DE4122327A1

DE4122327A1 - Verfahren und anlage zum automatischen bestuecken und loeten von leiterplatten

Info

Publication number: DE4122327A1
Application number: DE19914122327
Authority: DE
Inventors: Gerhard Tischler
Original assignee: Mhm Hess & Tischler Monta GmbH
Current assignee: Mhm Hess & Tischler Monta GmbH
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1993-01-07

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum automatischen Bestücken und Löten von Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Beim Löten von Bauteilen auf Leiterplatten gibt es trotz der gängigen automatischen industriellen Produktionsverfahren immer wieder Lötstellen, die nur von Hand mit dem Lötkolben oder durch Automaten oder Roboter mit einem entsprechenden Lötwerkzeug gelötet werden können (Elektronik-Applikation Nr. 13 vom 24. Juni 1986, s. 51).

Beim Löten durch Roboter werden die betreffenden Bauteile im bisherigen Bestückungsverfahren zunächst von oben in die horizontal liegende Leiterplatte eingefügt. Dadurch ergibt sich eine Position der Leiterplatte, bei der sich die mit den Bauteilen zu verlötenden Leiterbahnen auf der Unterseite befinden. Ein Verlöten von unten auf der Leiterplatte wäre demnach sehr zweckmäßig, erweist sich jedoch nicht zuletzt dadurch als äußerst problematisch, daß das flüssige Weichlot nach unten von der Lötstelle wegfließt. Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird deshalb die bestückte Platine um 180° gedreht und in gängiger Weise von oben verlötet. Um zu verhindern, daß hierbei die losen von oben eingefügten Bauteile beim Herumdrehen der Leiterplatte herausfallen, müssen diese zuvor fixiert werden. Dazu stehen bekannte Verfahren, wie z. B. Clinchen oder Kleben, zur Verfügung. Die diesbezüglichen bisher bestehenden Vorgehensweisen besitzen jedoch einen gemeinsamen gravierenden Nachteil. Sie sind schwierig zu automatisieren und bieten daher schlechte Integrationsmöglichkeiten in bestehende Systeme bzw. Fertigungslinien, weshalb solche Lötstellen meistens immer noch in Handarbeit gefertigt werden.

Häufig müssen diverse Bauteile, wie beispielsweise Dioden oder Kondensatoren, in einem definierten Abstand zur Leiterplatte aufgelötet werden. Bei den beschriebenen Verfahren der Bestückung von oben ist es üblich, diese Bauteile auf Distanzhaltern zu lagern, um ein unerwünschtes Absinken vor der Fixierung zu verhindern, was den Aufwand zur Fertigung der Platine und damit die Herstellungskosten zusätzlich erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und/oder eine Anlage zur Behebung der vorgenannten Nachteile vorzuschlagen. Hierbei sollten die positiven Auswirkungen eines Verfahrens, bei dem von unten gelötet wird, unter Vermeidung der enormen Schwierigkeiten, die bei der Entwicklung einer Lötanlage zum Löten von unten zwangsläufig auftreten und dadurch einen erheblichen Aufwand in einer solchen Entwicklung erfordern, realisiert werden. Die umständliche Fixierung der Bauteile zwischen dem Bestücken und dem Löten mit den bisherigen sehr aufwendigen Methoden sollte im künftigen Fertigungsprozeß entfallen. Auch der Einbau von Distanzhaltern zur Verhinderung eines unerwünschten Absinkens diverser Bauteile sollte durch die Erfindung entbehrlich werden.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Kern der Erfindung ist es, daß die Leiterplatte von unten bestückt und gleichzeitig von oben verlötet wird. Hierzu arbeitet unterhalb der Leiterplatte wenigstens ein Bestückungsautomat, welcher das Bauteil während des Verlötens festhält und erst nach dem Verlöten durch einen oberhalb der Leiterplatte arbeitenden Lötautomaten freigibt. Dadurch entfällt die aufwendige Fixierung der Bauteile im bisherigen Verfahren. Damit ergeben sich alle Vorteile einer vollautomatischen Fertigung. Hierzu gehören die Integrationsmöglichkeiten in bestehende Systeme bzw. Fertigungslinien oder aber auch die Möglichkeit einer Mischfertigung, bei der verschiedene Leiterplatten vollautomatisch auf einer Fertigungslinie hergestellt werden. Die hiermit verbundenen Kostensenkungen in der industriellen Herstellung sind hinlänglich bekannt. Zusätzliche Abstandshalter für Bauteile und die damit verbundenen Kosten sowohl für die Anschaffung als auch für den Einbau entfallen. Das Verfahren ist auch zur Herstellung kleiner Stückzahlen ohne unverhältnismäßigen Aufwand einsetzbar. In der Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß bei der erstmaligen Erfassung einer neuen Leiterplatte zur Datenermittlung der Punktkoordinaten der einzelnen Lötstellen ein sich oberhalb der Platine befindender Automat oder Roboter verwendet wird, der in der nachfolgenden Fertigung auch das Löten übernehmen kann. Der untere Bestückungsautomat ist mit diesem oberen Roboter gekoppelt und erhält von diesem die Koordinatenpositionen der einzelnen Lötstellen.

Auf diese Weise ist das Anfahren der Punkte zur Koordinatenerfassung von oben einsehbar, wodurch insbesondere eine automatische optische Erfassung der Leiterplatte möglich wird. Das hiermit umgangene Problem wird mit dem Fachbegriff "verdecktes Fügen" beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens im Schnitt.

Das Werkstückmagazin 1 befindet sich unterhalb der um eine horizontale senkrecht zur Papierebene stehende Achse drehbaren Handlingseinrichtung 3, die an einem Ende zum Greifer 2 ausgebildet ist. Oberhalb der Handlingseinrichtung 3 ist die Leiterplatte 4 horizontal angeordnet. Darüber befindet sich das Lötwerkzeug 5, das mit der Lötspitze 6 und der Zufuhr für den Lötdraht 7 versehen ist.

Die zum Bestückungsautomaten gehörende Handlingseinrichtung 3 holt mittels des Greifers 2 ein Bauteil von unten aus dem Werkstückmagazin, dreht sich um 180° und fügt das Bauteil in die Leiterplatte 4 ein. Der Greifer 2 hält das Bauteil so lange fest, bis das zum Lötautomaten gehörende Lötwerkzeug 5 der Lötspitze 6 die Lötverbindung hergestellt hat. Anschließend löst sich der Greifer von dem fest verlöteten Bauteil und dreht sich wieder um 180°, wonach der gesamte Vorgang mit dem nächsten Bauteil wiederholt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Bestücken und Löten, insbesondere von elektronischen Bauteilen, wie Dioden, Transistoren, Kondensatoren o. dgl., auf Leiterplatten mittels wenigstens eines Bestückungs- und/oder Lötautomaten, wobei die Bauteile der Platine mittels des Bestückungsautomaten zuführbar und in Lötbohrungen einführbar sind und wobei der Lötautomat die Lötverbindung herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile von unten in die horizontal angeordnete Leiterplatte eingefügt, gehalten und von oben gleichzeitig verlötet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bestückungsautomat die Bauteile aus einem Werkstückmagazin entnimmt und diese von unten in die Platine einfügt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestückungsautomat die Bauteile mit einem Greifer aus einem horizontal angeordneten Werkstückmagazin entnimmt, der Greifer sich um 180° dreht und die Bauteile nach oben in die Leiterplatte einfügt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestückungsautomat das von unten in die Leiterplatte eingefügte Bauteil so lange festhält, bis es von oben verlötet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von Punktkoordinaten, insbesondere für die Lötstellen der Bauteile, ein oberhalb der Leiterplatte arbeitender Automat verwendet wird, der mit wenigstens einem unterhalb der Leiterplatte arbeitenden Bestückungsautomaten gekoppelt ist.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 zum Bestücken und Löten, insbesondere von elektrischen Bauteilen, wie Dioden, Transistoren, Kondensatoren o. dgl., mittels wenigstens eines Bestückungs- und/oder Lötautomaten, wobei die Bauteile der Leiterplatte mittels des Bestückungsautomaten zuführbar und in Lötbohrungen einführbar sind und wobei der Lötautomat die Lötverbindung herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bestückungsautomat unterhalb der Leiterplatte und wenigstens ein Lötautomat oberhalb der Leiterplatte gleichzeitig einsetzbar sind.

7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestückungsautomat mit einem um eine horizontale Achse drehbaren Greifer versehen ist.

8. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der Leiterplatte horizontal angeordnete, dem Greifer des Bestückungsautomaten von oben zugängliche Werkstückmagazine befinden.