DE3812202A1 - Vorrichtung zum aufnehmen, kontaktieren und sortieren von elektronischen bauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit deren Hilfe einer Prüfeinrichtung beispielsweise Bauelemente mit integrierten elektronischen Schaltkreisen (IC) zur Qualitätsprüfung zuge­ führt werden, wobei die Bauelemente, die beispielsweise als flache quadratische Klötzchen gestaltet sind, die an allen vier Schmalseiten Kontakte aufweisen, vereinzelt und in eine Kontaktierungseinrichtung eingeführt, nach der Prüfung aus der Kontaktierungseinrichtung entfernt und einem nachfolgenden Auslaufkanal zugeführt werden. Hierbei findet eine Sortierung der Bauteile statt.

Eine Vorrichtung, die für solche Zwecke vorgesehen ist, ist z.B. aus der DE- OS 33 47 939 bekannt. Die zu prüfenden elek­ tronischen Bauteile werden der hierzu vorgesehenen Kontaktier­ einrichtung aus einer großen, seitlich bewegbaren Magazin­ platte mit mehreren Kanälen zur Aufnahme und Führung der Bau­ teile, die schräg angeordnet ist, über eine Vereinzelungsvor­ richtung zugeführt. Nach der Prüfung werden die Bauteile aus der Kontaktiereinrichtung entfernt und mit Hilfe einer weite­ ren Transporteinrichtung, die meist mit der englischen Be­ zeichnung "shuttle" angesprochen wird, den Kanälen eines Ausgangsmagazins zugeführt. Das Ausgangsmagazin ist fest auf dem Grundgestell der Vorrichtung montiert.

Wegen der großen, beweglich angeordneten Eingangsmagazinplatte und lediglich einer Vereinzelungsvorrichtung bzw. Transport­ einrichtung ist eine weitere Beschleunigung des Prüfvorganges schwierig zu realisieren. Ferner ist wegen der großen Massen die Einstellung einer gleichmäßigen Temperatur für die zu prüfenden Bauteile schwierig. Die Umstellung auf einen anderen Bauteiletyp ist weder auf einfache Weise noch kostengünstig realisierbar. Da die Antriebselemente für die verschiedenen Bewegungen an den verschiedensten Stellen in der Vorrichtung sitzen müssen, ist bei einem großen Prüftemperaturbereich ein sicherer Antrieb lediglich durch Pneumatikelemente möglich.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen Art so zu gestalten, daß sowohl eine einfache Handhabung als auch eine schnellere Bauteilebe­ wegung bei beliebiger Eignung der Vorrichtung zur Tempe­ raturprüfung der Bauteile möglich wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Durch die Anordnung einer schrägen, feststehenden Magazin­ platte mit Zu- und Abfuhr der zu prüfenden elektronischen Bauteile in Kanälen und dem Transport zur Kontaktierein­ richtung mittels Laufwagen mit integrierter Vakuumzuführung und einer separaten Hebevorrichtung werden viele Vorteile gewonnen:

Der Laufwagen mit der Hebevorrichtung kann verhältnismäßig leicht gehalten werden, dadurch sind die bewegten Massen ge­ ring und rufen entsprechend geringe Beschleunigungskräfte bei schnellen Laufwagenbewegungen hervor.

Die Zufuhr des Vakuums (bzw.die Luftabsaugung) über feste Rohre in den Laufwagen erspart die komplizierte Anbringung von Schläuchen, die nicht beliebig schnell bewegbar sind und zudem bei der auftretenden starken Beanspruchung schnell ver­ schleißen. Es ergibt sich eine kompaktere Bauweise der Hand­ habungsvorrichtung. Der Wegfall der (Kunststoff-) Schläuche verbessert die Eignung der Vorrichtung zur Bauteilprüfung bei höheren Temperaturen.

Durch die Anbringung der Kontaktiereinrichtung auf der Maga­ zinplatte kann eine schnelle Umrüstung auf einen anderen Bau­ teiltyp erfolgen. Außerdem ist eine gleichmäßigere Tempe­ raturverteilung über der gesamten Platte möglich. Mit ver­ schieblichen Anschlägen auf der Magazinplatte sind die zu prüfenden Bauteile in den Zuführkanälen zu den Laufwagen auf eine einheitliche Entnahmelinie justierbar.

Die Magazinplatte ist in einem Gehäuse der Handhabungsvor­ richtung auswechselbar montiert. Das Gehäuse ist zweckmäßig in verschiedenen Neigungen einstellbar, sodaß je nach Bauteil­ größe bzw. Bauteilgewicht ein ausreichender Bauteilfluß von den Zuführkanälen zu der Entnahmelinie und von dort in die Abführkanäle gewährleistet ist. Die Anordnung der Zu- und Abführkanäle auf der Magazinplatte ist hierbei so getroffen, daß quer zum Bauteilefluß (bzw. in Richtung der Laufwagenbe­ wegung) gesehen, sich jeweils ein Zuführkanal mit einem Ab­ führkanal abwechseln, wobei die Zuführkanäle überhalb, die Abführkanäle unterhalb der Entnahmelinie ausgebildet sind. Dies hat zur Folge, daß als Rastermaß für die Magazinplatte nur noch die jeweilige Bauteilbreite (zusätzlich natürlich die Wandstärken der Kanalwände) maßgeblich ist. Bei der üblichen Bauweise, bei der Zuführkanal neben Zuführkanal und Abführka­ nal neben Abführkanal liegen, ist das Rastermaß durch die jeweilige Breite der verwendeten Transportschienen bestimmt, mit denen die zu prüfenden Bauteile in die Zuführkanäle einge­ füllt und die geprüften und sortierten Bauteile aus den Ab­ führkanälen abgefüllt werden. Solange die Transportschienen nicht viel breiter sind , als die enthaltenen Bauteile, ist damit kein Vorteil für die erfindungsgemäße Anordnung er­ sichtlich. Dies ändert sich aber, wenn die Transportschienen im Vergleich mit der Bauteilbreite immer breiter werden, was bei den immer kleiner werdenden IC neuerer Bauarten der Fall ist, wo die Transportschienen mehr als doppelt so breit sind, als die jeweils enthaltenen Bauteile. Als weiterer Vorteil ergibt sich die bessere Handhabungsmöglichkeit der Trans­ portschienen, da zwischen jedem Kanal immer eine Bauteilbreite Platz ist. Weiterhin ist die Laufwagenbewegung durch die bean­ spruchte Anordnung der Kanäle auf der Magazinplatte optimaler programmierbar.

Mit der Anbringung eines weiteren Laufwagens kann die Zuführ­ dauer für die Bauteileprüfung etwa halbiert werden. Mit einer Doppelkontaktierung kann damit bei langen Testzeiten der Bau­ teiledurchsatz erhöht werden. Wenn hierbei von einer Kon­ takteinrichtung zur anderen umgeschaltet werden kann, dann geht die Zeit für das Auswechseln der Bauteile nicht mehr in die Zykluszeit ein. Voraussetzung ist allerdings, daß die Testzeit bei einem Bauteil gleich oder länger als die Aus­ wechselzeit ist.

Mit der temperierbaren Magazinplatte lassen sich extrem gleichmäßige Bauteiletemperaturen einstellen, da z.B. durch eine Kammer unter der Magazinplatte, die von erwärmter oder gekühlter Luft oder einem geeigneten Gas durchströmt wird, die Bauteile bereits auf der Magazinplatte vortemperiert werden können. Werden in der Magazinplatte entlang der Zuführ- bzw. Abführkanäle feine Bohrungen angebracht, dann kann dadurch in der Art eines Luftlagers zwischen Magazinplatte und elektro­ nischem Bauteil ein Luftpolster aufgebaut werden, durch das ein sehr sanfter, bauteileschonender Transport ermöglicht wird.

Durch die feststehende Magazinplatte sind weitere Maßnahmen bezüglich der Isolation der gesamten Vorrichtung leicht rea­ lisierbar, denn z.B. kann unter der Magazinplatte eine Isolierplatte angebracht werden, wobei bei entsprechender Konstruktion eine Spülgaskammer realisierbar ist, die es er­ möglicht, auch bei einer Bauteileprüfung bei extremen Tempera­ turen ( der Prüfbereich bewegt sich zwischen +155 Grad Celsius und -55 Grad Celsius bei einer einzuhaltenden Genauigkeit von +/-1 Grad) den Umgebungsbereich des Prüfraumes, in dem die gesamte Vorrichtung aufgebaut ist, temperaturmäßig nicht zu beeinflussen. Zudem wird dadurch einer Kondenswasserbildung vorgebeugt.

Mit der seperaten Hubvorrichtung wird eine zweckmäßige Wahl des Antriebssystems ermöglicht, denn es kann z.B. sowohl eine Exzentereinrichtung, ein Hubmagnet oder auch ein Kurbeltrieb (wie z.B. bei einer Blech- Tafelschere) Verwendung finden. Zudem ist der Antrieb der Hubvorrichtung dadurch nach außen in den nicht temperierten Bereich verlegbar.

Anstatt der beanspruchten Führungsschienen können, sofern es der Einsatzfall zuläßt, z.B. auch Kugelbüchsen Verwendung finden.

Die seitliche Bewegung der Laufwagen über die Magazinplatte hinweg ist z.B. über Zahnriementrieb und Schrittmotorantrieb realisierbar. Denkbar ist auch ein Stahlseilantrieb (bei höhe­ ren Temperaturen) ähnlich dem bekannten Skalenantrieb in Radioapparaten. Der Antrieb für die Laufwagen ist ebenfalls außerhalb des temperierten Bereichs anordenbar.

Die erfindungsgemäßen kompakten Bauweisen der einzelnen Kompo­ nenten der Handhabungsvorrichtung bringen den weiteren Vor­ teil, daß ein entsprechender Bereich der Magazinplatte über den Laufwagen mit einem Gehäusedeckel, der zudem isoliert sein kann, abgedeckt werden kann und somit die Temperaturein­ stellung für die zu prüfenden Bauteile wegen der geringeren Wärmeverluste kostengünstiger ausfällt. Alle Antriebselemente sind außerhalb des temperierten Bereichs und können deshalb z.B. mit Hubmagneten oder normalen Schrittmotoren ausgeführt werden.

Durch die Justierung der Laufwagen zu den Zuführungs- bzw. Abführkanälen bzw. den Kontaktiereinrichtungen mittels Lichtschranken mit Leuchtdioden unterhalb der Magazinplatte und zugehörigen Sensoren oberhalb der Laufwagen spielt die Wärmedehnung der verschiedenen Bauteile wie Magazinplatte oder Vakuumzuführohr bei der genauen Führung der Laufwagen keine Rolle. Dies ist besonders vorteilhaft, da die beanspruchte Vorrichtung speziell für die Bauteileprüfung bei sehr hohen und tiefen Temperaturen gedacht ist.

Als Beispiel werden in der Zeichnung einige wichtige Komponen­ ten der Vorrichtung schematisch in nicht maßstäblichen Skizzen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Anordnung der Vorrichtung mit Laufwagen über einer Magazinplatte,

Fig. 2 Eine Draufsicht auf die Magazinplatte mit integrier­ ter Kontaktierungseinrichtung,

Fig. 3 Einen Querschnitt einer Magazinplatte mit Kammer zur Temperatureinstellung und Spülgaskammer zur Isolierung.

Eine Magazinplatte 5 ist gemäß Fig. 1 schräg angeordnet, um durch Schwerkraftwirkung in den Zuführkanälen 32 und den entsprechenden Abführkanälen 33 (vgl. Fig. 2) den Transport der zu prüfenden Bauteile 3 zu ermöglichen. Anschläge 6 sind justierbar an den Enden der Zuführkanäle 32 als Bauteilstop angebracht. Mit diesen Anschlägen werden die Bauteile auf eine Entnahmelinie A-A einjustiert. Laufwagen 1 und 2 bewegen sich quer zu der Magazinplatte 5 auf der Entnahmelinie. Bei einem Transportvorgang wird ein Aufnahmearm 16 über einer Zuführschiene abgesenkt. Mit Saugbohrungen 20 in dem Auf­ nahmearm 16 wird ein Bauteil angesaugt. Der Aufnahmearm wird mit der Hebeeinrichtung 17, 18 angehoben. Der Laufwagen bewegt sich auf der Entnahmelinie zu einer Kontaktiereinrichtung 32. Dort wird der Aufnahmearm abgesenkt und das Bauteil in die Kontaktiereinrichtung gesteckt. Es findet nun ein Prüfvorgang statt. Dieser wird über einen rückseitig an der Magazinplatte bzw. an der Kontaktiereinrichtung angeschlossenen Testkopf 29 mittels weiter nicht genauer besprochenen Prüfmitteln, die an Leitungen 31 angeschlossen sind, bewerkstelligt. Nach der Bauteilprüfung wird je nach dem Ergebnis das Bauteil bewertet und entsprechend ist es verschiedenen Abführkanälen zuzufüh­ ren. Dies geschieht wieder mit dem Aufnahmearm eines Laufwa­ gens, der das Bauteil durch Ansaugen aus der Kontaktierung entnimmt und dem entsprechend durch eine Steuerung bestimmten Abführkanal 33 zuführt. Dort wird das Bauteil durch Absenken des Aufnahmearms und Betätigung der Vakuumeinrichtung abge­ legt.

Die Vakuumrohre 8, 13 werden gegenüber dem Laufwagengehäuse 7 durch Kunststoffbuchsen 19 (z.B. PTFE oder Polyäthylen) abge­ dichtet. Die Zuführung des Vakuums (bzw. die Absaugung der Luft) erfolgt duch eine Luftanschluß an dem Handhabungssystem über das Rohr 8 mit der Bohrung 9 über das Gehäuse 7 mit Bohrungen 10 zu dem Rohr 13 mit der Bohrung 14 zu dem Auf­ nahmearm 16 mit den Saugbohrungen 20. Als Führungsmittel sind z.B. Kugelbuchsen 15 geeignet. Durch die am Aufnahmearm 16 angreifende Führungsschiene 17 der Hebeeinrichtung wird eine Verdrehsicherung des Aufnahmearms bewirkt.

Der Antrieb der Laufwagen erfolgt z.B. durch einen quer zur Magazinplatte angeordneten Stahlseilantrieb, dessen Be­ festigung am Laufwagen 1 bei 23 angedeutet ist. Zur Beschleu­ nigung des Vorgangs kann ein zweiter Laufwagen 2, der in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, eingebaut werden. Die Bauteil­ aufnahme erfolgt hierbei auf derselben Entnahmelinie A-A wie bei dem ersten Laufwagen 1. Eine weitere Beschleunigung des Vorgangs kann durch die Anbringung einer Doppelkontaktierung mit Kontaktiereinrichtungen 34, 35 erfolgen. Wie in Fig. 2 angedeutet, wird die (elektronische) Steuerung des Entnahme­ vorgangs so eingerichtet, daß bei der Bauteileaufnahme vom Aufnahmeort 32 zur Kontaktierungseinrichtung 34 und von dort zur Ablage im Abführkanal 33 und wieder zurück zur Aufnahme in dem Zuführkanal 32 möglichst kurze Wege von den Laufwagen zu fahren sind. Ein Kollisionsschutz ist bei mehreren Laufwagen selbstverständlich vorzusehen.

Die Justierung der Laufwagen an den einzelnen Transportkanälen 32, 33 und den Kontaktiereinrichtungen 34, 35 erfolgt durch eine Lichtschrankenanordnung 21, 22 im Gehäuse des Hand­ habungssystems, deren Signale von der Laufwagensteuerung zu verarbeiten sind.

Die gesamte Vorrichtung ist in einem Gehäuse 4 aufgenommen, das mit einem Deckel 30 mit zusätzlicher Isolierung abdeckbar ist. In Fig. 3 ist das Detail dargestellt, wie die Magazin­ platte 5 in dem Gehäuseteil 24 auswechselbar befestigt werden kann. Die Zu- und Abführkanäle sind mit Abdeckblechen 25 ver­ sehen. Durch die spezielle Konstruktion des Gehäuses, oder wie in Fig. 3 dargestellt, der Magazinplatte, kann durch die Kammmer 26 ein temperierter Gasstrom für die Temperaturein­ stellung der Bauteile herangeführt werden. Durch die ent­ sprechende Anbringung einer Isolierplatte 27 in dem Gehäuse 4 kann in einer Spülgaskammer 28 ein weiterer Gasstrom zu Tempe­ raturabschirmung, z.B. der näheren Umgebung der Vorrichtung im Prüfraum, vorgesehen werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Aufnehmen, Kontaktieren und Sortieren von elektronischen Bauteilen, mit einem schräg gestellten Magazin, in dem in mehreren parallelen Zuführkanälen elektronische Bau­ teile zuführbar und in weiteren hierzu parallelen Abführka­ nälen abführbar sind, wobei quer zu dem Magazin eine Entnahme­ vorrichtung vorgesehen ist, mit der die Bauteile einer Kon­ taktiereinrichtung zugeführt und wieder entnommen werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmevorrichtung als Laufwagen 1 mit einem Hebemechanismus mit Führungsrollen 18 und einer Führungsschiene 17 ausgerüstet ist und quer über der Magazinplatte 5 mit einer Führungsschiene 12 und Füh­ rungsrollen 11 geführt ist, wobei in Tandemanordnung ein weiterer Laufwagen 2 mit entsprechender Ausrüstung in spiegel­ bildlicher Anordnung neben dem ersten Laufwagen 1 angeordnet ist und auf derselben Entnahmelinie A-A auf die elektroni­ schen Bauteile 3 zugreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmevorrichtung mit einer integrierten Vakuumzuführung 7, 8, 9, 10, 13, 14, 20 ausgerüstet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Kontaktiereinrichtung 34 seitlich neben der Magazinplatte 5 angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktiereinrichtung 34 in der Magazin­ platte 5 angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß neben der Kontaktiereinrichtung 34 mindestens noch eine weitere Kontaktiereinrichtung 35 angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magazinplatte 5 auswechselbar so in einem Gehäuse 4 befestigt ist, daß ein Gasstrom zur Temperaturein­ stellung in einem Hohlraum 26 zwischen einer Gehäusewand und der Magazinplatte 5 hindurchgeführt werden kann.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse 4 unter der Magazinplatte 5 so ausgebildet ist, daß in einem Hohlraum 28 zwischen einer Isolierschicht 27 und der Gehäuseaußenwand ein Spülgasstrom zirkuliert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abführkanäle 32 bzw. 33 der Magazinplatte 5 so unter- und nebeneinander angeordnet sind, daß für die Breite der Kanäle nur noch die Bauteilbreite, nicht aber die Stangen­ breite der Transportstangen maßgeblich ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abführkanäle 32, 33 mit Abdeckblechen 25 versehen sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschläge 6 in den Zuführkanälen 32 je nach Bauteilgröße einstellbar sind.