DE3834049C2 - - Google Patents
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/0486—Replacement and removal of components
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen und
Abnehmen von SMD-Bauelementen auf bzw. von einer Leiterplatte,
wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben
ist.
Derartige Vorrichtungen werden zur Reparatur, in der Entwicklung
zur Fertigung von Prototypen und in der Kleinserien-Fertigung
eingesetzt, wo ein vollautomatischer Ablauf aus Kostengründen
nicht möglich ist. Neben Bauelementen mit steckbaren Anschlußstiften
für eine sogenannte Steckmontage werden auch Bauelemente
verwendet, die unmittelbar auf die Oberfläche der Leiterbahnen zur
mechanischen und elektrischen Verbindung aufgelötet sind. Diese
Technik ist als Oberflächenmontage bekannt. Für besondere Anwendungsbereiche
ist auch eine Mischbestückung mit steck- und oberflächenmontierten
Bauelementen üblich.
Zur Herstellung von oberflächenmontierten SMA-Baugruppen (Surface
Mounted Assembly) werden in der Großserienfertigung automatische
Bestückungsmaschinen eingesetzt. Die Anschaffungs- und Betriebskosten
dieser Automaten sind allerdings so hoch, daß aus wirtschaftlichen
Gründen keine kleine Stückzahlen verarbeitet werden
können. Auch Reparaturarbeiten sind hiermit nicht möglich, da
hierzu in Fertigungssystemen wesentliche Komponenten fehlen.
Bei bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen für die Arbeit mit
Einzelleiterplatten oder Kleinserien
ist das Ausrichten der jeweils benötigten Arbeitsvorrichtung
auf die Bauelemente-Position aufgrund des
Konstruktionsprinzips des Montagearms steuerungstechnisch
mit großem Aufwand verbunden. So ist ein Montagearm mit
drei Drehgelenken bekannt, welche über einen Riementrieb betätigt
werden. Sowohl der hohe Steuerungsaufwand als auch die
aufwendige konstruktive Gestaltung und der relativ große
Platzbedarf machen es erforderlich, daß lediglich eine beschränkte
Auswahl der Arbeitsvorrichtungen rechnergesteuert
angeordnet und eingesetzt werden kann. Bei den übrigen Arbeitsvorrichtungen
handelt es sich somit um herkömmliche Werkzeuge,
die vom Bediener in freier Handarbeit eingesetzt werden
müssen, wie beispielsweise ein Lötkolben, ein Entlötkolben
oder eine Düse zum Auftragen von Lötpaste. Insoweit unterscheiden
sich die bekannten Vorrichtungen nicht von herkömmlichen
Arbeitsplätzen. Es ist auch nicht ohne weiteres möglich, die
bearbeiteten Leiterplatten bzw. Bauelemente an Ort und Stelle
mit Prüfspitzen zur automatischen Funktionsprüfung zu versehen.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Anbringen oder Abnehmen
elektronischer Bauelemente an bzw. von einem Substrat ist aus
der DE-OS 35 06 315 bekannt. Hier ist eine Heißluftquelle an
einer Säule in einer vertikalen Ebene schwenkbar angeordnet.
Außerdem befindet sich an der Säule ein in einer horizontalen
Ebene verschwenkbarer Arm mit einer Mikroskopeinheit. Weitere
Arbeitsvorrichtungen, wie beispielsweise zu Reinigungs- und Reparaturzwecken
eingesetzte Entlöt- und Unterdruck-Lotabsaugvorrichtungen
sind nur als separate, von Hand bedienbare Einheiten
vorgesehen, ohne daß sie gerätetechnisch integriert sind. Mit
der Vorrichtung kann demgemäß nur qualifiziertes Bedienungspersonal
arbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher eine hohe Automatisierung
erreicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, daß durch das Zusammenwirken
einerseits des frei verschiebbaren Leiterplattenhalters
und andererseits der auf die notwendigste Bewegungsfreiheit
beschränkten Montagearme eine überwiegend motorgetriebene
und rechnergesteuerte, d. h. leicht und genau reproduzierbare
Ausrichtung einer Vielzahl von Bearbeitungseinheiten
auf die gewünschte Bauelementeposition möglich ist.
Eine platzsparende und übersichtliche Anordnung wird dabei
dadurch gewährleistet, daß ein begrenzter gemeinsamer Arbeitsbereich
vorgesehen ist, auf welchen ein sequentieller Zugriff
erfolgt und daß die Arbeitseinheiten in der Ruheposition
diesen Bereich uneingeschränkt freigeben. Da lediglich die Arbeitspositionen
und die Ruhestellungen der Arbeitseinheiten
genau vorgegeben sein müssen, genügen einfache Antriebe und
Führungen mit festen Anschlägen, um sicherzustellen, daß diese
definierten Positionen genau eingehalten werden. Andererseits
genügen zur Positionierung des Leiterplattenhalters konstruktiv
und steuerungstechnisch einfache Maßnahmen, wenn man ein
rechtwinkliges Koordinatensystem zugrundelegt. Es bereitet
hier keinen besonderen Aufwand, einen Referenzpunkt festzulegen,
von dem aus die fest vorgegebenen Arbeitspositionen angesteuert
werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die
Vorrichtung als Modulsystem aufgebaut werden kann, welches
leicht durch Arbeitseinheiten ergänzt und erweitert werden
kann oder bei welchem Arbeitseinheiten ausgetauscht werden
können.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß
die Montagearme entlang einer geradlinigen Bahn parallel zur Arbeitsebene
geführt werden. Auf diese Weise können kostengünstige,
handelsübliche Längsschienen verwendet werden, die ohne
weiteres in ein rechtwinkeliges Koordinatensystem integriert
werden können.
Zumindest die
folgenden Arbeitseinheiten können jeweils separat
an einem Montagearm angeordnet sein: Eine Dosierungseinheit für Lötpaste,
eine Bestückungseinheit, eine Lötzinn-Absaugeeinheit sowie
eine Löt-/Entlöteinheit. Besonders zweckmäßig ist es, wenn
auch Vorratsbehälter für Bauteile bzw. Abfallsbehälter an einem
Montagearm angeordnet sind. Es können hierzu handelsübliche Geräte
und Einheiten verwendet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels weiterbeschrieben:
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Vorrichtung,
bei welcher sich alle Arbeitseinheiten in
ihrer Ruheposition befinden und die
Fig. 2 bis 6 zeigen die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung
jeweils, wenn sich eine der Arbeitseinheiten in
ihrer Betriebsposition befindet.
Fig. 1 veranschaulicht eine Vorrichtung 10 für alle Verarbeitungsprozesse
beim Auswechseln von Bauelementen auf einer Leiterplatte
11 oder beim Bestücken dieser Leiterplatte. In der
Figur ist beispielhaft ein einziges Bauelement 12 auf der Leiterplatte
11 wiedergegeben.
Die nachfolgend beschriebenen Arbeitseinheiten und
Bearbeitungsschritte beziehen sich ausschließlich auf
die an sich bekannte Oberflächenmontage, mit welcher das Bauelement
12 elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte 11
verbunden ist. Die Vorrichtung umfaßt einen horizontal ausgerichteten
Grundrahmen 13, welcher alle übrigen Komponenten
trägt. Auf dem Grundrahmen 13 ist ein Arbeitsbereich 14 vorgegeben,
innerhalb welchem die Leiterplatte 11 in einer horizontalen
Arbeitsebene verschiebbar ist. Dies wird durch einen
Schlitten 15 erreicht, welcher innerhalb eines rechtwinkligen
Koordinatensystems auf bekannte Weise über rechtwinklig zueinander
ausgerichtete Schienen bewegbar ist. Um die Darstellung
übersichtlich zu halten, sind die Schienen nicht in die
Figur eingezeichnet. Die Position des Schlittens 15 in X- und
Y-Richtung erfolgt zuverlässig reproduzierbar mit Hilfe einer
Rechnersteuerung (nicht dargestellt). Da eine derartige Schlittenführung
und Schlittenansteuerung für sich genommen bekannt
sind, kann auf eine detailliertere Darstellung hier verzichtet
werden.
Am Rande des Arbeitsbereichs 14 sind nebeneinander mehrere
Arbeitseinheiten angeordnet, die in Fig. 1 jeweils in ihrer
Ruheposition wiedergegeben sind. Es handelt sich in dem dargestellten
Beispiel um eine Dosiereinheit 16 für Lötpaste, um
eine Bestückungseinheit 17 für SMD-Bauelemente, eine Lötzinn-Absaugeeinheit
18, eine programmierbare Schablonenlöt/-entlöteinheit
19 sowie um ein Bauteile-Magazin 20 für SMD-Bauelemente.
Jede dieser Arbeitseinheiten 16 bis 20 ist für sich genommen
grundsätzlich bekannt, so daß technische Einzelheiten nicht
weiter beschrieben zu werden brauchen.
Jede dieser Arbeitseinheiten 16 bis 20 ist horizontal verschiebbar
gelagert, so daß sie separat und unabhängig voneinander
jeweils zwischen einer Ruhe- und einer Arbeitsposition verschoben
werden können. Es können hierbei handelsübliche, geradlinige
Schienen sowie gebräuchliche Antriebseinheiten, beispielsweise
Schrittmotoren, verwendet werden. Die Antriebe werden wie
der Schlitten 15 im Rahmen von vorgegebenen Arbeitsschritten
angesteuert.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Figur darauf beschränkt,
anstelle der konkreten Arbeitseinheiten 16 bis
20 sowie der zugehörigen Schienen und Antriebe lediglich
schematisch quaderförmige Module wiederzugeben, aus welchen
die örtliche Anordnung zueinander und innerhalb der gesamten
Vorrichtung 10 ersichtlich wird.
Bei der längsverschieblichen Anordnung der Arbeitseinheiten
16 bis 20 handelt es sich aus technischer Sicht um nichts
anderes, als daß diese Arbeitseinheiten 16 bis 20 jeweils
auf einem Montagearm in einer Richtung verschiebbar angeordnet
sind.
Die Verschieberichtung der einzelnen Arbeitseinheiten 16 bis
20 ist an das rechtwinklige Koordinatensystem, in welchem der
Schlitten 15 bewegbar ist, angepaßt, d. h. die Bewegungen erfolgen
gemäß Pfeilen 21, 22 parallel zu einer der Koordinatenachsen.
In der Ruheposition gemäß Fig. 1 sind alle Arbeitseinheiten
16 bis 20 aus dem Arbeitsbereich 14 entfernt.
Anhand der Fig. 1 bis 6 wird nachfolgend beispielsweise die
Funktionen der gesamten Vorrichtung beschrieben. Es wird hierzu
angenommen, daß das Bauelement 12 defekt ist und durch ein
funktionsfähiges neues Bauelement ersetzt werden soll.
Gemäß Fig. 2 wird rechnergesteuert die Schablonenlöt/-entlöteinheit
19 aus seiner Ruheposition I in seine Betriebsposition II
ausgefahren. Beide Positionen I, II sind - wie bei allen übrigen
Arbeitseinheiten 16 bis 18 und 20 - durch mechanische
Anschläge fest und genau vorgegeben. Der Aufwand für den Antrieb
und die Ansteuerung ist daher minimal. Da durch den betreffenden
Anschlag die genaue Position des eigentlichen Löt-/Entlötwerkzeugs
innerhalb des Koordinatensystems fest vorgegeben ist,
ist es mit relativ geringem Steueraufwand möglich, daß Bauelemente
12 durch Verfahren des Schlittens 15 gemäß Pfeil 23 genau
in den Wirkungsbereich dieses Werkzeugs zu bringen.
Nach der exakten Positionierung wird auf die Anschlüsse des
Bauelements 12 gezielt auf an sich bekannte Weise Heißluft oder IR-Strahlung
gerichtet, so daß das Lot auf den Lötflächen des Bauelements
12 schmilzt. Anschließend wird das Bauelement mit Hilfe einer
Saugpipette, die Bestandteil der Schablonenlöt/-entlöteinheit 19
ist, von der Leiterplatte 11 abgehoben. Auch dieser Vorgang
ist für sich genommen im einzelnen bekannt. Die Koordinierung
und Ansteuerung der einzelnen Arbeitsschritte erfolgt hierbei
auch wiederum mit Hilfe des Rechners. Danach fährt die Schablonenlöt/-entlöteinheit
19 wieder in ihre Ruheposition I zurück.
Im nächsten Arbeitsschritt gemäß Fig. 3 wird die Lötzinn-Absaugeeinheit
18 in ihre Arbeitsposition III oberhalb des
Arbeitsbereichs 14 gefahren. Dann wird die Leiterplatte 11 gemäß
Pfeil 24 nachgeführt, so daß das Lötzinn vollständig entfernt
werden kann. Die Leiterplatte 11 ist nunmehr "bestückbar".
Nachdem die Lötzinn-Absaugeeinheit 18 in ihre Ruheposition gemäß
Fig. 1 zurückgezogen wurde, fährt die Dosiereinheit 16 in
ihre Betriebsposition IV innerhalb des Arbeitsbereichs 14 (Fig. 4) und
die Leiterplatte 11 wird gemäß Pfeil 25 unter die betreffende
Funktionseinheit nachgeführt. In Übereinstimmung mit den
vorgegebenen Bauteile-Anschlußflächen auf der Leiterplatte 11
wird dann Lötpaste auf die Leiterplatte 11 in bekannter Weise
aufgetragen, bevor die Bestückungseinheit 17 gemäß Fig. 5 in
ihre Betriebsposition V ausgefahren und die Leiterplatte 11 gemäß
Pfeil 26 nachgeführt wird.
Um die Bestückung ausführen zu können, wird nunmehr auch das
Bauteilemagazin 20 gemäß Pfeil 27 in seine Arbeitsposition
(nicht dargestellt) bewegt. Wie in den Figuren schematisch angedeutet
ist, besteht das Bauteilemagazin 20 aus nebeneinander angeordneten
Vorratsbehältern, die auf bekannte Weise entweder
Stangenmagazine oder Gurtabroller aufnehmen. Auf diese Weise
kann eine Vielzahl von unterschiedlichen SMD-Bauelementen für
leichten maschinellen Zugriff bevorratet werden. Das Herausnehmen
des gewünschten Bauelements (schematisch mit "30" bezeichnet)
aus der betreffenden Aufnahmeeinheit 28 mittels
einer Vakuum-Pipette und die exakte Ablage auf der Leiterplatte
11 (Bezugszeichen 29) erfolgt mit Hilfe der Bestückungseinheit
17 auf prinzipiell bekannte Art und Weise.
Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, erfolgt die Auslenkung
des Bauteilemagazins 20 quer zur Bewegungsbahn der Bestückungseinheit
17. Auf diese Weise kann das Bauteilemagazin 20 unbehindert
und unabhängig von der Bestückungseinheit 17, beispielsweise
unterhalb von deren Montagearm (nicht dargestellt), in
die ausgewählte Position zur Bauteilentnahme gebracht werden.
Nach der exakten Plazierung des Bauelements 30, wenn das Bauteilemagazin
20 und die Bestückungseinheit 17 wieder in ihre
Ruhepositionen zurückgefahren sind, wird die Leiterplatte 11
wieder unter die erneut ausgefahrene Schablonenlöt/-entlöteinheit
19 gemäß Fig. 6 gefahren. Durch eine präzise Erhitzung mit
Heißluft oder Infrarotlicht werden die vorbereiteten Lötflächen
erhitzt, bis eine einwandfreie Lötung erreicht ist. Auch
dieser Arbeitsschritt ist für sich genommen als bekannt vorauszusetzen.
Die Reparatur der Leiterplatte 11 bzw. der Austausch des defekten
Bauelements 12 ist damit abgeschlossen und die Leiterplatte
11 wird gemäß Pfeil 29 in die Ausgangsposition des Arbeitsbereiches
14 zurückgeführt. Hier erfolgt die Entnahme aus dem
Schlitten 15 und die Vorrichtung 10 ist erneut zur Durchführung
der vorstehend beschriebenen Arbeitsschritte bereit.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Anbringen und Abnehmen von Bauelementen
auf bzw. von einer Leiterplatte, mit einer
zwischen einer fest vorgegebenen Ruheposition und
einer Arbeitsposition bewegbaren Löt- und Entlöteinheit,
mit Mitteln zum Dosieren und Absaugen von Lötmaterial
und Bestücken mit einem Bauelement sowie mit
einem Leiterplattenhalter zum Positionieren des betreffenden
Bauelements bezüglich der Arbeitsposition
der Löt- und Entlöteinheit, wobei der Leiterplattenhalter
innerhalb eines Arbeitsbereiches horizontal in
zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen verschiebbar
ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zum Dosieren, Absaugen und Bestücken separate Einheiten (16 bis 18) bilden und
daß sie ebenso wie die Löt-und Entlöteinheit (19) in ihrer Ruhestellung neben dem Arbeitsbereich (14) angeordnet sind,
daß sie jeweils eine vorgegebene Strecke horizontal in den Arbeitsbereich (14) in ihre jeweilige Arbeitsposition hinein verschiebbar sind, und
daß der Leiterplattenhalter (Schlitten 15) bezüglich der Arbeitspositionen der einzelnen Einheiten (16 bis 19) nachführbar ist.
daß die Mittel zum Dosieren, Absaugen und Bestücken separate Einheiten (16 bis 18) bilden und
daß sie ebenso wie die Löt-und Entlöteinheit (19) in ihrer Ruhestellung neben dem Arbeitsbereich (14) angeordnet sind,
daß sie jeweils eine vorgegebene Strecke horizontal in den Arbeitsbereich (14) in ihre jeweilige Arbeitsposition hinein verschiebbar sind, und
daß der Leiterplattenhalter (Schlitten 15) bezüglich der Arbeitspositionen der einzelnen Einheiten (16 bis 19) nachführbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitseinheiten (16 bis 19) entlang einer geradlinigen
Bahn verschiebbar geführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegungsbahnen zumindest eines Teils der Arbeitseinheiten
(16 bis 19) parallel zueinander verlaufen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegungsbahnen eines Teils der Arbeitseinheiten
(16 bis 19) senkrecht zu den Bewegungsbahnen
der übrigen Arbeitsvorrichtungen verlaufen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegungsbahnen der Arbeitspositionen
der Arbeitseinheiten (16 bis 19) durch
feststehende Anschläge begrenzt sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als weitere Einheit ein Bauteilemagazin (20) vorhanden
ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einnahme der Arbeits- und Ruhepositionen sowie
die Positionierung des Bauelements rechnergesteuert
erfolgen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883834049 DE3834049A1 (de) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | Vorrichtung zum loeten und entloeten von smd-bauelementen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883834049 DE3834049A1 (de) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | Vorrichtung zum loeten und entloeten von smd-bauelementen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3834049A1 DE3834049A1 (de) | 1990-04-12 |
DE3834049C2 true DE3834049C2 (de) | 1990-11-22 |
Family
ID=6364538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883834049 Granted DE3834049A1 (de) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | Vorrichtung zum loeten und entloeten von smd-bauelementen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3834049A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110039143A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-23 | 无锡源清瑞光激光科技有限公司 | 用于装卸多路泵浦模块的芯片的装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2154921B (en) * | 1984-02-24 | 1988-06-08 | Pace Inc | Device for attaching modular electronic components to or removing them from an insulative substrate |
-
1988
- 1988-10-06 DE DE19883834049 patent/DE3834049A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3834049A1 (de) | 1990-04-12 |
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