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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Ausspritzen von Tröpfchen eines viskosen Mediums
auf ein Substrat, vorzugsweise eine elektronische Leiterplatte,
wobei die Vorrichtung eine Ausstoßkammer, die ein kleines Volumen
des Mediums vor dem Ausspritzen desselben enthält, eine Ausstoßdüse, die
mit der Ausstoßkammer
in Verbindung steht, eine Ausstoßeinrichtung, die das Medium aus
der Ausstoßkammer über die
Düse ausspritzt und
eine Zuführungseinrichtung
zum Einleiten des Mediums in die Ausstoßkammer, umfasst.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein
entsprechendes Verfahren zum Ausspritzen von Tröpfchen eines viskosen Mediums
auf ein Substrat, vorzugsweise eine elektronische Leiterplatte.
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Hintergrund
der Erfindung
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Vorrichtungen der oben erwähnten Art
sind von früher
bekannt, die ursprünglich
zum Ausspritzen kleiner Tröpfchen
einer Lötpaste,
eines elektrisch leitfähigen
Klebstoffes, eines Oberflächenmontage-Klebstoffes
oder dergleichen auf elektronische Leiterplatten verwendet werden
sollten, bevor die Bauelemente, die darauf oberflächenmontiert
werden sollten, platziert werden, die aber auch zum Zuführen anderer
viskoser Medien auf eine beliebige, geeignete Art von Substrat verwendet
werden können.
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Zum Beispiel beschreibt die Druckschrift
WO 91/12106 ein Verfahren zum schnellen Ausgeben von Tröpfchen eines
Materials wie Lötpaste
und Klebstoff auf eine elektronische Leiterplatte, wobei das Material
von einem Behälter
durch einen Einlass, mittels eines Überdrucks, zu einer Pumpenkammer eingeleitet
wird, und dann durch eine Düse,
die mit der Kammer verbunden ist, durch die schnelle Verringerung
des Volumens der Kammer mittels eines magnostriktiven Bauteils,
ausgespritzt wird.
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Ein Nachteil mit dieser Art von Verfahren zum
Bereitstellen des Materials vom Behälter zur Kammer besteht darin,
dass die Einleitung des Materials auf Grund des, unter anderem,
großen
Abstandes zwischen der Druckquelle und der Kammer und der Komprimierbarkeit
des Materials schwer zu steuern ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die
Bereitstellung einer Lösung,
die eine einfache, zuverlässige und
genauere Steuerung der Zuführung
eines viskosen Mediums zu einer Ausstoßkammer ermöglicht.
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Diese und andere Aufgaben werden
durch die Erfindung, wie sie in den begleitenden Ansprüchen definiert
ist, erfüllt.
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Daher wird gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung eine Vorrichtung von der in der Einführung erwähnten Art
bereitgestellt, wobei diese durch eine Zuführungseinrichtung gekennzeichnet
ist, die umfasst: eine Einrichtung, die einen röhrenförmigen Durchlass bildet; einen
Einlass zum Einleiten des Mediums in den röhrenförmigen Durchlass sowie einen
Auslass zum Hindurchtreten des Mediums aus dem röhrenförmigen Durchlass auf die Kammer
zu; eine drehbare Förderschnecke,
die in dem röhrenförmigen Durchlass
vorhanden ist, um bei Drehung derselben das Medium durch den röhrenförmigen Durchlass
in Richtung auf die Kammer zu zu drücken und eine Antriebseinrichtung
zum Drehen der drehbaren Förderschnecke.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren von der in der Einführung erwähnten Art
bereitgestellt, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet
wird: Zuführen des
Mediums aus einem Behälter
zum Zuführen
von viskosem Medium zu einer Ausstoßkammer unter Verwendung einer
drehbaren Förderschnecke;
und Ausspritzen des Mediums aus der Ausstoßkammer in Form von Tröpfchen.
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Es muss angemerkt werden, dass sich
die Ausstoßeinrichtung,
wie sie in dieser Anmeldung verwendet wird, auf die Einrichtung
bezieht, die auf die rasche Verringerung der Ausstoßkammer
zum Bewirken des Ausspritzens der Tröpfchen des viskosen Mediums
einwirkt. Das Ausspritzen der Tröpfchen wird
völlig
getrennt von der Drehbewegung der Förderschnecke erreicht, wobei
die Drehbewegung das Einleiten des Mediums in die Ausstoßkammer
bewirkt.
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Für
die Zwecke dieser Anmeldung muss darüber hinaus angemerkt werden,
dass der Begriff „viskoses
Medium" als Lötpaste,
Flussmittel, Klebstoff, leitfähiger
Klebstoff oder jede andere Art von Medium, das zum Befestigen eines
Bauelements auf einem Substrat verwendet wird, oder Widerstandspaste
interpretiert werden sollte; und dass der Begriff „Substrat"
als eine gedruckte Leiterplatte (PCB), ein Substrat für Ball Grid
Arrays (BGA), Chip Scale Fackages (CSP), Quad Flat Packages (QFP)
und Flip-Chips oder dergleichen interpretiert werden sollte. Es
muss außerdem
angemerkt werden, dass der Begriff „Ausspritzen" als ein kontaktloser,
ausgebender Prozess interpretiert werden sollte, der eine Fluiddüse nutzt,
um Tröpfchen
aus einem viskosen Medium zu bilden und von einer Strahldüse auf ein
Substrat zu schießen,
im Gegensatz zu einem kontaktierenden Abgabeprozess, wie die „Fluid-Benetzung", die
den Vorgang des Verlassens des viskosen Mediums von der Ausgabespitze
darstellt, das Substrat kontaktiert und darauf haftet und auf dem
Substrat verbleibt, wenn die Ausgabespitze weggezogen wird.
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Somit basiert die Erfindung auf der
Idee, eine drehbare Förderschnecke
zum Einleiten des viskosen Mediums in die Ausstoßkammer zu verwenden. Die Anwendung
einer solchen drehbaren Förderschnecke
macht es möglich,
das Einleiten des viskosen Mediums in die Ausstoßkammer in einer vorteilhaft
genauen, schnellen und einfachen Weise zu steuern. Selbstverständlich wird
sich die Drehbewegung der drehbaren Förderschnecke unmittelbar auf das
Verhalten des viskosen Mediums am Ausgangsende der drehbaren Förderschnecke
nahe der Ausstoßkammer
auswirken, wobei sich die Steuerung einer Druckvorrichtung nach
dem Stand der Technik auf die Ausstoßkammer erst nach dem Ablaufen
einer bestimmten Zeitverzögerung
auswirkt, die durch die Zeit vorgegeben wird, die eine Druckwelle
benötigt,
um sich durch das Medium von der Druckvorrichtung bis zur Kammer
zu bewegen. Die Verwendung der drehbaren-Förderschnecke macht es sogar
möglich,
das viskose Medium teilweise von der Ausstoßkammer zurückzuziehen, indem die Drehrichtung
der Förderschnecke
umgekehrt wird. Entsprechend der Erfindung nimmt das Volumen, in
dem die Komprimierbarkeit des viskosen Mediums eine negative Auswirkung
aufweisen kann, beträchtlich
ab und begrenzt damit die negativen Auswirkungen, die durch die
Komprimierbarkeit verursacht werden.
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In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden,
dass die Verwendung einer drehbaren Schnecke an sich bekannt ist,
wie zum Beispiel in der Druckschrift WO 97/19327 als eine Bohrschnecke und
in Druckschrift
US 5 564 606 als
eine Förderschnecke
offenbart, zum Durchführen
der Ausgabe von Lötpaste
auf eine elektronische Leiterplatte mittels der sogenannten „Fluid-Benetzung",
wie oben beschrieben, wobei das viskose Medium einen Kontakt mit
der elektronischen Leiterplatte herstellt, während das Medium noch mit der
Düse verbunden
ist. Eine solche „Fluid-Benetzung"
ist für
das Ausspritzen, wie oben definiert, oder sogar ein schnelles Ausgeben
der Lötpaste
auf eine elektronische Leiterplatte nicht ausgelegt.
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Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung weist zumindest ein innerer Teil der Vorrichtung,
die einen röhrenförmigen Durchlass bildet,
elastische oder federnde Eigenschaften auf. Eine Schwierigkeit bei
der Verwendung einer drehbaren Förderschnecke,
um z. B. Lötpaste
zu übertragen,
ist es, dass die Kugeln oder Teilchen des Lötmaterials, die in der Lötpaste verteilt
sind, durch die Wirkung der Gänge
der drehbaren Förderschnecke
gegen den umgebenden röhrenförmigen Durchlass,
negativ verschmiert oder dergleichen werden können. Es wurde überraschenderweise
herausgefunden, dass solche negativen Auswirkungen verringert oder sogar
beseitigt werden können,
wenn die Wände,
die die drehbare Förderschnecke
umgeben, und im Allgemeinen einen Gleitkontakt mit deren Gängen herstellen,
federnd gefertigt wurden. Gemäß eines
Ausführungsbeispiels
wird dieses durch die Bereitstellung einer röhrenförmigen Hülse aus Elastomer verwirklicht,
die zumindest einen Teil der drehbaren Förderschnecke umgibt. Entsprechend
einer weiteren Alternative, ist eine Anordnung von O-Ringen vorgesehen,
die zumindest einen Teil der drehbaren Förderschnecke umgeben, um den
röhrenförmigen Durchlass
zu bilden. Selbstverständlich
werden dieses Ausführungsbeispiel
und diese Alternativen besonders bevorzugt, wenn die Erfindung zur
Zuführung
von Lötpaste
verwendet wird. Darüber
hinaus könnte
das Bereitstellen einer drehbaren Förderschnecke mit den Merkmalen
entsprechend dieses besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels vorteilhafterweise
auch in einer Ausgabevorrichtung einer allgemeinen Art zum Einleiten
eines viskosen Mediums an eine Ausgabestelle in der Ausgabevorrichtung
für das
nachfolgende Ausgeben von der Ausgabestelle auf ein geeignetes Substrat
verwendet werden. Stellt man die umgebenden Wände federnd her, hat man außerdem die
vorteilhafte Wirkung, größere Fertigungstoleranzen
zu ermöglichen.
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Typischerweise wird das Medium von
einem Behälter
zur Zufuhr von viskosem Medium bereitgestellt, der mit dem Einlass
zur drehbaren Förderschnecke
in Verbindung steht, um das Medium mit einer Quelle auszustatten.
Entsprechend eines bevorzugten Ausführungsbeispiels wird von dem
Zuführungsbehälter ein
Druck auf das Medium ausgeübt, wobei
der Druck hoch genug ist, um einen im Wesentlichen leerraumfreien
Zustand in dem röhrenförmigen Durchlass
zu gewährleisten,
und niedrig genug ist, um das Medium nicht über die durch die drehbare
Förderschnecke
erzeugte Förderwirkung
hinaus durch den röhrenförmigen Durchlass
zu drücken.
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Wie weiter unten mit Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen entsprechend eines Ausführungsbeispiels beschrieben
wird, sind der röhrenförmige Durchlass
und die drehbare Förderschnecke
koaxial mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der Ausstoßvorrichtung
angeordnet und, entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels, sind der röhrenförmige Durchlass
und die drehbare Förderschnecke angeordnet,
um das Medium in einem Winkel mit Bezug auf die Bewegungsrichtung
der Ausstoßvorrichtung zuzuführen. Vorteile
der erstgenannten Alternative sind, dass typischerweise eine kompaktere,
integrierte und weniger massige Anordnung erreicht wird, und dass
es leichter ist, für
eine genügende
Abdichtung zu sorgen, während
es ein Vorteil der letzteren Alternative ist, dass typischerweise
ein mehr getrenntes System erreicht wird, das leichter auseinander
zunehmen und zu reinigen ist. Außerdem kann in der erstgenannten
Alternative ein Endteil der drehbaren Förderschnecke einen Kolbenstößel definieren,
der eine Wand der Ausstoßkammer
bildet.
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Gemäß eines weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung wird das Medium vom Ausgangsende des röhrenförmigen Durchlasses durch
einen Kanal eingeleitet, der in einem Kolbenstößel angeordnet ist, der eine
Wand der Ausstoßkammer
definiert. Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil des Kanals am Ende
des der Ausstoßkammer zugewandten
Kolbenstößels koaxial
mit Bezug auf den Kolbenstößel angeordnet.
Wenn das Volumen der Ausstoßkammer
rasch verringert wird, wird das darin enthaltene Medium sowohl durch
die Ausstoßdüse ausgestoßen als
auch nach hinten in Richtung der drehbaren Förderschnecke gedrückt. Diese
entgegengesetzten Wirkungen hängen
unter anderem vom Strömungswiderstand
in der rückwärtigen Richtung
ab. Wenn das Medium mit Bezug auf den Kolben seitlich zur Ausstoßkammer
gerichtet wird, wird der Strömungswiderstand
variieren, indem der Abstand zwischen dem Kolben und der Düse verändert wird
und damit hohe Anforderungen an die Konstruktionstoleranzen dieses
Abstandes stellt. Gemäß des Ausführungsbeispiels,
in dem ein Kanal, der zur Ausstoßkammer führt, im Kolbenstößel angeordnet
ist, wird der Strömungswiderstand
in die rückwärtige Richtung
vom Abstand zwischen dem Kolbenstößel und der Düse unabhängig sein,
wobei es damit einfacher wird, den Ausstoßvorgang zu steuern.
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Es wird verständlich, dass die drehbare Förderschnecke
der Erfindung in vielen verschiedenen Arten gebildet werden kann.
Die vorzuziehenden Ergebnisse wurden jedoch mit der Verwendung einer doppelgängigen Schnecke
erzielt.
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Darüber hinaus bildet die Förderschnecke gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ein Konstruktionselement, das von der Ausstoßvorrichtung
getrennt ist. Gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung wird die Förderschnecke
außerdem
für den
Ausstoß des
viskosen Mediums verwendet, d. h. in der Ausstoßvorrichtung komprimiert, zum
Beispiel als bewegliches Ausstoßelement,
oder als starres Element, das ein Gegenhalten für den Ausstoß bewirkt.
Es muss jedoch angemerkt werden, dass, selbst obwohl die Förderschnecke
in den Ausstoß des
viskosen Mediums einbezogen ist, die Drehbewegung der Förderschnecke
ist es nicht.
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Wie weiter unten mit Bezug zu den
Zeichnungen beschrieben wird, wird das Medium vorzugsweise von der
Ausstoßdüse durch
die schnelle Betätigung
eines magnetostriktiven, piezoelektrischen, elektrostriktiven, elektromagnetischen
oder eines Stellteils aus einer Formgedächtnislegierung ausgestoßen.
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Die oben erwähnten und andere Ausführungsformen,
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
von deren veranschaulichenden Ausführungsbeispielen detaillierter
verständlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Veranschaulichende Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden unten mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen zeigen:
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1a eine
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung;
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1b eine
vergrößerte Darstellung
eines mittleren Teiles der in 1a gezeigten
Schnittdarstellung;
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1c eine
vergrößerte Darstellung
eines alternativen Ausführungsbeispiels
eines mittleren Teiles der in 1a gezeigten
Schnittdarstellung;
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2a eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung;
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2b eine
vergrößerte Darstellung
eines mittleren Teiles der in 2a gezeigten
Schnittdarstellung; und
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2c eine
vergrößerte Darstellung
eines alternativen Ausführungsbeispiels
des mittleren Teiles der in 2a gezeigten
Schnittdarstellung;
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zum Ausspritzen einer Lötpaste
gemäß der Erfindung
wird nun mit Bezug auf 1a, 1b und 1c beschrieben.
Die Vorrichtung zum Ausspritzen einer Lötpaste umfasst ein piezoelektrisches
Stellteil 20, das enthält:
eine Stellteilhalterung 21; einen Satz piezoelektrischer
Scheiben, die einen piezoelektrischen Stapel 22 bilden,
der starr mit der Stellteilhalterung 21 verbunden ist;
ein Stellteilgehäuse 23,
das ebenfalls mit der Stellteilhalterung 21 fest verbunden ist
und den piezoelektrischen Stapel 2,2 umgibt; eine Stellteilkontermutter 24,
die mit dem Ende des gegenüber
der Stellteilhalterung 21 befindlichen Stellteilgehäuses 23 fest
verbunden ist; einen Kolbenstößel 25,
der starr mit dem Ende des gegenüber
der Stellteilhalterung 21 befindlichen piezoelektrischen Stapels 22 verbunden
ist und der axial beweglich ist, während er sich verschiebbar
durch eine Bohrung in der Kontermutter 24 erstreckt und
Tellerfedern 26, die zum federnden Ausgleichen des Kolbenstößels 25 gegen
die Stellteilkontermutter 24 angeordnet sind, um eine Vorspannung
für das
Stellteil zu bewirken. Eine schematisch dargestellte Ausstoßsteuereinheit 27 ist
vorgesehen, um eine Antriebsspannung intermittierend an den piezoelektrischen
Stapel 22 anzulegen, die dabei dessen intermittierendes
Ausdehnen und damit eine Hin- und Herbewegung des Kolbenstößels mit
Bezug zum Stellteilgehäuse 23 und
der Kontermutter 24 entsprechend den Druckdaten des Lötmusters
bewirkt.
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Das piezoelektrische Stellteil 20 ist
fest mit einem Lötausstoßgehäuse 30 mit
einer Durchbohrung 31 verbunden, die sich durch das Lötausstoßgehäuse 30 erstreckt
und mit einer temperaturgesteuerten Hülle 32, einer Buchse 33,
einer Dichtung 34 und einer Düsenplatte 35, die
durch eine Düsenstützscheibe 38 befestigt
ist und eine Ausstoßdüse 36 aufweist,
um wirksam gegen eine elektronische Leiterplatte (nicht dargestellt)
gerichtet zu werden, auf die kleine Tröpfchen der Lötpaste ausgespritzt
werden sollen, versehen ist. Der Kolbenstößel 25 umfasst einen
Kolbenteil, der sich verschiebbar und axial beweglich durch die
Bohrung 31 erstreckt, wobei eine Stirnfläche des
Kolbenteiles des Kolbenstößels 25 nahe
an der Düsenplatte 35 angeordnet
ist. Eine Ausstoßkammer 37 wird
durch die Form der Stirnfläche
des Kolbenstößels 25,
der Dichtung 34 und der Düsenplatte 35 definiert.
Die axiale Bewegung des Kolbenstößels 25 in
Richtung der Düsenplatte 35,
die durch das intermittierende Ausdehnen des piezoelektrischen Stapels 22 bewirkt
wird, verursacht ein schnelles Abnehmen des Volumens der Kammer 37 und
damit eine schnelle Druckregelung und ein Ausspritzen durch die
Ausstoßdüse 36 der
ganzen in der Kammer 37 enthaltenen Lötpaste.
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Die Lötpaste wird der Kammer 37 von
einem schematisch dargestellten Zuführungsbehälter 40 über eine
Zuführungsvorrichtung
zugeführt,
wobei die Zuführungsvorrichtung
einen elektrischen Motor 41 umfasst, der starr mit dem
Lötausstoßgehäuse 30 über die
Motorhalterung 46 verbunden ist und der Motor 41 eine
Motorwelle 42 aufweist, die teilweise in einer röhrenförmigen Bohrung 44 mit
einem Einlass 54 und einem Auslass 53 angeordnet
ist und sich durch die Motorhalterung 46 und das Lötausstoßgehäuse 30 erstreckt
und am Auslass 53 mit der Durchgangsbohrung 31 in
Verbindung steht. Ein Endteil der Motorwelle 42 bildet
eine drehbare Förderschnecke 43,
die in dem Teil der röhrenförmigen Bohrung 44, die
im Lötausstoßgehäuse definiert
ist, und koaxial mit ihr angeordnet ist. Ein wesentlicher Teil der
drehbaren Förderschnecke 43 ist
von einer Anordnung federnder O-Ringe aus Elastomer umgeben, die
koaxial damit in der röhrenförmigen Bohrung 44 angeordnet
sind, wobei die Gänge
der drehbaren Förderschnecke 43 einen
Gleitkontakt mit der innersten Fläche der O-Ringe 45 herstellen.
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Um einen Druck auf die im Zuführungsbehälter 40 enthaltene
Lötpaste
auszuüben,
wird eine schematisch dargestellte Druckregelungspumpe 49 angeordnet,
die dabei die Lötpaste
vom Behälter 40 durch
eine schematisch dargestellte Leitung in einen Einlassanschluss 47 einleitet,
der mit der röhrenförmigen Bohrung 44 in
Verbindung steht und in der Motorhalterung 46 zwischen
der drehbaren Förderschnecke 43 und
dem elektrischen Motor 41 angeordnet ist. Ein schematisch
dargestelltes Zuführungssteuerbauteil 48 liefert
ein elektronisches Steuersignal an den elektrischen Motor 41,
dabei bewirkend, dass sich die Motorwelle 42 und damit
die drehbare Förderschnecke 43 in
einem gewünschten
Winkel oder mit einer gewünschten
Umdrehungszahl dreht. Die zwischen den Gängen der drehbaren Förderschnecke 43 und
der inneren Fläche
der O-Ringe 45 eingelagerte Lötpaste bewegt sich dann entsprechend
der Drehbewegung der Motorwelle 42 vom Einlassanschluss 47 über den
Einlass 54 zur Durchbohrung 31. Der von der Druckregelungspumpe 49 bereitgestellte
Druck ist hoch genug, um einen im Wesentlichen leerraumfreien Zustand
in dem röhrenförmigen Durchlass
zu gewährleisten,
und ist niedrig genug, um das Medium nicht über die durch die drehbare
Förderschnecke 43 erzeugte
Förderwirkung
hinaus durch den röhrenförmigen Durchlass
zu drücken.
Die Lötpaste
wird dann von Auslass 53 der röhrenförmigen Bohrung 44 über den
Kanal 39, der im Kolbenteil des Kolbenstößels 25 angeordnet
ist, in die Kammer 37 eingeleitet, wobei der Kanal einen ersten
Teil aufweist, der sich senkrecht zu dem Kolbenstößel erstreckt
und mit der röhrenförmigen Bohrung 44 in
Verbindung steht und einen zweiten Teil, der sich koaxial mit und
in dem Kolbenstößel 25 vom ersten
Teil bis zur Stirnfläche
des Kolbenstößels 25 erstreckt
und der Ausstoßkammer 37 zugewandt
ist.
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Im Betriebszustand wird daher die
Lötpaste vom
Zuführungsbehälter 40 der
Ausstoßkammer 37 durch
die röhrenförmige Bohrung 44 und
dem Kanal 39 durch die Betätigung der drehbaren Förderschnecke 43 zugeführt. Die
Lötpaste
wird dann von der Ausstoßkammer 37 durch
die Ausstoßdüse 36 in Richtung
der elektronischen Leiterplatte (nicht dargestellt) durch die schnelle
Betätigung
des Kolbenstößels 25 ausgespritzt.
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In dem in 1c gezeigten,
alternativen Ausführungsbeispiel
ist an Stelle der Verwendung einer Anordnung von O-Ringen 45,
wie in dem in 1b gezeigten Ausführungsbeispiel,
eine Hülse 45a aus
Elastomer vorgesehen, um die drehbare Förderschnecke 43 zu
umgeben.
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Es wird jetzt ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Ausspritzvorrichtung für
Lötpaste
entsprechend der Erfindung mit Bezug zu den 2a, 2b und 2c beschrieben.
Die Ausspritzvorrichtung für
Lötpaste
in 2a und 2b umfasst ein piezoelektrisches
Stellteil 120, das enthält:
eine Stellteilhalterung 121 mit einem Basisteil 121a und
einem Zylinderteil 121b, wobei sich der Zylinderteil 121b im
Wesentlichen senkrecht zum Basisteil erstreckt; einen Kolbenstößel 125,
der mit der Stirnfläche
des Zylinderteiles 121b gegenüber dem Basisteil 121a der
Stellteilhalterung 121 starr verbunden ist; einen Satz
piezoelektrischer Scheiben, die einen hohlen piezoelektrischen Stapel 122 bilden,
der starr mit dem Basisteil 121a der Stellteilhalterung 121 verbunden
ist und der mit dessen Zylinderteil 121b koaxial ist und
ihn umgibt; ein Stellteilgehäuse 123,
das ebenfalls starr mit der Stellteilhalterung 121 verbunden
ist und den piezoelektrischen Stapel 122 umgibt; eine Stellteilkontermutter 124,
die starr mit dem Stellteilgehäuse 123 verbunden
ist; eine Düsenhalterbaugruppe 129,
die starr mit dem piezoelektrischen Stapel 122 verbunden
ist und sich verschiebbar durch eine Bohrung in der Stellteilkontermutter 124 erstreckt;
Tellerfedern 126, die vorgesehen sind, um die Düsenhalterbaugruppe 129 gegen
die Stellteilkontermutter 124 federnd auszugleichen, um
eine Vorspannung für
das Stellteil zu bewirken; eine O-Ringdichtung 134 und
eine Düsenplatte 135 mit
einer Ausstoßdüse 136,
um wirksam gegen die elektronische Leiterplatte (nicht dargestellt)
gerichtet zu werden, auf die kleine Tröpfchen der Lötpaste ausgespritzt
werden sollen. Eine schematisch dargestellte Ausstoßsteuereinheit 127 ist
vorgesehen, um den piezoelektrischen Stapel 122 intermittierend
zu entladen, dabei deren intermittierendes Zusammenziehen und damit
eine Hin- und Herbewegung der Düsenhalterbaugruppe 129 und
der Düsenplatte 135 mit
Bezug zur Stellteilhalterung 121, dem Gehäuse 123,
der Kontermutter 124 und dem Kolbenstößel 125 entsprechend
den Druckdaten des Lötmusters
zu bewirken.
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Durch die Form der Stirnfläche des
Kolbenstößels 125 und
der Düsenplatte 135 wird
eine Ausstoßkammer 137 definiert.
Die axiale Bewegung der Düsenplatte 135 zum
Kolbenstößel 125 hin,
wobei die Bewegung durch das intermittierende Zusammenziehen des
piezoelektrischen Stapels 122 bewirkt wird, verursacht
ein schnelles Abnehmen des Volumens der Kammer 137 und
damit eine Druckregelung und ein Ausspritzen der in der Kammer 137 enthaltenen
Lötpaste
durch die Ausstoßdüse 136.
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Die Ausspritzvorrichtung für Lötpaste in 2a und 2b umfasst außerdem einen elektrischen Motor 141,
der starr mit dem Basisteil 121a der Stellteilhalterung 121 verbunden
ist, wobei der Motor 141 eine teilweise hohle Motorwelle 142 aufweist
und ein Teil der Welle sich durch die röhrenförmige Bohrung 144 erstreckt,
die durch die innere Wandfläche
des Zylinderteiles 121b der Stellteilhalterung 121 ausgebildet
ist und einen Einlass 154 und einen Auslass 153 aufweist.
Ein Endteil der Motorwelle 142 bildet eine drehbare Förderschnecke 143,
die in und koaxial mit dem Teil der röhrenförmigen Bohrung 144 angeordnet
ist, die durch den Zylinderteil 121b der Stellteilhalterung 121 gebildet
wird. Die drehbare Förderschnecke 143 wird
von einer Anordnung federnder O-Ringe 145 aus Elastomer
umgeben, die koaxial mit ihr in der röhrenförmigen Bohrung 144 angeordnet ist,
wobei die Gänge
der drehbaren Förderschnecke 143 einen
Gleitkontakt mit der innersten Fläche der O-Ringe 145 herstellen.
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Die Lötpaste wird der Ausstoßkammer 137 von
einem Zuführungsbehälter 140 durch
ein Zuführungsrohr 150 in
ein hohles Inneres 151 der Motorwelle 142 und
dann durch Einleitungsanschlüsse 152 zugeführt, die
in der Welle 142 angeordnet sind und sich vom hohlen Inneren 151 zu
dessen Äußeren an einer
Stelle nahe am Einleitungseinlassende der drehbaren Förderschnecke 143,
d. h. nahe am Einlass 154 erstrecken. Die Drehung der drehbaren
Förderschnecke 143 befördert dann
die Lötpaste
zu deren Auslassende, an dem die Lötpaste durch einen Kanal 139 durch
den Kolbenstößel 125 zur
Kammer 137 gedrückt
wird Um einen Druck auf die im Zuführungsbehälter 140 enthaltene
Lötpaste
auszuüben, wird
eine schematisch dargestellte Druckregelungspumpe 149 angeordnet,
die dabei die Lötpaste zwingt,
sich vom Behälter 140 zur
drehbaren Förderschnecke 143 zu
bewegen. Eine schematisch dargestellte Zuführungssteuereinheit 148 liefert
ein elektronisches Steuersignal an den elektrischen Motor 141, dabei
bewirkend, dass sich die Motorwelle 142 und damit die drehbare
Förderschnecke 143 in
einem gewünschten
Winkel oder mit einer gewünschten
Umdrehungszahl dreht. Die zwischen den Gängen der drehbaren Förderschnecke 143 und
der inneren Fläche
der O-Ringe 145 eingelagerte Lötpaste bewegt sich dann entsprechend
der Drehbewegung der Motorwelle 142 von den Einleitungsanschlüssen 152 am Eingangsende
der drehbaren Förderschnecke 143 zur
Kammer 137.
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Im Betriebszustand wird daher die
Lötpaste vom
Zuführungsbehälter 140 über die
Motorwelle 142 und die röhrenförmige Bohrung 144,
die durch den Zylinderteil 121b der Stellteilhalterung 121 ausgebildet
ist, der Ausstoßkammer 137 durch
die Wirkung der drehbaren Förderschnecke 143 zugeführt. Die
Lötpaste
wird dann von der Ausstoßkammer 137 über die
Ausstoßdüse 136 zur
elektronischen Leiterplatte (nicht dargestellt) durch die schnelle
Betätigung
des piezoelektrischen Stapels 122 und damit der Düsenhalterbaugruppe 129 ausgespritzt.
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Mit Bezug zu 2c, die ein alternatives Ausführungsbeispiel
des Mittelteils des in 2a gezeigten
Ausführungsbeispiels
veranschaulicht, wird anstatt der Verwendung eines einzelnen Kolbenstößelelements,
wie dem Kolbenstößel 125 in 2a, das Kolbenstößelelement
durch einen Endteil 143a der drehbaren Förderschnecke 143 gebildet,
d. h. die drehbare Förderschnecke
und der Kolbenstößel sind in
der Form eines einzigen Bauelementes angeordnet.
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In 2c wird
die Anordnung von O-Ringen 145 (oder zum Beispiel eine
Hülse aus
Elastomer von der Art, wie in 1c gezeigt),
die die Förderschnecke 143 umgeben durch
eine O-Ringhalterung 121c, die eine Verlängerung
des Zylinderteiles 121b der Stellteilhalterung 121 bildet
und an ihr befestigt ist, an Ort und Stelle gehalten. Die O-Ringhalterung 121c bewirkt
außerdem
eine Vorspannung für
das Stellteil über
die Tellerfeder 126a und einer Endplatte 129a.
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Die Düsenplatte 135 wird
durch die Düsenhalterung 129b gehalten;
die an der Endplatte 129a befestigt ist. Die Passringe 126c, 126d sind
vorgesehen, um die Unterschiede der Stellteillängen auszugleichen, die Vorspannung
zu regulieren und den Abstand vom Ende der Förderschnecke 143 zur
Düsenplatte 135 zu
regulieren.
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Die Düse wird durch eine weitere
Tellerfeder 126b über
die Buchse 126e, die den überstehenden Teil der Förderschnecke 143 umgibt,
gegen eine Düsenhalterung 129b gepresst.
Diese Buchse 126e ist auch angeordnet, um einen Austritt
von der Ausstoßkammer 137 zu
verhindern. Außerdem
ist eine O-Ringdichtung 134a angeordnet, um einen Austritt zu
verhindern.
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Die Lötpaste wird damit durch die
Einleitungsanschlüsse 152 zugeführt und
wird durch die Drehbewegung der drehbaren Förderschnecke 143 befördert. Am
Ausgangsende der Gänge
der Förderschnecke 143 gibt
es eine radiale Öffnung
in der Schnecke, die zu einem axialen Kanal 139 im überstehenden
Teil der Schnecke führt.
Durch diesen Kanal wird die Lötpaste
der Ausstoßkammer 137 zugeführt.
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Da diese und andere Einzelheiten
des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels
bereits mit Bezug auf gleichartige Einzelheiten in 2a und 2b beschrieben
wurden, wird eine weitere Beschreibung von Aufbau und Wirkungsweise
des Ausführungsbeispiels
von 2c unterlassen und
von Fachleuten leicht verstanden.
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Wenn auch die Erfindung mittels veranschaulichender
Ausführungsbeispiele
davon beschrieben wurde, können Änderungen,
Modifikationen und Kombinationen davon, wie sie von Fachleuten verstanden
werden, innerhalb des Rahmens der Erfindung, der in den begleitenden
Ansprüchen
definiert ist, vorgenommen werden. Zum Beispiel können, auch
wenn es der Kolbenstößel ist,
der das bewegliche Ausstoßelement
in 1a–1c bildet,
wobei in 2a–2c die
Düsenanordnung
das bewegliche Ausstoßelement
bildet, entgegengesetzte Ausführungsbeispiele,
obwohl nicht dargestellt, bereits im Rahmen der Erfindung realisiert
und enthalten sein.