen werden, ohne daß vom Schutzbereich der Erfindung, deren Konzept hier beschrieben wurde, abgewichen wird.

Claims (25)

1. Verfahren zur Befestigung eines elektrisch leitenden Anschlusses auf einer Oberfläche eines Trägers, wobei der Träger ein Lötmittel aufweist, das auf einem ersten Bereich auf der Oberfläche aufgetragen ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • (a) Anordnen des Anschlusses, so daß er das Lötmittel auf dem ersten Bereich der Trägeroberfläche kontaktiert,
  • (b) Aufheizen des Lötmittels, um das Lötmittel zu verflüssigen, und
  • (c) Abkühlen des Lötmittels, um eine sichere Verbindung zwischen dem Anschluß und der Trägeroberfläche zu schaffen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß im wesentlichen stillstehend und in geeigneter Ausrichtung während des Aufheizens des Lötmittels gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel ebenfalls auf einen zweiten Bereich der Trägeroberfläche aufgetragen wird, wobei der Anschluß ebenfalls das Lötmittel auf den zweiten Bereich der Trägeroberfläche kontaktiert, wenn er in Kontakt mit dem Lötmittel auf dem ersten Bereich der Trägeroberfläche gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß einen im wesentlichen geraden Bereich aufweist, der das Lötmittel auf dem ersten Bereich der Trägeroberfläche berührt, wenn der Anschluß gemäß Schritt (a) angeordnet wird, wobei der im wesentlichen gerade Bereich im wesentlichen parallel zu der Trägeroberfläche ist, nachdem der Anschluß sicher an der Trägeroberfläche befestigt worden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß so angeordnet ist, daß er das Lötmittel auf dem ersten Bereich der Trägeroberfläche berührt, in dem der Anschluß um eine Achse gedreht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß ein Stift ist.
7. Verfahren zur Befestigung einer Vielzahl von Anschlüssen auf einer entsprechenden Vielzahl von Oberflächenbereichen auf einem Träger, wobei der Träger Lötmittel aufweist, das auf einen ersten Bereich auf jedem der Oberflächenbereiche aufgebracht ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • (a) Ausrichten der Anschlüsse,
  • (b) Anordnen der ausgerichteten Anschlüsse, so daß sie das Lötmittel kontaktieren, wodurch jeweils jeder der Anschlüsse das Lötmittel auf jedem der ersten Bereiche der Oberflächenbereiche berührt,
  • (d) Aufheizen des Lötmittels, um das Lötmittel zu verflüssigen, und
  • (e) Abkühlen des Lötmittels, um eine sichere Verbindung zwischen den Anschlüssen und den entsprechenden Trägeroberflächenbereichen zu schaffen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse im wesentlichen stillstehen und in einer geeigneten Ausrichtung während des Aufheizens des Lötmittels gehalten werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel ebenfalls auf einem zweiten Bereich auf jedem Oberflächenbereich aufgebracht wird, wobei die Anschlüsse ebenfalls das Lötmittel auf dem entsprechenden zweiten Bereich der Trägeroberflächenbereiche berührt, wenn sie in Kontakt mit dem Lötmittel auf den ersten Bereichen der Trägeroberflächenbereiche gebracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Anschlüsse einen im wesentlichen geraden Bereich aufweist, der das Lötmittel auf dem entsprechenden ersten Bereich der Trägeroberflächenbereiche kontaktiert, wenn die Anschlüsse gemäß Schritt (b) angeordnet werden, wobei die im wesentlichen geraden Bereiche parallel zu den entsprechenden Trägeroberflächenbereichen verlaufen, nachdem die Anschlüsse sicher mit den entsprechenden Trägeroberflächenbereichen verbunden wurden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse so angeordnet werden, daß sie das Lötmittel auf den entsprechenden ersten Bereichen der Trägeroberflächenbereiche durch Verdrehung der Anschlüsse um eine Achse kontaktieren.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse Stifte sind.
13. Vorrichtung zur Befestigung einer Vielzahl von Anschlüssen auf einer entsprechenden Vielzahl von Oberflächenbereichen eines Trägers, wobei der Träger ein Lötmittel aufweist, das auf jeden Oberflächenbereich aufgetragen wurde, gekennzeichnet durch eine Schiene, in deren Verlauf eine erste und eine zweite Bearbeitungsstation angeordnet ist, und eine erste Transporthalterung, die für eine Bewegung auf der Schiene vorgesehen ist, wobei die erste Bearbeitungsstation eine Anschlußeinsetzvorrichtung und die zweite Bearbeitungsstation eine Heizvorrichtung umfaßt, und wobei die Anschlußeinsetzvorrichtung vor der Heizvorrichtung in Richtung der Transporthalterungsbewegung auf der Schiene angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Transporthalterung eine Aufnahme, um den Träger aufzunehmen und eine drehbare Anschlußhaltevorrichtung aufweist, um die Anschlüsse aufzunehmen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußhaltevorrichtung auf der ersten Transporthalterung eine erste Drehstellung besitzt, wenn die erste Transporthalterung sich auf der Schiene in der Nähe der Stifteinsetzvorrichtung befindet, und eine zweite Drehstellung, wenn sich die erste Transporthalterung auf der Schiene in der Nähe der Heizvorrichtung befindet, wobei die erste Drehstellung und die zweite Drehstellung voneinander verschieden sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger und die Anschlüsse durch eine Aufnahme bzw. eine Anschlußhaltevorrichtung getragen werden, wodurch die Anschlüsse das Lötmittel kontaktieren, das auf den Träger aufgetragen wurde, wenn die Anschlußhaltevorrichtung sich in ihrer zweiten Drehstellung befindet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußhaltevorrichtung aus der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung durch eine Kurvenscheibenvorrichtung gedreht wird, die entlang der Schiene zwischen der Anschlußeinsetzvorrichtung und der Heizvorrichtung angeordnet ist, wobei die Kurvenscheibenvorrichtung eine gekrümmte Oberfläche besitzt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Transporthalterung einen Nockenstößel, der mit der Anschlußhaltevorrichtung verbunden ist, und eine Tragachse aufweist, um die die Anschlußhaltevorrichtung rotiert, wobei der Nockenstößel durch eine gekrümmte Oberfläche auf der Kurvenscheibenvorrichtung während der Bewegung der Transporthalterung an der Kurvenscheibenvorrichtung vorbeigeführt wird, wodurch die Anschlußhaltevorrichtung aus der ersten in die zweite Drehstellung gedreht wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußhaltevorrichtung einen Block, der eine Vielzahl von Kerben jeweils zur Aufnahme von einer Vielzahl von Anschlüssen aufweist, und eine Federvorrichtung umfaßt, die an dem Block unter Vorspannung befestigt ist, wobei die Federvorrichtung eine Vielzahl von Federn aufweist, und daß die Anschlußeinsetzvorrichtung ein Klauenpaar, das unter Einwirkung von Reibkräften aufeinanderfolgend jeden Anschluß aufgreift, und ein Rollenpaar aufweist, die so angeordnet sind, daß sie einen Finger der Federvorrichtung gegen einen Anschluß drücken, der durch die Klauen in eine korrespondierende Kerbe eingesetzt wurde, wobei die Reibkräfte, die auf den eingesetzten Anschluß durch die Federvorrichtung und den Block aufgebracht werden, wenn die Rollen die Federvorrichtung gegen den Block pressen, größer sind als die Reibkräfte, die auf den eingesetzten Anschluß durch die Klauen aufgebracht werden, wodurch der eingesetzte Anschluß aus den Klauen entfernt wird, wenn die Klauen von der Anschlußhaltevorrichtung wegbewegt werden.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung eine Quelle infraroter Strahlung aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine zweite Transporthalterung aufweist, die mechanisch an die erste Transporthalterung in Form eines Zuges gekoppelt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene in Form eines Kreislaufs ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschaltvorrichtung und eine bewegliche Kopplungsvorrichtung für die Kopplung der Schrittschaltvorrichtung und der ersten Transporthalterung vorgesehen ist, wodurch die erste Transporthalterung auf der Schiene in Abhängigkeit von einer Verschiebung der Schrittschaltvorrichtung vorwärtsbewegt wird, wenn die Kopplungsvorrichtung mit der ersten Transporthalterung in Eingriff steht.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinsetzvorrichtung, die Heizvorrichtung und die Schrittschaltvorrichtung durch eine zentrale Steuervorrichtung synchronisiert werden.
25. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Lötmittelauftragvorrichtung umfaßt, die in der Lage ist, das Lötmittel auf die Oberflächenbereiche des Trägers aufzutragen, wenn die erste Transporthalterung in der Nähe dazu positioniert wird, wobei die Lötmittelauftragvorrichtung vor der Anschlußeinsetzvorrichtung in Richtung der Bewegung der Transporthalterung auf der Schiene angeordnet ist.
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