DE4343305C1 - Werkzeug, insbesondere zum Trimmen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schaltkreisen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Werkzeug ist aus der EP-A-0 226 136 bekannt. Es hat eine Anordnung aus mehreren, zueinander parallelen, Stempeln, welche längsverschieblich in einem Stempel­ block gelagert und in einer am vorderen Ende des Stempel­ blocks angebrachten Stempelführung parallel geführt sind. Die Stempel sind mit ihrem rückwärtigen Abschnitt nach hinten aus dem Stempelblock herausgeführt, an ihrem hinteren Ende durch eine Platte, die Stempelplatte, in einem Druckblock befestigt, der einen Adapter für den Anschluß eines Betätigungsorgans trägt, nämlich eines Schwenkhebels, der seinerseits durch eine angetriebene Kurvenscheibe betätigt wird. Der Druckblock und der Stempelblock sind beide in einem Führungsgehäuse ge­ führt, wobei sich zwischen dem Druckblock und dem Stempelblock Federn befinden. Wird der Druckblock durch das Betätigungsorgan vorgeschoben, dann wird durch die Federn auch der Stempelblock vorgeschoben, bis er mit seiner Stempelführung auf ein zu bearbeiten­ des Werkstück trifft; bei weiterhin sich nach vorne be­ wegendem Druckblock treten dann die Stempel aus der Stempelführung aus und verrichten am Werkstück ihre vorgesehene Schneide- oder Formarbeit. Der Stempel­ führung liegt ein Matrizenblock gegenüber, welcher ebenfalls im Führungsgehäuse längsverschieblich ge­ führt ist und an seiner Rückseite einen Adapter für den Anschluß eines Betätigungsorgans trägt. Der Ma­ trizenblock wird vor der Vorbewegung des Stempel­ blocks ebenfalls vorgeschoben, so daß das zu be­ arbeitende Werkstück zwischen Stempelführung und Ma­ trizenblock eingespannt wird. Dabei hat im Beispiel der EP-A-0 226 136 der Matrizenblock Kanäle, in wel­ che die Stempel eintauchen können.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Bearbei­ tung der Beinchen von integrierten Schaltkreisen sind enorm; sie sind umso höher, je höher die Inte­ grationsdichte der integrierten Schaltkreise ist. Hochintegrierte Schaltkreise können heute weit über 100 Anschlußbeinchen haben, und je mehr Anschlußbein­ chen vorhanden sind, desto graziler werden sie und desto dichter liegen sie nebeneinander; ihre Bear­ beitung erfordert Werkzeug-Genauigkeiten im Mikrome­ terbereich. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Ausrichtung und Führung der Werkzeugteile. Das aus der EP-A-0 226 126 bekannte Werkzeug führt deshalb den Matrizenblock, den Stem­ pelblock und den Druckblock im Führungsgehäuse auf einem gemeinsamen Referenzblock, wobei die recht­ winklig zum Referenzblock stehenden beiden Gehäuse­ wände und die dem Referenzblock gegenüberliegende Gehäusewand durch Keile so justiert werden können, daß sich eine spielfreie Führung für den Matrizen­ block, den Stempelblock und den Druckblock ergibt. Die Bearbeitungsgenauigkeit hängt aber nicht nur von der Führung des Matrizenblocks, des Stempel­ blocks und des Druckblocks im Führungsgehäuse ab, sondern auch von der Lage und Führung der Stempel im Stempelblock und im Druckblock sowie von der Lage der Kanäle im Matrizenblock.

Sollen im Werkzeug unterschiedliche integrierte Schalt­ kreise bearbeitet werden, die sich in der Gestalt, Lage oder Anzahl der Beinchen unterscheiden, dann benötigt man dafür andere Stempel und eine angepaßte Matrize, und das erfordert bei dem bekannten Werkzeug einerseits einen Aus­ tausch des Matrizenblocks und andererseits einen Austausch des Stempelblocks und des Druckblocks. Die Folge davon ist, daß das Werkzeug zum Zwecke der Einrichtung auf eine andere IC-Type weitgehend zerlegt, wieder neu zu­ sammengesetzt und sorgfältigst justiert werden muß, was einen erfahrenen Fachmann erfordert, zeitaufwendig ist und zu entsprechend langen Stillstandszeiten der teueren, einen siebenstelligen DM-Betrag kostenden Werkzeugmaschine führt. Der Zeitaufwand für das Um­ rüsten der Werkzeugmaschine könnte verringert werden, wenn man nicht das Werkzeug umbaut, sondern statt dessen das Werkzeug komplett austauscht. In diesem Fall muß man für jede IC-Type einen kompletten Werkzeugsatz vor­ rätig halten, was einen erheblichen finanziellen Auf­ wand erfordert, da ein kompletter Werkzeugsatz einen 6stelligen DM-Betrag kostet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie man ohne Einbuße an Bear­ beitungsgenauigkeit die Umrüstung auf verschiedene Pro­ dukte mit weniger Aufwand vollziehen kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ab­ hängigen Ansprüche.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist beim erfindungs­ gemäßen Werkzeug die Stempelführung am vorderen Ende des Stempelblocks abnehmbar angebracht und der Stempel­ halter hinter der Stempelführung lösbar am vorderen Ende eines im Stempelblock längsverschieblich gelagerten Stempelkolbens befestigt, an dessen hinterem Ende der Adapter angreift, der zum Anbringen eines Betätigungs­ organes vorgesehen ist. Dadurch ist die Schnittstelle zwischen Antriebsorgan und den Stempeln, die beim Über­ gang zur Bearbeitung einer anderen IC-Type gewechselt werden müssen, vom Druckblock, wo sie beim Stand der Technik lag, in den vorderen Bereich des Stempelblocks gewandert, wobei der Druckblock, der beim Stand der Technik hinter dem Stempelblock verschieblich im Ge­ häuse angeordnet war, ersetzt wurde durch einen im Stempelblock selbst längsverschieblich gelagerten Stempelkolben. Das hat mehrere Vorteile:

• - Um das Werkzeug auf die Bearbeitung einer anderen IC-Type umzurüsten, müssen lediglich noch die vor­ zugsweise als Platte ausgebildete Stempelführung und die Stempel samt ihrem sie verbindenden Stempelhalter ausgewechselt werden. Da die Stempelführung am vorderen Ende des Stempelblocks und der Stempelhal­ ter mit den Stempeln unmittelbar dahinter angebracht ist, müssen nur diese Teile entfernt werden, wohin­ gegen der Stempelblock, der Stempelkolben, die zwi­ schen beiden wirkenden Federmittel und der Adapter unverändert im Gehäuse des Werkzeugs verbleiben können. Ein weitgehendes Zerlegen des Werkzeuges, wie beim Stand der Technik erforderlich, entfällt, was sehr viel Zeit spart.
• - Der Stempelblock muß beim Umrüsten eines Werkzeugs nicht erneut justiert werden, vielmehr bleibt seine einmal erreichte exakte Justierung beim Umrüsten des Werkzeugs erhalten, was ebenfalls Zeit spart.
• - Das Umrüsten erfordert keinen Spezialisten, sondern kann von einer Hilfsperson durchgeführt werden.
• - Infolge der an die Vorderseite des Stempelblocks verlegten Schnittstelle können die Stempel sehr viel kürzer sein als beim Stand der Technik, was den Auf­ bau des Werkzeugs vereinfacht.
• - Durch die Unterbringung des Stempelkolbens und der Federmittel im Stempelblock wird der bewegliche Teil des Werkzeugs kompakt und leichter. Mit geringeren bewegten Massen lassen sich leichter hohe Arbeitsge­ schwindigkeiten erreichen.
• - Durch die Erfindung wurde ein produktunabhängiger standardisierter Werkzeugaufbau erreicht, welcher durch einfache Wechselsätze schnell für alle Produkte komplettiert bzw. umgerüstet werden kann. Das Grund­ werkzeug kann in Serie gefertigt werden.
• - Für unterschiedliche IC-Typen müssen lediglich ange­ paßte Stempel mit Stempelhalter und Stempelführung, ggf. noch ein angepaßtes Gegenstück (Matrize) auf Lager gehalten werden. Der Kapitalbedarf für die Lagerhaltung von Werkzeugen für unterschiedliche Werkzeuge ist dadurch im Vergleich mit dem Stand der Technik drastisch reduziert.
• - Drastisch reduziert ist auch der Zeitbedarf für das Umrüsten des Werkzeuges; dafür werden nur noch wenige Minuten benötigt.

Die Stempel sind am Stempelhalter befestigt und stecken in der Stempelführung, wobei sie in ihrer zurückgezogenen Endstellung zweckmäßigerweise über die Stempelführung nicht vorstehen. Durch Einwirken des Betätigungsorgans, bei dem es sich wie beim Stand der Technik um einen schwenkbaren zweiarmigen Hebel handeln kann, der seiner­ seits durch eine angetriebene Kurvenscheibe bewegt wird, wird der Stempelkolben vorgeschoben. Die Bewegung des Stempelkolbens wird durch die Federmittel auf den Stempel­ block übertragen, so daß sich zunächst Stempelkolben und Stempelblock gemeinsam vorbewegen, bis die Stempelführung am zu bearbeitenden Werkstück anschlägt. Danach wird nur noch der Stempelkolben unter gleichzeitiger Kompression der Federmittel vorgeschoben und mit ihm die Anordnung der Stempel, welche dadurch aus der Stempelführung austreten und auf das Werkstück einwirken. Bei der Zurückbewegung des Betätigungsorgans nimmt es den Stempelkolben mit zurück, wobei der Stempelblock durch Einwirkung der Federmittel zunächst in seiner vorderen Stellung ver­ bleibt, so daß die Stempel sich in die Stempelführung zurückziehen, wobei an den Stempeln das gestanzte Band (lead frame) abgestreift wird; danach schlägt der Stem­ pelkolben an dem Stempelblock an und nimmt ihn mit zu­ rück in seine Ausgangslage.

Vorzugsweise wird der Abstand zwischen dem Stempelhal­ ter und der Stempelführung in der zurückgezogenen End­ stellung des Stempelhalters so gering wie möglich ge­ wählt, nämlich nur geringfügig größer als die vorge­ sehene maximale Länge, um welche die Stempel am Ende ihrer Verschiebebewegung über die Vorderseite der Stempelführung vorstehen sollen, zuzüglich ein Nach­ schleifmaß zum wiederholten Schärfen der Stempel.

Der Adapter könnte sich grundsätzlich innerhalb des Stempelblocks befinden, doch ist es für die Werkzeug­ ankopplung einfacher, wenn er hinter dem hinteren Ende des Stempelblocks am Stempelkolben angeordnet wird.

Ein Wechsel kann sehr einfach vorgenommen werden, indem man die Befestigungsschrauben der Stempel­ führungsplatte zum Stempelblock löst und die Paß­ stifte zur genauen Positionierung der Stempelfüh­ rungsplatte auf den Stempelblock zieht. Nach Lösen der Befestigungsschraube des Stempelhalters im Stempelkolben von hinten, kann der gesamte Wechsel­ satz, bestehend aus Stempelführungsplatte und den eingesetzten Stempeln und dem Stempelhalter in zu­ sammengebautem Zustand leicht nach vorne entfernt und abgelegt werden.

Bei vorgegebener Lage des Werkstücks wird die Bear­ beitungsgenauigkeit im wesentlichen nur durch zwei Toleranzen bestimmt, nämlich zum einen durch die Ge­ nauigkeit der Führung des Stempelblocks im Gehäuse und zum anderen durch die Genauigkeit der Stempel­ führung. Für eine sehr präzise Führung des Stempel­ blocks im Gehäuse liegen optimale Voraussetzungen vor, weil der Stempelblock lediglich linear auf ebenen Flächen geführt wird, nämlich auf dem Referenz­ block und durch drei weitere Gehäusewände, welche - wie beim Stand der Technik - durch spitzwinklige Keile feinfühlig justierbar sind, so daß der Stempelkolben sich praktisch spielfrei bewegen kann, wobei er vorzugsweise allseitig auf Rollen gelagert ist.

Wenn man die Stempelführung auf Passung am Stempelblock und die Matrizenplatte auf Passung am Matrizenblock an­ bringt, werden bei einer Werkzeugumrüstung keine weiteren Toleranzen, die die Arbeitsgenauigkeit beeinträchtigen, eingeführt.

Im Normalfall benötigt man im Werkzeug ein den Stempeln gegenüberliegendes Gegenstück, welches die Rückseite des Werkstückes, z. B. eines integrierten Schaltkreises, ab­ stützt. Bei dem aus der EP-A-0 226 136 bekannten Werk­ zeug handelt es sich dabei um einen Matrizenblock, welcher Kanäle hat, in welchen die Stempel eintauchen können, wenn sie die Beinchen aus einem Leadframe abtrennen. Späne, die dabei anfallen, gelangen in einen Raum im Matrizen­ block hinter der Matrize und werden von dort abgesaugt. Beim Werkzeugwechsel muß beim Stand der Technik auch der Matrizenblock ausgetauscht werden. In Weiterbil­ dung der Erfindung ist statt dessen vorgesehen, den Ma­ trizenblock im Werkzeuggehäuse zu belassen und die Ma­ trize als Platte auszubilden, die auswechselbar am vorderen Ende des Matrizenblocks angebracht ist. Die Matrizenplatte kann je nach Bearbeitungsaufgabe unter­ schiedliche Ausnehmungen oder Kanäle zur Aufnahme der Stempel aufweisen. Zur Erzielung einer hohen Arbeitsge­ nauigkeit laufen der Stempelblock und der Matrizenblock auf ein und demselben Referenzblock. Zur Erzielung einer hohen Genauigkeit des Werkzeuges ist es deshalb optimal, die Matrizenplatte und die Stempelführung während ihrer Herstellung durch Paßstifte miteinander zu verbinden und gemeinsam zu bearbeiten. Entsprechendes empfiehlt sich auch für den Stempelblock und den Matrizenblock.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beige­ gefügten Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben.

Fig. 1 zeigt ein Werkzeug in einem Vertikalschnitt durch seine Längsmittellinie, und

Fig. 2 zeigt die Ansicht II auf das eine Ende des Werkzeugs.

Das Werkzeug hat ein Gehäuse 1, auf dessen Unterseite durchgehend ein massiver Referenzblock 2 angeordnet ist, auf welchem ein Stempelblock 3 und ein Matrizenblock 4 verschiebbar gelagert sind. Außer durch den gemein­ samen Referenzblock 2 mit ebener Oberseite sind der Stempelblock 3 und der Matrizenblock 4 durch zwei Paare von Seitenwänden 5 und 6 sowie durch die dem Referenz­ block 2 gegenüberliegenden oberen Gehäusewände geführt, welche jeweils aus einer keilförmig angeschrägten Kopf­ platte 7 bzw. 8 und einem dazu komplementär ausgebildeten Keil 9 bzw. 10 bestehen. Durch Verschieben des Keils 9 gegenüber der Kopfplatte 7 und durch Verschieben des Keils 10 gegenüber der Kopfplatte 8 kann die lichte Weite zwi­ schen den Keilen 9 und 10 auf der einen Seite und dem Referenzblock 2 auf der gegenüberliegenden Seite justiert werden. Die Seitenwände 5 und 6 haben einen entsprechen­ den Aufbau aus keilförmigen Platten und erlauben dadurch eine Justierung der lichten Weite zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden, wodurch der Stempel­ block 3 und den Matrizenblock 4, die an allen vier Längs­ seiten durch Rollen 11 geführt sind, spielfrei verschieb­ bar sind.

Im Stempelblock ist längsverschieblich ein Kolben 12 gelagert. Im Kolben 12 ist ein Stempelkolben 12a mon­ tiert, der an seinem vorderen Ende eine Rückplatte 13 trägt, an welcher ein plattenförmiger Stempelhalter 14 zu befestigen ist, von welchem an seiner Vorderseite eine Anzahl von Stempeln 15 rechtwinklig abstehen, wel­ che in dazu passenden Kanälen einer Stempelführungs­ platte 16 geführt sind.

Im Stempelblock 3 sind ringförmig um den Kolben 12 Federelemente 17 angeordnet, welche sich am einen Ende in einer Senkung im Stempelblock 3 und am anderen Ende an einer Schulter 22 des Kolbens 12 abstützen.

Am hinteren Ende des Stempelblocks 3 ist eine Anschlag­ platte 21 befestigt, welche als Anschlag für die rück­ seitige Schulter 22 des Stempelkolbens dient. Am hinteren Ende des Kolbens ist eine Endplatte 23 angebracht, wel­ che einen Adapter 24 trägt, welcher dazu bestimmt ist, daß an ihm ein Betätigungsorgan angreift, welches den Kolben 12 vor und zurück verschiebt. Zwischen der End­ platte 23 und dem Kolben 12 befindet sich noch ein Kom­ pensationsgewindekolben 25, welcher so justiert wird, daß die Stempel 15 in ihrer vorgeschobenen Stellung genau die gewünschte Position zur Nachschleifkompen­ sation nach einem Schärfen der Stempel einnehmen.

Die Endplatte 23 schließt das Gehäuse 1, in welches sie eintaucht, am einen Ende ab.

Der Matrizenblock 4 trägt an seinem vorderen Ende eine abnehmbare Matrizenplatte 26, welche zueinander parallele Kanäle 27 hat, deren Zahl und Anordnung der Zahl und An­ ordnung der Stempel 15 entspricht. Die Matrizenplatte 26 ist ebenso wie die gegenüberliegende Stempelführung 16 durch eine Membrane 28 bzw. 29 mit den Gehäusewänden verbunden. An der Rückseite des Matrizenblocks 4 ist in entsprechender Weise wie an der Rückseite des Stempel­ kolbens 12 eine Endplatte 30 angebracht, welche einen Adapter 31 für ein Betätigungsorgan trägt.

Die Kanäle 27 in der Matrizenplatte 26 münden in eine Kammer 32, aus welcher ein Kanal 33 nach unten aus dem Gehäuse herausführt.

Zwischen der Stempelführungsplatte 16 und Matrizenplatte 26 ist ein Schlitz 34 im Gehäuse vorgesehen, in welchen im rechten Winkel zur Längsmittellinie 20 Werkstücke, z. B. integrierte Schaltkreise, die noch in einem Leadframe hängen, eingeführt werden können.

Das Werkzeug arbeitet folgendermaßen:
In der Zeichnung sind der Stempelblock 3 und der Kol­ ben 12 auf der einen Seite und der Matrizenblock auf der anderen Seite in ihrer zurückgezogenen Stellung darge­ stellt. Ausgehend aus dieser Stellung werden sie durch nicht dargestellte, Betätigungsorgane verschoben. Dabei bewegt sich zuerst die Matrizenplatte 26 in den der Be­ arbeitung dienenden Schlitz 34 bis in eine Endstellung hinein und auf der anderen Seite wird der Stempelkolben 12 vorgeschoben. Der Stempelkolben 12 nimmt zunächst durch die Wirkung der Federn 17 den Stempelblock 3 mit, so daß sich die Stempelführung 16 ebenfalls in den Schlitz 34 hineinbewegt. Die Bewegung des Stempelblocks 3 kommt zum Stillstand, wenn die Stempelführung 16 auf das an seiner Rückseite von der Matrizenplatte 26 unterstützte Werk­ stück trifft. Der weiterhin sich nach vorne bewegende Stempelkolben 12 schiebt dann - unter Kompression der Federn 17 - die Stempel 15 aus der Stempelführung 16 heraus, so daß sie auf das Werkstück einwirken, z. B. dessen Beinchen freistanzen und dann in die Kanäle 27 der Matrizenplatte 26 eintauchen. Dabei durchgestanzte Späne werden durch den Kanal 33 abgesaugt. Die Be­ wegungen kehren sich dann um: Einerseits wird der Kol­ ben 12 und dann der Matrizenblock 4 zurückbewegt. Die Stempel werden in die Stempelführung 16 zurückgezogen, bis sie aus dieser nicht mehr nach vorne vorstehen. Der Kolben 12 schlägt dann mit seiner Schulter 22 an der Anschlagplatte 21 an, durch die er sich mit seinem hinteren Ende hindurch erstreckt, und nimmt den Stem­ pelblock 3 in seine hintere Ausgangslage mit zurück.

Claims (7)

1. Werkzeug, insbesondere zum Trimmen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schalt­ kreisen,
mit einem Führungsgehäuse (1),
mit einem im Führungsgehäuse (1) angeordneten Referenz­ block (2),
mit einem im Führungsgehäuse (1) auf dem Referenzblock (2) verschieblich gelagerten Stempelblock (3), welcher allseits geführt ist, nämlich durch drei Wände (5, 6, 9) des Führungsgehäuses (1) und durch den Referenzblock (2),
mit einer am vorderen Ende des Stempelblocks (3) ange­ brachten Stempelführung (16), in welcher ein oder mehrere Stempel (15) parallel zur Verschieberichtung des Stempelblocks (3) relativ zum Referenzblock (2) und relativ zum Stempelblock (3) verschieblich geführt sind,
mit einem Stempelhalter (14),
und mit einem zug- und druckfest mit dem Stempelhalter (14) verbundenen Adapter (24) für den Anschluß eines Be­ tätigungsorgans,
wobei zwischen dem Adapter (24) und dem Stempelblock (3) Federmittel (17) vorgesehen sind, die bei der Vorschiebe­ bewegung des Stempelhalters (14) den Stempelblock (3) mitnehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelführung (16) am vorderen Ende des Stempelblocks (3) abnehmbar angebracht ist und der Stempelhalter (14) hinter der Stempelführung (16) lösbar am vorderen Ende eines im Stempelblock (3) längsverschieblich gelagerten Stempelkolbens (12, 12a) befestigt ist, an dessen hinterem Ende der Adapter (24) angreift.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Stempelhalter (14) und der Stempelführung (16) in der zurückgezogenen Endstellung des Stempelhalters (14) nur geringfügig größer ist als die vorgesehene maximale Länge, um welche der bzw. die Stempel (15) am Ende ihrer Vorschiebebewegung über die Vorderseite der Stempelführung (16) vorstehen, vorzugs­ weise zusätzlich um ein eventuelles Nachschleifmaß zum Schärfen der Stempel (15).

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federmittel (17) vollständig innerhalb des Stempelblocks (3) angeordnet sind.

4. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Adapter (24) dicht hinter dem hinteren Ende des Stempelblocks (3) am Stempel­ kolben (12) angreift.

5. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel, mit denen der Stempelhalter (14) am Stempelkolben (12) angebracht ist, durch in der Stempelführung (16) vorge­ sehene Montageöffnungen oder von hinten durch den Stempel­ kolben (12, 12a) zugänglich sind.

6. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die drei der Führung des Stempelblocks (3) dienenden Gehäusewände (5, 9, 6) zur Erzielung einer spielfreien Führung justierbar sind.

7. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Stempelblock (3) ein gegenläufig zum Stempelblock (3) beweglicher Matrizen­ block (4) gegenüberliegend angeordnet ist, welcher im Führungsgehäuse (1) auf demselben Referenzblock (2) ge­ führt ist und an seinem vorderen Ende eine auswechselbare Matrizenplatte (26) trägt.