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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von Elektronik-Teilen. Insbesondere betrifft sie
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektronik-Teilen,
in denen Verdrahtungsplatten, die mit einer Anzahl von IC-Chips
bestückt
und mit Kunstharz versiegelt sind, geschnitten werden, um diese
in einzelne IC-Baueinheiten zu unterteilen.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Die
den am Nächsten
kommenden Stand der Technik darstellende US-A-4 846 032 beschreibt
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterteilen von IC-Platten.
Die Vorrichtung umfasst ein Paar Kreismesser, die einander gegenüberliegen
und fluchten sowie im minimalen Abstand voneinander angeordnet sind
und damit eine gabelförmige
Schneidkante bilden, durch welche üblicherweise befestigte IC-Plattenabschnitte
auf einer Transportvorrichtung liegend gefördert werden. Der auf die Platten
ausgeübte
Kontaktdruck ist auf den Druck beschränkt, mit dem die Abschnitte
erfasst und gefördert
werden. Die Platten werden so voneinander getrennt, ohne dass ihre
Lötverbindungen
oder auf ihrer Oberfläche
montierte Komponenten beschädigt
werden.
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Mit
der immer stärker
werdenden Integration von Halbleitern wurde mit dem Einsatz von
Baueinheiten begonnen, bei denen die Anschlussdrähte auf der Unterseite angeordnet
sind, wie dies beispielsweise bei Microel-Ausführungen (BGA) der Fall ist. Die
Herstellung einzelner IC-Baueinheiten durch Unterteilen von Verdrahtungsplatten,
auf denen mit Kunstharz versiegelte IC-Chips montiert sind, ist
bekannt. Es wurden bereits verschiedene Verfahren zum Schneiden
von in Kunstharz versiegelten IC-Chips zu einzelnen IC-Baueinheiten
vorgeschlagen. Das Unterteilen von IC-Baueinheiten mit hierauf angeordneten
IC-Chips durch Schneiden mittels Diamantsäge (d.h. eines Schleifrads
mit Diamantblatt) oder dergleichen ist beispielsweise eine dieser
Verfahrensweisen.
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Weiter
werden vor dem Trennen von Halbleiter-Substraten Maßnahmen
wie beispielsweise das rückseitige
Beschichten der Halbleiter-Substrate mit einem Polyamid und Aufkleben
auf ein Trennband und dergleichen durchgeführt. Außerdem ist das kreuzweise Schneiden
unter Einsatz einer einzigen Schneideeinrichtung mit Änderung
der Ausrichtung des die Halbleiter-Substrate tragenden Tischs ebenfalls
ein bekanntes Trennverfahren. Darüber hinaus wird bei derartigen
Trennprozessen vor dem Schneiden ein Filmbonden und nach dem Schneiden
mit einer Reinigungsflüssigkeit
eine Reinigung durchgeführt,
um anhaftenden Schneidabfall zu entfernen.
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Die
konventionellen Trennprozesse sind jedoch mit verschiedenen Problemen
behaftet und lassen nicht immer eine Steigerung der Produktivität zu. Was
das Filmbonden anbetrifft, so kann beim Schneiden von gebondetem
Material das Schneidwerkzeug zugesetzt und sein Leistungsverhalten
beeinträchtigt werden
mit dem Ergebnis, dass fehlerhafte Produkte anfallen.
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Da
weiterhin die Reinigung nach dem Schneiden mit Waschwasser durchgeführt wird,
besteht die Gefahr, dass Schwermetalle zur Lösung gelangen, so dass eine
spezielle Abwasseraufbereitung erforderlich ist, um Umweltprobleme
zu verhindern, und sich somit die Kosten für das Produkt erhöhen. Das
zum Reinigen eingesetzte Wasser dringt in feine Risse und abgeblätterte Bereiche
aufeinandergestapelter Teile ein und verbleibt in diesen Abschnitten. Infolgedessen
besteht die Gefahr, dass diese Teile korrodieren oder dass Kriechströme auftreten,
so dass ein fehlerhaftes Produkt anfällt.
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Das
vorerwähnte
Schneiden wird mit einer einzigen Schneideinrichtung unter taktweiser
Vorschubbewegung des Tisches, welcher das zu schneidende Element
wie eine Verdrahtungsplatte oder dergleichen trägt, und Änderung seiner Richtung durchgeführt, so
dass der Schnitt in immer wechselnden Richtungen erfolgt. Ein gleichzeitiges
Schneiden in zwei Richtungen ist mit einer einzigen Bearbeitungsvorrichtung
nicht möglich.
Weiter wird bei der Massenherstellung eine Fertigungslinie benutzt
und die Bearbeitung in mehrere Prozesse unterteilt. Dies führt jedoch
zum Einsatz von Linien, die exklusiv für zu bearbeitende spezifische
Produkte benutzbar sind, so dass es einem derartigen Verfahren an
Flexibilität
mangelt; darüber
hinaus ist ein derartiger Prozess teuer und erfordert dieser viel
Raum für
die Anlage.
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Besonders
in solchen Fällen,
wo die Art des zu schneidenden Elements einer Verdrahtungsplatte oder
dergleichen variiert, müssen
teure Vorrichtungen und Werkzeuge gewechselt werden; weiter sind auch
ein gewisser Grad an Erfahrung mit dem Arbeitsablauf sowie Zeit
für einen
solchen Wechsel erforderlich. Auch beinhalten in Fällen, wo
die fertigen Produkte wieder aufgenommen und angeordnet werden müssen, die
konventionellen Verfahren einen Prozess, bei dem die aus metallischem
Lot bestehenden und mit gedruckten Schaltungsplatten verbundenen
Lötkügelchen
beim Schneiden dem Schneidwerkzeug zugewandt sein müssen. Anders
ausgedrückt
wird das Schneiden normalerweise mit nach oben gewandten Lötkügelchen
durchgeführt.
Somit werden nach dem Schneiden oder bei ihrer Wiederaufnahme die
Produkte wieder umgedreht und mit den Lötkügelchen nach unten gerichtet
in einem Gehäuse
positioniert. Damit ist auch Zeit für dieses Anordnen erforderlich.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf der Basis dieses technischen Hintergrunds
entwickelt worden und bezweckt die Erfüllung folgender Aufgaben:
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Elektronik-Teilen,
die so konzipiert sind, dass unterschiedliche Verdrahtungsplatten gleichzeitig
von mehreren Schneideeinrichtungen geschnitten werden können, so
dass die Produktionsleistung im Sinne der Wirtschaftlichkeit verbessert
wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Bereitstellung
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Elektronik-Teilen,
die so konzipiert sind, dass der in einem Schneideschritt angefallene
Staub aufgefangen wird, um die elektronischen Teile beim Schneiden
zu schützen
und damit ihre Qualität
zu verbessern.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Elektronik-Teilen,
bei dem bzw. der die Positionen der geförderten Verdrahtungsplatten
genau erkannt werden, so dass der Schnitt in genauen Schneidepositionen
erfolgt und damit der Schneidwirkungsgrad erhöht wird.
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Schließlich hat
eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektronik-Teilen zum Gegenstand,
die so konzipiert sind, dass die geschnittenen Elektronik-Teile
in einem Produkt-Anordnungsschritt gereinigt und umgedreht werden,
so dass innerhalb kurzer Zeit eine wirksame Produktanordnung möglich ist.
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Zur
Lösung
der vorbeschriebenen Aufgaben bedient sich die vorliegende Erfindung
der folgenden Mittel:
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
zur Herstellung von Elektronik-Teilen umfasst die folgenden Schritte:
einen Förderschritt,
in welchem harzversiegelte plattenförmige Elektronik-Teile gefördert werden;
einen ersten Befestigungsschritt, in welchem die plattenförmigen Elektronik-Teile
positioniert und an Ort und Stelle befestigt werden; einen ersten
Schneideschritt, in welchem die plattenförmigen Elektronik-Teile, die in dem
ersten Befestigungsschritt positioniert und an Ort und Stelle befestigt
wurden, in eine Richtung in einer Ebene bewegt werden, die diese Elektronik-Teile
einschließt,
und geschnitten werden; einen zweiten Befestigungsschritt, in welchem
streifenförmige
Elektronik-Teile, die in dem ersten Schneideschritt geschnitten
wurden, gefördert,
positioniert und an Ort und Stelle befestigt werden; einen zweiten
Schneideschritt, in welchem die streifenförmigen Elektronik-Teile, die
in dem zweiten Befestigungsschritt gefördert, positioniert und an
Ort und Stelle befestigt wurden, in eine die vorstehend erwähnte Schnittrichtung
kreuzende Richtung bewegt und geschnitten werden; und einen Produkt-Anordnungsschritt,
in welchem einzelne Elektronik-Teile, die in dem zweiten Schneideschritt
geschnitten wurden, angeordnet werden.
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Weiter
können
der erste und der zweite Befestigungsschritt einen optischen Positionserkennungsschritt
umfassen, in welchem die Positionen der geförderten platten- oder streifenförmigen Elektronik-Teile
optisch erkannt werden.
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Außerdem können der
erste und der zweite Befestigungsschritt Druckbefestigungsschritte
sein, in welchen die platten- oder streifenförmigen Elektronik-Teile durch
das Ausüben
von Druck von oben an Ort und Stelle befestigt werden, nachdem sie
auf einem Trägertisch
platziert wurden.
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Darüber hinaus
können
der erste und der zweite Schneideschritt Schritte sein, in welchen
das Schneiden vorgenommen wird, indem ein rotierendes Schleifrad
zur Bewegung angetrieben wird.
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Weiterhin
können
der erste und der zweite Schneideschritt einen Schritt umfassen,
in welchem Staub oder dergleichen, der durch das Schneiden erzeugt
wurde, durch Absaugen entfernt wird.
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Weiter
kann der Produkt-Anordnungsschritt einen Schritt umfassen, in welchem
die in dem zweiten Schneideschritt ge schnittenen einzelnen Elektronik-Teile
erfasst und umgedreht werden und die Ausrichtung der Elektronik-Teile
geändert
wird.
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Außerdem kann
der Produkt-Anordnungsschritt einen Schritt umfassen, in dem die
geklemmten einzelnen Elektronik-Teile
abgebürstet
werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung von Elektronik-Teilen umfasst einen Beförderungskörper, der
zur Förderung
der Elektronik-Teile verwendet wird; eine erste Befestigungseinrichtung, welche
von dem Beförderungskörper geförderte plattenförmige Elektronik-Teile,
die in Harz versiegelt sind, positioniert und befestigt; eine erste
Schneideeinrichtung, welche die durch die erste Befestigungseinrichtung
positionierten sowie an Ort und Stelle befestigten Elektronik-Teile in eine Richtung
auf der Ebene bewegt, die die Elektronik-Teile einschließt, und
diese Elektronik-Teile schneidet; eine zweite Befestigungseinrichtung,
welche durch die erste Schneideeinrichtung geschnittene streifenförmige Elektronik-Teile befördert, positioniert
und befestigt; eine zweite Schneideeinrichtung, welche die von der zweiten
Befestigungseinrichtung geförderten,
positionierten sowie an Ort und Stelle befestigten steifenförmigen Elektronik-Teile
in einer Richtung bewegt, welche die vorstehend erwähnte Schnittrichtung kreuzt,
und diese Elektronik-Teile schneidet; und eine Produkt-Anordnungsvorrichtung,
welche die von der zweiten Schneideeinrichtung geschnittenen einzelnen
Elektronik-Teile anordnet.
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Außerdem können die
erste und die zweite Befestigungseinrichtung eine Positionserkennungseinrichtung
umfassen, die optisch die Positionen der geförderten platten- bzw. streifenförmigen Elektronik-Teile
erkennt.
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Weiterhin
ist die Einrichtung, welche die Positionen der platten- bzw. streifenförmigen Elektronik-Teile
optisch erkennt, eine Einrichtung, welche die Formen dieser Elektronik-Teile
mittels einer CCD-Kamera erfasst und die Schneidepositionen bestimmt.
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Auch
können
die erste und die zweite Befestigungseinrichtung Vorrichtungen sein,
welche die geförderten
platten- oder streifenförmigen Elektronik-Teile
mittels Haltegliedern befestigen, die Druck von oben ausüben, nachdem
die Elektronik-Teile auf einem Trägertisch angeordnet wurden.
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Darüber hinaus
können
die erste und die zweite Befestigungseinrichtung mit Mitteln versehen sein,
welche die plattenförmigen
Elektronik-Teile über
Vakuum-Saugkraft festlegen.
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Weiter
können
in der ersten und der zweiten Befestigungseinrichtung Vorsprünge auf
den Haltegliedern angeordnet sein, die zum Andrücken der platten- oder streifenförmigen Elektronik-Teile
benutzt werden.
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Außerdem können die
Halteglieder zum Befestigen der platten- oder streifenförmigen Elektronik-Teile
nach deren Anordnung auf einem Trägertisch Schneidenuten aufweisen,
die in dem Trägertisch
und in den Haltegliedern ausgebildet sind und dazu verwendet werden,
den Durchgang eines Rotationswerkzeugs zum Schneiden dieser Elektronik-Teile
zu ermöglichen.
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Weiterhin
können
die erste und die zweite Schneideeinrichtung mit Staubsammlern ausgestattet
sein, die mit Saugwirkung arbeiten, um beim Schneiden erzeugten
staubförmigen
Schneidabfall aufzufangen.
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Auch
lassen sich die erste und die zweite Schneideeinrichtung in der
Weise ausbilden, dass sie mit Rotations-Schneidwerkzeugen ausgestattet sind sowie
Vorschub- und Rückzugsbewegungen
auf zwei oder mehr Achsen ausführen.
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Darüber hinaus
können
die Rotationswerkzeuge Werkzeuge sein, die als zusammengesetzte Werkzeuge
durch elektrolytische Abscheidung von Diamant-Schleifkörnern und
CBN-Schleifkörnern (CBN
= kubischkristallines Bornitrid) gebildet sind.
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Weiter
kann die Produkt-Anordnungseinrichtung eine Vorrichtung sein, welche
die einzelnen Elektronik-Teile erfasst, die durch die zweite Schneideeinrichtung
geschnitten wurden, diese Elektronik-Teile umdreht und die Ausrichtung
dieser Elektronik-Teile ändert.
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Schließlich kann
die Produkt-Anordnungseinrichtung eine Vorrichtung aufweisen, welche
die erfassten einzelnen Elektronik-Teile abbürstet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht des mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten
Produkts;
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2 eine Darstellung der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Verdrahtungsplatte, 2(a) eine
Perspektivansicht der gesamten Verdrahtungsplatte, 2(b) eine teilweise im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht von 2(a) und 2(c) eine
teilweise im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht von 2(b);
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3 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 3(a) eine den gesamten konstruktiven Aufbau darstellende
Perspektivansicht und 3(b) eine
der Erläuterung
dienende schematische Darstellung der in der Vorrichtung enthaltenen
entsprechenden Vorrichtungen in Modellform;
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4 eine
Prinzipzeichnung, die den konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt;
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5 ein
Prozessablaufdiagramm des Prozesses zur Herstellung der Elektronik-Teile
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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6 ein
Blockdiagramm des Steuerteils für die
erfindungsgemäße Vorrichtung;
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7 eine
Perspektivansicht, aus dem das Verhältnis zwischen dem Trägertisch
und dem Halteglied der ersten Befestigungseinrichtung hervorgeht;
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8 eine
Perspektivansicht, aus dem das Verhältnis zwischen dem Trägertisch
und dem Halteglied der zweiten Befestigungseinrichtung ersichtlich ist;
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9 eine
Perspektivansicht, welche einen Bereich mit kleinen Öffnungen
im Trägertisch
zeigt;
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10 eine
Perspektivansicht der ersten Schneidevorrichtung;
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11 eine
Perspektivansicht, aus welcher die Art der Befestigung des Rotationswerkzeugs
am Kopf der Schneideeinrichtung hervorgeht;
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12 eine
Perspektivansicht der zweiten Schneideeinrichtung;
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13 eine
Perspektivansicht, aus welcher die Art der Befestigung des Rotationswerkzeugs
am Kopf der Schneideeinrichtung hervorgeht;
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14 eine
Perspektivansicht, welche die Ausbildung von Rippen für den Kopf
der Schneideeinrichtung zeigt;
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15 eine
Perspektivansicht der Reinigungseinrichtung;
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16 eine
Perspektivansicht, aus welcher die Position eines Paars einander
zugewandter Bürsten
sowie der Durchgang einer Verdrahtungsplatte (zwischen den Bürsten) ersichtlich
ist;
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17 eine Darstellung der Klemmelemente, 17(a) eine Perspektivansicht, welche den konstruktiven
Aufbau der Einrichtung zum Erfassen der Verdrahtungsplatte zeigt,
und 17(b) eine Perspektivansicht,
in welcher das Umdrehen der Klemmelemente in der Einrichtung gemäß 17(a) dargestellt ist; und
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18 eine Darstellung des Rotationswerkzeugs, 18(a) eine Perspektivansicht des Werkzeugs als
Ganzes, 18(b) eine teilweise im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht von
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18(a) und 18(c) eine
teilweise im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht von 18(b).
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Ausführungsform 1)
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Es
folgt eine Beschreibung der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. 1 zeigt
einen mittels der erfindungsgemäßen Schneideeinrichtungen
zugeschnittenen Objekt-IC-Chip, nämlich ein durch abschließendes Zuschneiden
hergestelltes Bauteil. 2 stellt Elektronik-Teile
in Form von plattenförmigen
Verdrahtungsplatten vor dem Schneiden, 2(a) die
Gesamtform der Verdrahtungsplatte, 2(b) eine
teilweise in einem größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht der 2(a) und 2(c) eine teilweise
im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht der 2(b) dar. Einzelheiten werden
nachfolgend beschrieben.
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Das
Produkt 1 hat die äußere Form
des mittels der erfindungsgemäßen Schneideeinrichtungen zugeschnittenen
Endprodukts. Es wird allgemein als IC-Baueinheit bezeichnet, wobei
ein IC-Chip 2 im Inneren dieser Baueinheit angeordnet ist.
Die Verdrahtungsplatte 3 ist im Zustand vor dem Schneiden
dargestellt, indem sich eine Anzahl der Produkte 1 vor dem
Trennen derselben in der Platte befinden. Die Verdrahtungsplatte 3 ist
ein Ganzes mit einer Anzahl von hierauf montierten IC-Chips 2 und
wird für
die elektrische Verbindung elektrischer Drähte mit Lötkügelchen 7 auf der
Unterseite der Verdrahtungsplatte 3 benutzt.
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Die
gesamte Oberseite der Verdrahtungsplatte 3 ist mit einer
aufgepressten Schutzschicht 8 aus Kunstharz abgedeckt,
um die IC-Chips 2 zu schützen. Somit bildet die Verdrahtungsplatte 3 in
der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform eine
Vielzahl sogenannter IC-Baueinheiten. Diese IC-Baueinheiten werden
durch Unterteilen dieser Verdrahtungsplatte 3 in IC-Chip-Module 2 hergestellt. In
den letzten Jahren hat sich jedoch die Integration von IC-Chips 2 in
solchen IC-Baueinheiten immer weiter verstärkt, so dass sich die Größenzunahme dieser
Baueinheiten beschleunigt hat.
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Aber
auch die Technologie der IC-Baueinheiten selbst wurde weiterentwickelt
mit dem Ziel, die Außenmaße der Bauelemente
zu verringern. Ein Beispiel hierfür ist die sogenannte Microel-Ausführung (BGA),
die in Mobiltelefonen oder dergleichen eingesetzt wird. Bei einer
derartigen Microel-Ausführung ist
die Baugröße verringert
durch Erzielen eines engen Elektrodenabstands, d.h. einer hohen
Elektrodendichte, wobei die Leitungen in Bereichsgruppierungen auf
der Unterseite der IC-Baueinheit
angeordnet sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung von Elektronik-Teilen sind auch im Falle der vorgenannten
Microel-Ausführungen
anwendbar. Sie beinhalten eine Herstellungstechnik, mit der solche
IC-Baueinheiten als Produkte 1 aus einer Verdrahtungsplatte 3 herausgeschnitten
werden. Als Nächstes
folgt eine Beschreibung solcher IC-Baueinheiten. Die Verdrahtungsplatte 3 ist
ein Laminat aus mehreren (im vorliegenden Beispiel drei) gebondeten
dünnen
Folien 6 aus hitzehärtbarem
Kunstharz wie Epoxy-Harz oder dergleichen.
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Zuleitungsdrähte 10 aus
Metall wie Kupfer oder dergleichen sind so verschaltet, dass sie
sich zwischen den dünnen
Folien 6 nicht kreuzen; weiter sind die Drahtverbindungen
durch Stitchbonden der oberen, mittleren und unteren Folien 6, 6a und 6b hergestellt.
Die IC-Chips 2 sind in einer Anzahl von Reihen in Form
eines Gitters mit der Oberfläche
dieser Schicht 6 verbunden. Anschlüsse in Form mit den IC-Chips 2 verbundener
Lötkügelchen 7 befinden sich
auf der Unterseite der IC-Baueinheiten,
in denen diese IC-Chips platziert sind.
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Diese
Lötkügelchen 7 weisen
eine halbkugelige Form auf und bestehen aus einem Lötmetall,
das bekanntermaßen
einen einfachen Zusammenbau von gedruckten Schaltungen usw. ermöglicht.
Weiter sind die Oberseiten der IC-Chips 2 (einschließlich der Verbindungsdrähte 9)
mit einer auf gepressten Schicht 8 zum Schutz der IC-Chips 2 abgedeckt.
Dieser Schutzüberzug 8 ist
als dünne
Folie aus hitzehärtbarem
Kunstharz vorgesehen. Die Verbindungsdrähte 9 sind als Leiter
von den IC-Chips 2 angeschlossen.
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Die
Verdrahtungsplatte 3 ist ein aus einer Vielzahl von IC-Baueinheiten
bestehendes Ganzes und zwischen den IC-Einheiten mit Ausnehmungen versehen.
Die Verdrahtungsplatte 3 ähnelt ihrem äußeren Erscheinungsbild
nach einem Schokoladenriegel und stellt sich dar als ein einzelnes
plattenförmiges
Teil, das durch Laminieren der Schichten 6, 6a und 6b hergestellt
ist. Weiter sind erste Schneidpositionsmarken 4 und 5 für das Erkennen
der Schneidpositionen durch eine (später zu beschreibende) Positionserkennungseinrichtung
in die Verdrahtungsplatte 3 eingraviert bzw. auf diese
aufgedruckt. Es folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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(Gesamtsystem der Herstellungsvorrichtung)
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3 ist eine Außenansicht, die den Gesamtaufbau
der Vorrichtung S zur Herstellung von Elektronik-Teilen nach einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung in Modellform zeigt. 3(a) ist
eine Außenansicht,
in welcher die entsprechenden Einrichtungen in Form von Kästchen dargestellt
sind, und 3(b) eine schematische Darstellung
der im Innern der Vorrichtung gemäß 3(a) eingebauten Einrichtungen
in Modellform. 4 ist eine zur Erläuterung
dienende Prinzipzeichnung, aus welcher der gesamte konstruktive
Aufbau dieser Vorrichtung zur Herstellung von Elektronik-Teilen
ersichtlich ist. 5 ist eine der Veranschaulichung
dienende schematische Darstellung, welche die Herstellungsschritte
bis zu dem Punkt, wo die Verdrahtungsplatte 3 durch Schneiden
in einzelne IC-Baueinheiten unterteilt wird, aufzeigt.
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Generell
umfasst die Vorrichtung S zur Herstellung von Elektronik-Teilen
einen Förderteil 11,
einen Bearbeitungsteil 12 und einen Anordnungsteil 13.
Der Förderteil 11 dient
dem Transport der Verdrahtungsplatten 3. Der Arbeitsteil 12 weist
auf eine Erkennungseinrichtung, die zum Erkennen der Schneidepositionen
der zu unterteilenden Verdrahtungsplatten 3 eingesetzt
wird, zwei Schneideeinrichtungen zum Unterteilen der Verdrahtungsplatten 3, einen
Staubsammler zum Auffangen von durch das Schneiden freigesetztem
Staub sowie eine Reinigungseinrichtung zum Säubern der zugeschnittenen IC-Baueinheiten.
Der Anordnungsteil 13 wird zum Anordnen der fertigen Produkte
benutzt.
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In 3 werden die Verdrahtungsplatten 3 von
der linken Seite der 3(b) aus über den
Förderteil 11 transpor tiert.
Der Mittelbereich in 3(b) ist
der Bearbeitungsteil 12; dieser Bearbeitungsteil 12 weist
zwei Arbeitsbereiche auf, nämlich
einen am ersten Schnitt beteiligten Bearbeitungsteil 12A und einen
am zweiten Schnitt mitwirkenden zweiten Bearbeitungsteil 12B.
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Als
in die Schneideprozesse eingebundene entsprechende Einrichtungen
sind eine erste und eine zweite CCD-Kamera, die Erkennungseinrichtungen
darstellen und deren Einbaupositionen und Formen an anderer Stelle
noch zu beschreiben sein werden, die Verdrahtungsplatten aufnehmenden
Trägertische 21 und 31,
Halteglieder 22 und 32, eine erste Schneideeinrichtung 23 und
eine zweite Schneideeinrichtung 33, Staubsammler 24 und 34,
und eine Bürstenwalze 25 installiert.
Weiter ist im oberen Bereich des Bearbeitungsteils 12 eine
Steuereinrichtung 14 angeordnet, welche die Arbeitsabläufe der
jeweiligen Einrichtungen steuert.
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Der
Anordnungsteil 13, welcher bezogen auf die Ausrichtung
gemäß 3(b) auf der rechten Seite angeordnet ist, besteht
aus einer Produkt-Austrageinrichtung 80 (siehe 4)
und einem Produkt-Anordnungskasten 81. Weiter sind Staubsammler 24 und 34 unter
dem Arbeitsteil 23 vorgesehen, die nach dem Schneiden den
anfallenden Staub auffangen.
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Als
Nächstes
folgt eine detaillierte Beschreibung des konstruktiven Gesamtaufbaus
mit Bezug auf 4 und 5. Eine
erste Fördereinrichtung 41 ist
bezogen auf die Ausrichtung in 4 und 5 am
linken Ende angeordnet; diese Fördereinrichtung 41 trägt Verdrahtungsplatten 3 und
fördert
diese nach rechts. Die als Erkennungseinrichtung dienende erste
CCD-Kamera 20 ist in der Weise angeordnet, dass sie in
die Verdrahtungsplatten 3 eingravierte erste Erkennungspositionsmarken
erkennt.
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Bei
der ersten Schneideeinrichtung 23 handelt es sich um eine
Vorrichtung, welche die Verdrahtungsplatten 3 in einer
Richtung in separate Teile schneidet. Durch dieses Schneiden werden
die Verdrahtungsplatten 3 in rechteckige Plattenabschnitte 3a (siehe 5)
unterteilt. Nach dem Schneiden werden diese rechteckigen Plattenabschnitte 3a verschoben
und mittels der zweiten Fördereinrichtung 42 der
zweiten Schneideeinrichtung 33 zugeführt. Hierbei werden die zweiten
Schneidpositionsmarken 5 von der zweiten CCD-Kamera 30,
die eine zweite Erkennungseinrichtung bildet, erfasst. Die zweite Schneideeinrichtung 33 ist
in ihrer Ausrichtung relativ zur Ausrichtung der ersten Schneideeinrichtung 23 um
90° verändert und
in der Nähe
der ersten Schneideeinrichtung 23 angeordnet, so dass sie
die Plattenabschnitte 3a unterteilen kann.
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Die
rechteckigen Verdrahtungsplatten 3a werden zu je zwei Abschnitten
aus der ersten Schneideeinrichtung 23 ohne jede Richtungsänderung durch
die erste und die zweite Fördereinrichtung 41, 43 an
die zweite Schneideeinrichtung übergeben. Entsprechend
den Pfeilen in 4 und 5 bewegt sich
die zweite Fördereinrichtung 42 senkrecht
in Verschieberichtung, um die rechteckigen zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a zu
fördern.
Die übergebenen
geschnittenen Verdrahtungsplatten 3a haben die Form langer
schlanker Streifen und werden durch die zweite Fördereinrichtung 43 in
Längsrichtung
eingetragen. Nach Erfassen der zweiten Schneidepositionsmarken 5 durch
die zweite CCD-Kamera in einer Zwischenposition werden die Verdrahtungsplatten 3a an
Ort und Stelle befestigt und durch die zweite Schneideeinrichtung 33 geschnitten,
wobei die Schneidrichtung relativ zur ersten Schneidrichtung um
90° verändert ist.
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Die
aus dieser Schneidebearbeitung hervorgehenden einzelnen Verdrahtungsplatten 3b stellen die
IC-Baueinheiten in ihrer Originalform dar. Die geschnittenen und
aus der zweiten Schneideeinrichtung 33 zugeführten Verdrahtungsplatten 3b treten
in eine Reinigungsphase ein, in welcher sie von einer Bürstenwalze 25 abgebürstet werden.
Nach erfolgten Bürsten
in diesem Reinigungsprozess werden die Verdrahtungsplatten 3b umgedreht
und als fertige IC-Baueinheiten im Produkt-Anordnungsteil 81 aufgenommen.
Nach der vorliegenden Erfindung werden also mit nur einer einzigen
Vorrichtung eine Reihe systematischer Arbeitsabläufe voll automatisiert und
ausgeführt.
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(Steuereinrichtung 14)
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6 ist
ein Blockdiagramm, welches die Systemsteuerung der durch die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung
S ausgeführten
Schneideschritte zeigt. Die Steuereinrichtung 14 übernimmt die
betriebliche Steuerung der Prozessabläufe des Förderteils 11, des
Bearbeitungsteils 12 und des Anordnungsteils 13 in
der Weise, dass das Schneiden der Verdrahtungsplatten 3 organisch
ablaufen kann. Die Zentraleinheit 101 ist ein Steuerelement,
das die Basis der Bearbeitungsanlage bildet. Der Festspeicher 102 (ROM)
ist ein Speicherteil, in dem die Basisprogramme der Schneideschritte
der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung
S abgelegt sind.
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Der
Direktzugriffsspeicher 102 (RAM) ist ein Speicherteil,
in dem Daten und dergleichen gespeichert sind; bei Ände rung
der Einstellbedingungen lassen sich diese Daten über ein Bedienungspult oder
dergleichen neu schreiben. Der Anzeigebereich 104 besteht
aus einem Bildschirmgerät
oder dergleichen und zeigt den Inhalt von Programmen sowie Daten
an. Die Steuerelemente der einzelnen Einrichtungen sind organisch
(mit diesem Anzeigebereich) verbunden und es werden die Stellglieder
der entsprechenden Einrichtungen (unter Benutzung des Anzeigebereichs)
betätigt.
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Der
Steuerbereich 105 dient zur Steuerung des Fördererteils,
der Steuerbereich 106 zur Steuerung des Arbeitsbetriebs
des Bearbeitungsteils und der Steuerbereich 107 zur Steuerung
des Anordnungsbetriebs des Anordnungsteils. Der weitere Steuerbereich 108 ist
beispielsweise zur Steuerung des Betriebs anderer Förderelemente
und dergleichen vorgesehen. Der allgemeine konstruktive Aufbau des
Steuersystems für
die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung
ist wie vorbeschrieben.
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In
solchen Fällen,
wo beispielsweise die Geschwindigkeiten der Fördereinrichtungen, Rotationswerkzeuge
oder dergleichen oder aber die Einstellpositionen geändert werden,
lassen sich diese Änderungen
unter Beobachtung des Bildschirms des vorerwähnten Anzeigebereichs 104 vornehmen.
Es folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Einrichtungen.
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(Förderteil 11)
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Die
von außerhalb
der Vorrichtung eingesetzten Verdrahtungsplatten 3 werden
in vorgegebenen Positionen platziert und durch die Ladevorrichtung 47a der
ersten Fördereinrichtung 41 transportiert,
wobei die Fläche
mit den Lötkügelchen 7 nach oben
gerichtet ist. Diese erste Fördereinrichtung 41 dient
auch als Anordnungskammer, in welcher eine Anzahl von Verdrahtungsplatten 3 angeordnet
werden. Zum Zeitpunkt des Schnitts werden die Verdrahtungsplatten 3 durch
die Ladevorrichtung 41a einzeln den Schneideeinrichtungen
zugeführt.
Die Ladevorrichtung 41a arbeitet zweidimensional, nämlich senkrecht
und in Förderrichtung.
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Die
Position der Ladevorrichtung 41a wird durch eine auf der
Basis installierte lineare Führung (in
den Zeichnungen nicht dargestellt) reguliert. Bei dieser linearen
Führung
handelt es sich um eine handelsübliche
Linearführung,
so dass von einer Beschreibung derselben an dieser Stelle abgesehen wird.
Weiter bewegt sich beim Einsetzen von Verdrahtungsplatten 3 diese
Ladevorrichtung 41a, um andere Platten 3 auszustoßen.
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(Bearbeitungsteil 12)
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Dieser
Bearbeitungsteil 12 besteht aus einer ersten CCD-Kamera 20 und
einer zweiten CCD-Kamera 30, welche zum Positionieren der
geförderten Verdrahtungsplatten 3 auf
dem Trägertisch 21 benutzt
werden, einer ersten Schneideeinrichtung 23 und einer zweiten
Schneideeinrichtung 33 zum Unterteilen der befestigten
Verdrahtungsplatten 3, zweiten Fördereinrichtungen 42 und 43,
welche die Verdrahtungsplatten 3 von der ersten Schneideeinrichtung 23 zur
zweiten Schneideeinrichtung 33 transportieren sowie die
Platten positionieren und befestigen, Staubsammlern 24 und 34 zum
Auffangen des von der ersten und der zweiten Schneideeinrichtung 23, 33 erzeugten
Staubs, einer Reinigungseinrichtung 70 zum Reinigen der
von der zwei ten Schneideeinrichtung 33 geschnittenen Verdrahtungsplattenprodukte
usw.
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a. Trägertische 21 und 22
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Es
folgt eine Beschreibung der Trägertische 21 und 22 in
der Hauptsache mit Bezug auf 7 und 9,
wobei jedoch auch auf 4 und 5 Bezug
genommen ist. Die geförderten
Verdrahtungsplatten 3 werden auf den Trägertisch 21 abgelegt. Dieser
Trägertisch 21 besitzt
eine in Längsrichtung gesehen
gestreckte Form. Im mittleren Teil des Trägertischs 21 ist eine
Schneidenut 21a vorgesehen, die von oben nach unten verlaufend über den
gesamten Trägertisch 21 hinweg
ausgebildet ist. Diese Schneidenut 21a ermöglicht den
Durchgang eines Rotations-Schneidwerkzeugs 63. Ein Schlauch 24a ist
zum Auffangen von beim Schneiden erzeugtem Staub an das untere Ende
dieser Schneidenut 21a angeschlossen.
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Ein
Staubsammler 24 ist an der Spitze dieses Schlauchs 24a angeordnet.
Somit wird der beim Schneiden unterhalb des Trägertischs 21 anfallende staubförmige Schneidabfall über den
Schlauch 24a in den Staubsammler 24a gesaugt und
gesammelt. Weiter sind eine Anzahl kleiner Öffnungen 21b entlang
der Schneidenut 21a des Trägertischs 21 durch den
Letzteren verlaufend vorgesehen. Diese kleinen Öffnungen 21b dienen
dazu, die Verdrahtungsplatte 3 durch die Saugwirkung des
Staubsammlers 24 über
diese Löcher
hinweg auf dem Trägertisch 21 zu halten.
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Da
der beim Schneiden erzeugte Staub gleichzeitig abgesaugt wird, ist
die die Verdrahtungsplatte 3 auf dem Träger tisch 21 haltende
Saugkraft keine starke Kraft und lediglich leistungsunterstützend vorgesehen.
Um einen sicheren Halt zu gewährleisten,
erfolgt die Befestigung durch Saugwirkung über eine vom Staubsammler 24 unabhängige spezielle
Einrichtung. Im Falle relativ großer und schwerer Verdrahtungsplatten 3 ist
eine derartige Haltefunktion mittels Saugkraft nicht erforderlich.
Ein solches Verfahren ist im Falle kleiner und leichter Verdrahtungsplatten 3 wirksam.
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Vor
dem Platzieren auf den Trägertisch 21 laufen
die Verdrahtungsplatten 3 an der Unterseite der Erkennungseinrichtung,
d.h. die erste CCD-Kamera 20, vorbei. Diese erste CCD-Kamera 20 erkennt
graphisch die Positionen der Lötkügelchen 7 auf
den Verdrahtungsplatten 3 bzw. die vorher auf den Platten 3 vorgesehenen
ersten Schneidemarken 4 und bestimmt die Positionen für den Schnitt.
-
Da
das lagemäßige Verhältnis zwischen
der ersten CCD-Kamera 20 und
dem Trägertisch 21 festliegt,
erfolgt beim Auflegen der Verdrahtungsplatten 3 auf den
Trägertisch 21 betrieblich
eine genaue Positionierung relativ zum Schneidwerkzeug. Als Nächstes werden
die genau platzierten Verdrahtungsplatten 3 durch das oberhalb
der Platten in Wartestellung befindliche Halteglied 22 an
Ort und Stelle fixiert. Die Konstruktion dieses Halteglieds 22 ist ähnlich der
des Trägertischs 21,
auf dem die Verdrahtungsplatten 3 festgelegt werden, wobei
die Platten 3 zwischen dem Halteglied 22 und dem
Trägertisch 21 fixiert
werden.
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Im
Einzelnen wird das Halteglied 22 in Richtung der auf dem
Trägertisch 21 liegenden
Verdrahtungsplatte 3 abgesenkt, so dass die Platte 3 zwischen
dem Halteglied 22 und dem Trä gertisch 21 eingeklemmt
wird. Weiter ist eine Schneidenut 22a genau wie bei dem
vorbeschriebenen Trägertisch 21 in dem
Halteglied 22 vorgesehen, welche den Durchgang eines Schneidwerkzeugs
gestattet. Auf der Unterseite des Halteglieds 22 befindet
sich ein Vorsprungsteil 22b. Dieser Vorsprung 22b verhindert
ein Aufladen mit bzw. den Durchgang von elektrischem Strom und ist
aus Gummi, einem elastischen Kunstharz usw. hergestellt. Der Vorsprung 22b ist
beispielsweise durch Kleben oder dergleichen an der Unterseite des
Halteglieds 22 befestigt.
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Durch
diesen Vorsprung 22b ist ein Verwerfen der Verdrahtungsplatten 3 zum
Zeitpunkt der Befestigung unmöglich;
weiter wird ein Verstreuen von staubförmigem Schneidabfall in die
Umgebung verhindert.
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b. Erste Schneideeinrichtung 23 und
Staubsammler 24
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Es
folgt eine Beschreibung der ersten Schneideeinrichtung in der Hauptsache
mit Bezug auf 10, 11, 12, 13 und 14,
wobei jedoch auch auf 4 und 5 Bezug
genommen ist. Nach dem Klemmen und lagemäßigen Fixieren einer Verdrahtungsplatte 3 durch
das Halteglied 22 wird diese durch die erste Schneideeinrichtung 23 zerteilt.
Für die
Beschreibung dieser ersten Schneideeinrichtung 23 gilt 10.
Die Basis 60 der ersten Schneideeinrichtung 23 ist
auf dem Endbereich der ersten Fördereinrichtung 41 befestigt.
Auf dem oberen Teil der Basis 60 ist eine Führung angeordnet,
die von einem Sattel 61 der ersten Schneideeinrichtung 23 überspannt
wird und den Vorschub und Rückzug des
Sattels in vertikaler Richtung (Y) ermöglicht.
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Ein
Führungselement
(nicht dargestellt) befindet sich auch auf der seitlichen Oberfläche des Sattels 61,
wobei ein Kopfteil 62 dieses Führungselement überspannt
und so geführt
wird, dass es in der Eintragrichtung (X) vorgeschoben und zurückgezogen
werden kann. Damit ist der Kopf 62 in der hier beschriebenen
Ausführungsform
in zwei axialen Richtungen, d.h. entlang der X- und der Y-Achse,
bewegbar. Die Verdrahtungsplatten 3 werden in jeweils einer
Reihe parallel zur Ausrichtung der Z-Achse zugeführt. Nachdem die ersten Schneidepositionsmarken 4 von
der ersten CCD-Kamera erkannt worden sind und somit die Position
jeder Verdrahtungsplatte 3 bestimmt sowie die Platte 3 auf
dem Trägertisch 21 fixiert
wurde, wird die Verdrahtungsplatte 3 durch die Bewegung
des Kopfes in Richtung der X- und der Y-Achse geschnitten.
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Weiter
erfolgt die Führung
dieses Kopfes 62 in Richtung X-Achse mittels eines linearen
Lagers (nicht dargestellt). Das Gleiche gilt für die Führung des Sattels 61 in
Richtung Y-Achse
relativ zur Basis 60. Durch den Einsatz linearer Lager
wird eine problemlose Führung
mit geringer Belastung sichergestellt. Bei der hier beschriebenen
Ausführungsform werden
zwei Achsrichtungen benutzt, nämlich
die der X- und der Y-Achse, doch ist auch eine Konstruktion einsetzbar,
welche eine Bewegung in drei Achsrichtungen, d.h. entlang der X-,
der Y- und der Z-Achse, ermöglicht.
Weiter sind die für
diese Führungsoperationen
erforderlichen Antriebskörper
nicht in den Zeichnungen dargestellt, können aber in Form von Servomotoren
oder dergleichen vorgesehen werden, wobei ein geführter Antrieb über Kugelumlaufspindeln
erfolgt.
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Ein
Rotations-Schneidwerkzeug 63 ist frei drehbar in den vorbeschriebenen
Kopf 62 eingesetzt. Dieses Rotations-Schneidwerkzeug 63 ist normalerweise
ein scheibenförmiges
Schneidrad, das auf einer Spindel 62a angeordnet ist. Die
Spindel 62a ist im Kopf 62 gelagert und rotiert
mit hoher Geschwindigkeit. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform
ist der Kopf 62 außen
winkelförmig
ausgebildet.
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Durch
den Kopf 62 verlaufende Lüftungsöffnungen 62b befinden
sich in den vier Ecken des Kopfes 62. Diese Konstruktion
ermöglicht
das Absaugen des beim Schneiden anfallenden Staubs über diese Lüftungsöffnungen 62b.
Der so abgesaugte Staub wird im Staubsammler 62 aufgefangen.
Der Kopf 62 ist außen
winkelförmig,
doch können
bei einem zylindrisch ausgebildeten Kopf die den Lüftungsöffnungen 62b entsprechenden
Teile in Form von Rohren vorgesehen sein. Bei Verwendung solcher
Rohre können
diese mittels einer winkligen Trennabdeckung auf dem vorderen Teil
des Kopfes 62 gelagert sein. Hierbei lässt sich die gleiche Wirkung
erzielen wie mit einem winkligen Kopf 62. Durch diese Winkelform
wird eine leicht zu kühlende
Konstruktion bereitgestellt; außerdem
können
weitere Einrichtung an diesem Kopf angebracht werden.
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Weiter
ist das Rotations-Schneidwerkzeug 63 mittels eines Bolzens 65 über einen
Flansch 64 auf der Spindel 62a befestigt und ist
eine Werkzeugabdeckung 66 auf dem Kopf 62 angeordnet, welche
den Schneidbereich um das Schneidwerkzeug herum abdeckt (siehe 13).
Der in dieser Werkzeugabdeckung 66 anfallende Staub wird über die
Lüftungsöffnungen 62b im
Staubsammler 24 aufgefangen.
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Da
weiterhin das Rotationswerkzeug 63 mit nach unten weisendem
Blatt rotiert, ist der Schneidvorgang so beschaffen, dass der Schneidabfall
nach unten abgeführt
wird und nicht nach oben entweichen kann. Auch besteht die Gefahr,
dass beim Zurückziehen
des Werkzeugs Schneidabfall nach oben gezogen wird; um dies zu vermeiden,
wird das Werkzeug sanft im Schneidzustand zurück gezogen. Sind die Bedingungen
aber günstig
insofern, als das Werkzeug nach dem Freisetzen nach oben zurückgezogen
werden kann, so ergibt sich hierdurch eine kürzere Rückzugszeit.
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Wie
aus 13 ersichtlich, ist ein Anschlusskasten 67 am
hinteren Ende des Kopfes 62 angebracht und ein Motor 68 an
diesem Kasten 67 befestigt (siehe 10). Ein
Riemen, eine Kupplung oder dergleichen befinden sich als Motor-Anschlusselemente
im Innern des Kastens 67. Sind weiterhin Kühlrippen
außen
am Kopf 62 vorgesehen, so ergibt sich hierdurch eine Kühlwirkung
für den
Kopf 62. Eine ähnliche
Wirkung lässt
sich erzielen, wenn die Lüftungsöffnungen 62b in
Sternform 69a (siehe 14) mit
Rippen versehen sind.
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c. Zweite Fördereinrichtungen
zum Fördern,
Positionieren und Befestigen
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Es
folgt eine Beschreibung dieser Einrichtungen in der Hauptsache mit
Bezug auf 8, wobei jedoch auch auf 4 und 5 Bezug
genommen ist. Die von der ersten Schneideeinrichtung 23 zugeschnittenen
Verdrahtungsplatten 3a werden aus ihrem Befestigungszustand
gelöst
und an die zweiten Fördereinrichtungen 42 und 43 übergeben.
Diese zweiten Fördereinrichtungen 42 und 43 weisen grundsätzlich die
gleiche Konstruktion wie die erste Fördereinrichtung 41 auf.
Die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a sind lange,
schlanke streifenförmige
Teile, in welchen IC-Einheiten in Reihen angeordnet sind.
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Der
Transport zur zweiten Schneideeinrichtung 33 wird durchgeführt, während die
zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a mit Unterdruck in
einem Roboter 42a eingespannt sind. Dieser Roboter 42a arbeitet
biaxial, nämlich
in der senkrechten Richtung und in der Zufuhrrichtung. Die zugeschnittenen
Verdrahtungsplatten 3a werden eingespannt und gehoben sowie
an den Trägertisch 31 der
zweiten Schneideeinrichtung 33 übergeben.
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Bei
der hier beschriebenen Ausführungsform werden
zwei zugeschnittene Verdrahtungsplatten 3a von der zweiten
Fördereinrichtung 43 auf
den Trägertisch 31 gegeben.
Vorher haben diese zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a die
zweite CCD-Kamera 30,
d.h. die zweite Erkennungseinrichtung, passiert, so dass die Schneidepositionen
erfasst worden sind. Diese Erkennungsmethode ist ähnlich der
vorbeschriebenen; die zweiten Schneidepositionsmarken 5 werden
erfasst und es werden durch entsprechende Verarbeitung die genauen
Schneidepositionen bestimmt.
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Die
Verfahrensweise zum Befestigen in den genauen Positionen ist die
gleiche wie die zum Festklemmen durch die Halteglieder 22 auf
dem Trägertisch 21.
Die Ausrichtung des Trägertischs 31 ist
gegenüber
der Ausrichtung des Trägertischs 21 um
90° geändert. Werden
die beiden streifenförmig
zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a in ihrer Längsrichtung
auf den Trägertisch 31 gegeben
und positioniert, so fährt
ein Halteglied 32 vor und klemmt die Platten 3a.
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Der
vor diesem Trägertisch 31 liegende
Abschnitt bildet einen Hilfsträgertisch 31a.
Der Grund hierfür
ist darin zu sehen, dass der Trägertisch 31 eine
lange schlanke Einrichtung von geringer Breite ist und die zugeschnittenen
Verdrahtungsplatten 3a nicht allein aufnehmen kann, wenn
diese groß sind. Somit
ist dieser Hilfsträgertisch 31a für den Transport der
zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a vorgesehen. Wie
beim Trägertisch 21 auch
ist ein Ende eines zum Absaugen von Staub eingesetzten Schlauchs 34a am
unteren Teil des Trägertischs 31 befestigt,
um den beim Schneiden erzeugten Schneidabfall durch den Staubsammler 34 über diesen
Schlauch 34a einzufangen.
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Dieser
Staubsammler 34 ist identisch mit dem Staubsammler 24,
welcher den von der ersten Schneideeinrichtung erzeugten Schneidabfall
sammelt; beide Staubsammler nehmen den während der zwei Schneideoperationen
erzeugten Schneidabfall auf. Da kleine Öffnungen 21b (31b)
in den Trägertischen 21 (31)
vorgesehen sind, werden die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a in
der gleichen Weise wie vorbeschrieben durch Saugwirkung auf dem
Trägertisch 31 gehalten.
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c. Zweite Schneideeinrichtung
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Es
folgt eine Beaschreibung der zweiten Schneideeinrichtung in der
Hauptsache mit Bezug auf 12, wobei
jedoch auch auf 4 und 5 Bezug
genommen wird. Sind die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a durch
das Halteglied 32 auf dem Trägertisch 31 befestigt,
so werden die beiden platzierten Verdrahtungsplatten 3a gleichzeitig
von der zweiten Schneideeinrichtung 33 geschnitten. Diese
zweite Schneideeinrichtung 33 ist so angeordnet, dass ihre
Ausrichtung um 90° von
derjenigen der ersten Schneideeinrichtung abweicht, während die Grundkonstruktion
der zweiten Schneideeinrichtung 33 mit derjenigen der ersten
Schneideeinrichtung 23 identisch ist.
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Beim
Schnitt schneidet das Rotationswerkzeug die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a, indem
es die vorerwähnten
Schneidenuten 21a, 32a in deren Längsrichtung
durchfährt.
Nach Beendigung des Schnitts wird der Kopf 62 nach oben
gezogen und in seine Ausgangsposition zurück geführt. Wird die Befestigung der
zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a durch das Halteglied 32 gelöst, so werden die
zugeschnittenen Platten 3a durch die zweite Fördereinrichtung 43 nach
vorne ausgeschoben. Während
in der vorliegenden Ausführungsform
ein Verfahren beschrieben wurde, bei dem die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a in
Richtung der Schnittebene positioniert und geschnitten werden, lassen
sie sich auch in der vertikalen Richtung positionieren sowie bewegen
und schneiden.
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Der
Schneidvorgang wird so wiederholt, wobei die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3a voneinander
getrennt werden und schließlich
als Verdrahtungsplatten 3b anfallen, welche die Originalformen
der jeweiligen IC-Baueinheiten darstellen. Beim Schneiden auch durch
diese zweite Schneideeinrichtung 33 wird der Schnitt in
der gleichen Weise wiederholt wie im Falle der ersten Schneideeinrichtung 23 und
erfolgt der Schnitt durch beide Schneideeinrichtungen gleichzeitig.
Durch den gleichzeitigen Betrieb beider Schneideeinrichtungen lässt sich
die Bearbeitungszeit für
den Schnitt weitgehend verkürzen.
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d. Reinigungsvorrichtung 70
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Es
folgt eine Beschreibung der Reinigungsvorrichtung 70 in
der Hauptsache mit Bezug auf 15, 16 und 17, wobei je doch auch auf 4 und 5 Bezug
genommen ist. Die Reinigungsvorrichtung 70 umfasst eine
Bürste 71,
einen Staubsammelschlauch 72, einen Schaber 73 und
eine Abdeckung 74. Die Bürste 71 ist zylindrisch
und mit radial verlaufenden feinen Borsten versehen. Da es sich
bei dem zu reinigenden Objekt um Verdrahtungsplatten 3b handelt,
ist die Bürste 71 aus
einem weichen Material hergestellt. Das Abbürsten der Verdrahtungsplatten 3b erfolgt
durch Rotation der Bürste 71,
so dass den Platten 3b anhaftender Staub entfernt wird.
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Der
Schaber 73 ist ein kammförmiges (gabelförmiges)
Teil und kontaktiert die vorerwähnte Bürste 71 über einen
Erdleiter, so dass jede Aufladung der Bürste 71 durch statische
Elektrizität
abgeleitet wird. Es ist eine Abdeckung 74 vorgesehen, welche
die Bürste 71 und
den Schaber 73 überdeckt, wobei
an einem ihrer Enden der vorerwähnte
Staubsammelschlauch 72 befestigt ist. Dieser Staubsammelschlauch 72 dient
der Abführung
des Staubs in den Staubsammler 34 nach dem Reinigen.
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Die
in 16 dargestellte Reinigungsvorrichtung 70 weist
zwei Bürsten 71 auf,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Die Reinigungsvorrichtung 70 ist nicht
unbedingt erforderlich. Wenn Staub oder dergleichen im Schneideprozess
vollständig
entfernt wird, so dass keine Gefahr für ein Anhaften an den Verdrahtungsplatten 3 besteht, kann
dieser Reinigungsschritt entfallen.
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In
Kombination mit der Reinigungsvorrichtung 70 sind Klemmglieder 75 vorgesehen,
die zum Klemmen der von der zweiten Schneideeinrichtung 33 zugeschnittenen
Verdrahtungsplatten 3b dienen. Diese Klemmglieder sind
stangenförmig
ausgebildet und einander gegenüberliegend
angeordnet, so dass sie synchron vorgeschoben und zurückgezogen
werden können.
Die Klemmglieder 75 werden zusammenwirkend rotiert. Die
Spitzenendabschnitte der Klemmglieder 75 weisen Abflachungen 76 auf,
wobei Klauenteile in Form V-förmiger
Nuten in den Stirnbereichen der Abflachungen 76 vorgesehen
sind. Diese beiden einander zugewandten Klauenteile werden durch
ein Zylinderpaar synchron vorgeschoben und zurückgezogen.
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Die
zugeschnittenen und geförderten
Verdrahtungsplatten 3b haben eine im Wesentlichen rechteckige
Form. Die Klauenteile der Klemmglieder 75 sind so angeordnet,
dass sie einander zugewandt sind und die Endabschnitte der im Wesentlichen rechteckigen
Verdrahtungsplatten 3b einklemmen. Die Verdrahtungsplatten 3b werden
einzeln nacheinander von den Klauenteilen der Klemmglieder 75 erfasst.
Die Klemmglieder 75 mit den festgeklemmten Verdrahtungsplatten 3b werden
zwischen die beiden gegenüberliegenden
Bürsten 71 geführt. Hierbei
werden die Ober- und die Unterseite jeder Verdrahtungsplatte 3b gleichzeitig
abgebürstet.
Während
dieses Bürstschritts
werden die beiden einander gegenüberliegenden
Klemmglieder 75 in eine Halbdrehung von 180° versetzt,
so dass die Ober- und Unterseite einer jeden Verdrahtungsplatte 3b umgekehrt
werden.
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Hierdurch
wird die Oberfläche
mit den Lötkügelchen 7 nach
unten gedreht. Durch dieses Umdrehen der Verdrahtungsplatten 3b während des
Fördervorgangs
wird Zeit gespart gegenüber
dem Fall, in dem die in einer festen Position befindlichen Produkte
im Rahmen üblicher
Verfahrensweisen nachträglich
gedreht werden. Zwar wurde der Arbeitsablauf vorstehend nur für eine einzelne
Verdrahtungsplatten-Einheit 3b beschrieben, doch lässt sich
selbstverständlich
die Arbeitszeit verkürzen, wenn
mehrere Verdrahtungsplatten 3b mit dem gleichen Mechanismus
bearbeitet werden.
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(Produkt-Anordnungskasten 81)
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Hierbei
handelt es sich um eine Einrichtung, welche die fertig gereinigten
Verdrahtungsplatten 3b als IC-Baugruppen-Produkt aufnimmt.
Wenngleich in den Zeichnungen nicht dargestellt, wird die Klemmung
der Verdrahtungsplatten 3b durch die Klemmglieder 75 gelöst und werden
die Verdrahtungsplatten durch die Fördereinrichtung 80 geordnet
in den Produkt-Anordnungskasten 81 eingebracht.
Dieser Fördervorgang
wird dreidimensional durch einen Roboter der Fördereinrichtung 80 abgewickelt.
Mehrere Produkt-Aufnahmekästen 81 sind
bereitgestellt, wobei der jeweils volle Kasten ausgefördert wird;
der nächste
Produkt-Anordnungskasten wird sodann in eine vorbestimmte Position
gesetzt und es wird der gleiche Arbeitsablauf fortgesetzt.
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Nachdem
vorstehend die konstruktiven Merkmale der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurde, folgt nunmehr eine Beschreibung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise.
Eine mit nach oben weisenden Lötkügelchen 7 zugeführte Verdrahtungsplatte 3 wird
auf den Trägertisch 21 gegeben,
nachdem die Schneidepositionsmarken 4, welche die Schnittpositionen
darstellen, durch die erste CCD-Kamera 20 erkannt wurden.
Als Nächstes
wird das in einer oberen Wartestellung befindliche Halteglied 22 abgesenkt,
so dass die Verdrahtungsplatte 3 an Ort und Stelle fixiert
wird. Die Festlegung erfolgt durch den Vorsprung auf der Unterseite
des Halteglieds 22.
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Nach
erfolgter Befestigung wird die erste Schneideeinrichtung 23 durch
die Schneidenuten im Trägertisch 21 und
dem Halteglied bewegt und wird die Verdrahtungsplatte 3 in
lange, schlanke streifenförmige
Platten 3a unterteilt. Ohne jede Änderung ihrer Ausrichtung werden
die geschnittenen Verdrahtungsplatten 3a auf dem Trägertisch 31 der
zweiten Schneideeinrichtung 33 platziert, nachdem die zweiten
Schneidpositionsmarken 5 von der zweiten CCD-Kamera 30 erfasst
worden sind.
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Sodann
wird das Halteglied 32 nach unten gefahren, so dass die
geschnittenen Verdrahtungsplatten 3a an Ort und Stelle
festgelegt werden. Nach dem Befestigen werden die zugeschnittenen
Verdrahtungsplatten 3a durch die zweite Schneideeinrichtung 33 geschnitten.
Dieser Schnitt erfolgt gleichzeitig an zwei eingetragenen Streifen.
Die zugeschnittenen Verdrahtungsplatten 3b werden von den stangenförmigen Klemmgliedern 75 erfasst
und durch die Reinigungsvorrichtung geführt. Während dieses Förderschritts
werden die Verdrahtungsplatten 3b umgedreht. Schließlich werden
die Verdrahtungsplatten 3b, die gereinigt sind und deren
Oberfläche
mit den Lötkügelchen 7 nach
unten gedreht wurde, als Endprodukte von dem Produkt-Anordnungskasten
aufgenommen.
-
(Sonstige Ausführungsformen)
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(Rotierendes Schleifrad 63)
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Die
rotierenden Schleifräder 63 der
Schneideeinrichtungen wurden in der vorliegenden Ausführungsform
als scheibenförmige
Diamantwerkzeuge beschrieben, doch sind auch CBN-Schleifräder (Schleifräder aus
kubischkristallinem Bornitrid) einsetzbar, wie sie bei Schneidbearbeitungen
weitgehende Ver wendung finden. Da diese CBN-Schleifräder allgemein
bekannt sind, wird von einer Beschreibung ihrer Eigenschaften usw.
an dieser Stelle abgesehen. Diese CBN- oder Borazon-Schleifräder sind in
folgender Hinsicht wirksam einsetzbar:
Im Einzelnen sind in
den zu schneidenden Verdrahtungsplatten 3, deren Material
als Harz bezeichnet werden kann, harte Bestandteile wie Siliziumoxid oder
dergleichen einem hitzehärtbaren
Harz wie Epoxyharz oder dergleichen zugemischt. Weiter wird ein
relativ weiches Metall wie Kupfer oder dergleichen für die Verdrahtungen
verwendet. Werden solche Materialien mit einem Diamantwerkzeug geschnitten,
so lassen sich die Harzbereiche problemlos schneiden, so dass diesbezüglich kein
Problem besteht.
-
Werden
jedoch die vorerwähnten
Weichmetallbereiche geschnitten, so bilden die Spitzenenden des
Diamantblatts einen stumpfen Winkel und wird aufgrund des Schneidens
mit hoher Drehgeschwindigkeit das Blatt durch die extreme Hitze
verbrannt und abgerundet. Dies hat zur Folge, dass der Schneidewiderstand
zunimmt und die Gefahr besteht, dass wegen des niedrigen Schmelzpunkts
von Weichmetallen wie Kupfer oder dergleichen diese Weichmetalle
schmelzen und die Schleifkörner
einer Diamant-Schleifscheibe zusetzen, so dass ein Schneiden unmöglich wird.
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Borazon-Schleifscheiben
besitzen eine geringere Härte
als Diamant-Schleifscheiben, doch erfolgt im Falle der Borazon-Schleifscheiben
beim Erreichen ihrer Schleifgrenzen (Schneidgrenzen) bei einigen
Schleifkörnern
eine Selbstzerstörung
und Ablösung,
so dass diese Schleifkörner
durch frische ersetzt werden. Damit wird das Blatt ständig metabolisiert
und werden die Schleifeigenschaften erhalten. Das Ablösen von
Schleifkörnern
findet nur unter ganz bestimmten Bedingungen statt, so dass kein
Verschleiß der
Schleifscheibe entsteht.
-
Treten
also bei den Verdrahtungsplatten 3 derartige Bedingungen
ein, so lässt
sich ein konstanter Schneidezustand erhalten und ein Zusetzen durch
Weichmetalle reduzieren mit dem Ergebnis, dass die Produktqualität verbessert
wird. Unter Berücksichtigung
der jeweiligen Vorteile von Diamant- und Borazon-Schleifscheiben
ist auch der Einsatz von zusammengesetzten Werkzeugen möglich. 18 zeigt ein Beispiel eines solchen zusammengesetzten
Werkzeugs. In dieser Zeichnung sind 18(b) eine
teilweise im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht von 18(a) und 18(c) eine teilweise im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht von 18(b).
-
Diese
Schleifscheibe ist so aufgebaut, dass in einigen Bereichen des Blatts
einer Rotations-Scheidwerkzeugs 63 zahnartige Ausnehmungen (Talbereiche) 63a vorgesehen
sind. Diamant-Schleifkörner 63c und
CBN-Schleifkörner 63d werden
durch elektrolytische Abscheidung auf die Spitzenbereiche 63b des
Blatts aufgebracht. Die Mengenanteile an Diamant-Schleifkörnern 63c und
CBN-Schleifkörnern 63d sowie
die Größe der entsprechenden
Schleifkörner 63d werden
nach Erfahrung gewählt.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wurden der Anteil der CBN-Schleifkörner 63d im Bereich von
30% bis 70% und deren Größe mit der
ein- bis zweifachen Größe der Diamant-Schleifkörner gewählt; weiter
wurde die Konzentration (Dispersionsdichte) der Schleifkörner reduziert.
Hierdurch lassen sich die vorbeschriebenen Probleme ausschalten. Besonders
beim Schneiden weicher Metalle wurde Kupfer oder dergleichen, das während des
Schnitts mit den Schleifkörnern 63c verschmolzen
war, mit fortschreitendem Schneideprozess von den Spitzenbereichen 63b der
Schleifscheibe in die Ausnehmungen (Talbereiche) geschoben, wobei
es bei Erreichen der Talbereiche von der Schleifscheibe gelöst war.
-
Um
diese Wirkung zu verstärken
sollten die Spitzenbereiche 63b so eng wie möglich innerhalb des
unter dem Gesichtspunkt der Stärke
bzw. Festigkeit zulässigen
Bereichs liegen. Bei größerer Dicke der
rotierenden Schleifscheibe 63 besteht die Tendenz, dass
beim Schneiden Wärme
erzeugt wird. Ist andererseits die Dicke gering, so sind aus Erwägungen der
Festigkeit heraus Grenzen gesetzt und besteht eine Tendenz zu Rissbildungen.
Die Dicke ist mit dem für
die jeweiligen Bedingungen der zu schneidenden Verdrahtungsplatten
optimalen Wert einzustellen.
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(Vorteile der Erfindung)
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Im
Rahmen der vorstehend in ihren Einzelheiten beschriebenen vorliegenden
Erfindung sind eine Reihe von Schneidevorgängen, bei denen der Schnitt
gleichzeitig durch zwei Schneideeinrichtungen erfolgt, in einer
einzigen Vorrichtung konzentriert und Peripherieeinrichtungen vorgesehen,
so dass eine kompakte Konstruktion bereitgestellt wird. Damit ist
eine wirtschaftliche und hochwirksame Herstellung möglich.
-
Weiterhin
wird der konventionelle Schritt des Filmbondens und der Bearbeitung
in diesem Zustand überflüssig. Hierdurch
wird der zur Herstellung erforderliche Arbeitsaufwand weitgehend
reduziert. Da auch keine Reinigung mit Wasser er folgt, besteht keine
Notwendigkeit mehr für
eine zum Schutze der Umwelt erforderliche Aufbereitung des Wassers,
das Kupfer oder dergleichen enthält.
-
Außerdem besteht
bei den eingesetzten Schneidwerkzeugen keinerlei Tendenz des Zusetzens,
so dass ein langzeitiger stabiler Schneidbetrieb möglich ist
und Produkte von gleichmäßiger Qualität hergestellt
werden können.