DE69911736T2

DE69911736T2 - Bestückungsautomat mit düsen von unterschiedlichen längen

Info

Publication number: DE69911736T2
Application number: DE69911736T
Authority: DE
Inventors: B. Leopold VAN DE VALL; A. Rudolf BORN
Original assignee: Assembleon BV
Current assignee: Assembleon BV
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: DE69911736D1; EP1044590B9; EP1044590B1; WO2000007422A1; EP1044590A1; US6701610B1; JP4257031B2; JP2002521853A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Bestückungsautomaten, wie diese in einem Herstellungskontext zum Bestücken einer Printplatte mit Bauelementen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Zunahme der Bauelemente, die in einem einzigen Bestückungszyklus aufgenommen und platziert werden können.
Zur Zeit gibt es viele Typen von Bestückungsmaschinen. Einige haben einen einzelnen Bestückungskopf und andere haben mehrere Bestückungsköpfe. Die Bestückungsköpfe können in einer Turmkonfiguration oder in einer Linienaufstellung vorgesehen sein, siehe beispielsweise US-A-4794689 und EP-A-0578136). Die Turmkonfiguration umfasst typischerweise mehrere Köpfe, die in einem Kreis gegliedert sind.
Die Maschine "Philips Topaz" ist eine Bestückungsmaschine mit acht Bestückungsköpfen, die in einem Träger vorgesehen sind. Die Bestückungsköpfe stehen in einem Abstand von 16 mm auseinander. Jeder Bestückungskopf umfasst eine Düse zum Festhalten eines Bauelementes durch Ansaugen.
Die Standard-Topaz kann in einem Bestückungszyklus acht kleine Bauelemente von der Aufnahmestelle an die Platzierungsstelle bringen mit einer Belastung von acht Bauelementen je Träger. Dazu ist ein "großer" Teil ein Teil, von dem wenigstens eine horizontale Abmessung größer ist als 12 mm. Wenn große Bauelemente gedreht werden m sie zu platzieren, oder wenn große Bauelemente in allen horizontalen Richtungen größer sind als 12 mm, entsteht ein Problem. Zwei derartige Bauelemente können nicht auf benachbarte Düsen platziert werden, ohne dass zwischen denselben ein Zusammenstoß auftritt.
Bauelemente, die größer sind als 12 mm umfassen DRAM-Chips, die üblicherweise für SIMM (Single In-Line Memory Modules) Platten verwendet werden. Solche Chips sind üblicherweise 18–22 mm in deren größeren horizontalen Abmessung. 1 zeigt eine typische Anordnung von DRAM-Chips, wie diese von dem Hersteller herrühren. Die Chips 102 gelangen gegliedert wie Schokoladenplätzchen in einer Ablage 103. Deren erster Stift 101 hat eine bekannte Orientierung in der Ablage, wobei alle Chips in derselben Richtung orientiert sind.
Die SIMM-Platte 201, die mit den DRAM-Chips bestückt werden soll, ist im Allgemeinen länglich, wie in 2 dargestellt. Je nach dem Layout des Entwerfers der Printplatte können die Chips 102 bei der Bestückung jede beliebige Orientierung haben. So kann beispielsweise ein Chip um 90 Grad gedreht werden, wie bei 202 dargestellt, oder um 270 Grad, wie bei 203 dargestellt. Die Stifte 101 sind dargestellt mit ihren verschiedenen Positionen abhängig von der Platzierung deren betreffenden Chips auf der Printplatte.
Wenn solche größeren Bauelemente angeordnet werden müssen, benutzt der Printplatten-Hersteller zur Zeit nur abwechselnde Köpfe an einer Maschine mit einer Trägerkonfiguration um die Drehung zu ermöglichen, die erforderlich ist für das Layout, wie in 2 dargestellt. 3 zeigt eine bekannte Träger-Bestückungsmaschine 301 mit 8 Düsen 302, wie die Philips-Topaz. Wenn die größeren Chips 102 getragen werden, sind die Hälfte der Düsen leer. Wenn nur abwechselnde Köpfe verwendet werden, wird eine achtköpfige Trägermaschine nicht effektiver als eine vierköpfige Maschine. Die verbesserte Bestückungsgeschwindigkeit, die bei einer achtköpfigen Maschine im Vergleich zu einer vierköpfigen Maschine erwartet werden kann geht dann verloren.
Vergrößerung aber des Raums zwischen acht Köpfen ist aber keine gute Option, weil dann die Bestückungseffizienz für kleinere Bauelemente verloren gehen würde und ein viel größerer und kostspieliger Entwurf erforderlich wäre, damit alle Köpfe alle Bestückungsplätze erreichen können.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bestückungsmaschine mit einer Trägerkonfiguration zu schaffen zum Anbringen großer sowie kleiner elektronischer Bauelemente an allen beliebigen Bestückungsplätzen gleichzeitig.
Diese Aufgabe wird erfüllt durch ein Verfahren zum Tragen von Bauelementen, die auf einer Printplatte angebracht werden sollen, wobei das Verfahren das Durchführen der nachfolgenden Verfahrensschritte an der Bestückungsmaschine umfasst:

a) das Aufnehmen des ersten und des zweiten Bauelementes unter Verwendung eines ersten bzw. eines zweiten Kopfes, wobei die genannten Köpfe in einem Träger vorgesehen sind und betreffende Düsen unterschiedlicher Länge aufweisen,
b) das Tragen des ersten und des zweiten Bauelementes mit den betreffenden Düsen, so dass eine Bodenfläche des ersten Bauelementes über einer oberen Fläche des zweiten Bauelementes liegt. Nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bestückungsmaschine die nachfolgenden Elemente:
a) eine Anzahl Köpfe, vorgesehen in einem Träger, wobei jeder Kopf eine betreffende Düse aufweist und die betreffende Düse eines ersten Kopfes kürzer ist als die betreffende Düse eines zweiten Kopfes; und
b) einen Prozessor zur Steuerung der Kopfe, so dass die Köpfe die nachfolgenden Vorgänge durchführen:
i) das Aufnehmen eines ersten und eines zweiten Bauelementes unter Verwendung des ersten bzw. des zweiten Kopfes,
ii) das Tragen des ersten und des zweiten Bauelementes derart, dass eine Bodenfläche des ersten Bauelementes sich über einer oberen Fläche des zweiten Bauelementes befindet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Darstellung, wie "große" Bauelemente von ihrem Hersteller eintreffen,
2 ein mögliches Layout für große Bauelemente auf einer Printplatte,
3 eine bekannte Bestückungsmaschine mit großen Bauelementen,
4 einen Teil der Bestückungsmaschine nach der vorliegenden Erfindung,
5 eine Ansicht der Bestückungsmaschine nach 4,
6a eine abstrakte Darstellung der Bewegung des Trägers einer Bestückungsmaschine mit einer Trägerkonfiguration,
6b ein Flussdiagramm,
6c ein Nummernschema für die Köpfe nach der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Bestückungsmaschine 401 nach der vorliegenden Erfindung. Diese Maschine hat Düsen verschiedener Länge. Die Düsen 402 sind länger als die Düsen 403. Dadurch werden die Chips 102 in verschiedenen Höhen getragen. Folglich hat jeder Chip wenigstens einen freien Raum von 32 mm zwischen den Düsen, statt eines Raumes von 16 mm, wie in der bekannten Maschine dargestellt. Dennoch liegen die Düsen in Wirklichkeit 16 mm auseinander an deren Basis und können deswegen effektiv für Bestückung von kleinen Bauelementen verwendet werden.
In dieser Anmeldung ist die Bestückungsmaschine beschrieben worden als Bauelemente tragend unter Verwendung einer Düse. Die vorliegende Erfindung ist aber ebenfalls anwendbar für Bestückungsmaschinen, bei denen andere Mechanismen, wie Greifer zum Aufnehmen von Bauelementen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist dargestellt, wobei die Düsen vertikal orientiert sind, aber das Prinzip der vorliegenden Erfindung könnte ebenfalls auf andere Maschinen angewandt werden, beispielsweise auf Maschinen mit horizontalen Düsen.
5 zeigt eine komplettere Darstellung der Bestückungsmaschine mit einem Prozessor 501 zur Steuerung der Bewegung der Köpfe 502. Die Richtung Y zeigt die Richtung des Trägers an, während die Richtung X, in das Papier hinein, die Richtung der Bewegung des Trägers zeigt.
6a zeigt eine abstrakte Darstellung der Bestückungsmaschine. Der Träger erstreckt sich parallel zu der Y-Achse und verlagert sich parallel zu der X-Achse. Ein sehr großen Bauelement, das angebracht werden soll, hat eine Abmessung L in der Richtung Y. Ein Abstand Y₁ ist etwas kleiner als der Abstand zwischen benachbarten Düsen in dem Träger. So stehen beispielsweise bei der Topaz die Düsen 16 mm auseinander, aber Y₁ beträgt vorzusweise 12 mm.
Die Düsen nach der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass sie imstande sind, viel Software bestehender Bestückungsmaschinen zu verwenden. Die höheren Bauelemente sollen als erste Elemente aufgenommen werden und die niedrigeren sollen als erste angebracht werden. Bestehende Software bei einer derartigen Bestückungsmaschine ist imstande, Aufnahme und Platzierung in einer bestimmten Sequenz durchzuführen. Dies führt nicht zu einem wesentlichen Zeitverlust, weil die Maschine üblicherweise sowieso zwischen Aufnahme und Platzierung sich verlagern muss.
6b ist ein Flussdiagramm, das eine kleine Modifikation der Steuersoftware zeigt, erforderlich zum Durchführen der Sequenz mit den Düsen nach der vorliegenden Erfindung. In diesem Flussdiagramm wird in dem Feld 601 getestet, ob eine aktuelle Abmessung L kleiner ist als Y₁, und wenn ja, dann ist die Aufnahmesequenz nicht kritisch und die Steuerung geht weiter zu dem Feld 602. Sollte aber L größer sein als Y₁, dann geht die Steuerung zu dem Feld 603, wo die Maschine derart instruiert wird, dass sie mit den kurzen Düsen zunächst Bauelemente aufnimmt und danach mit den langen Düsen.
In dem Feld 604 wird getestet, ob zur Montage die größte Länge eines Bauelementes in der Y-Richtung kleiner ist als Y₁. Selbstverständlich können einige Bauelemente gedreht sein, so dass es sein kann, dass die aktuell größte Abmessung L in der Y-Richtung nicht dieselbe ist, wie sie vor der Aufnahme war. Weiterhin kann es sein, dass die aktuell größte Abmessung L in der Y-Richtung nicht an demselben Bauelement ist wie vor der Aufnahme.
Wenn zur Montage die aktuelle größte Abmessung L kleiner ist als Y₁, dann ist die Montagesequenz nicht kritisch und die Steuerung geht weiter zu dem Feld 605. Wenn andererseits zur Montage L nicht kleiner ist als Y₁, dann werden in dem Feld 606 die Bauelemente an den langen Düsen vor den Bauelementen an den kurzen Düsen montiert. Die Steuerung geht nach 605 und 606 weiter zu dem Feld 607.
6c zeigt ein Nummernschema für die Düsen, wobei die kurzen Düsen als 2, 4, 6 und 8 nummeriert sind und die langen Düsen die Nummern 1, 3, 5 und 7 haben.
Außerdem soll die Software untergebracht werden, dass ein größerer Bewegungsabstand für die kurzen Düsen erhalten wird als für die langen Düsen und dies geschieht in dem Sichtbestand.

Claims

Verfahren zum Tragen von Bauteilen, die auf einer Printplatte angeordnet werden sollen, wobei dieses Verfahren die Durchführung der nachfolgenden Verfahrensschritte mit einer Bestückungsmaschine umfasst: a) das Greifen erster und zweiter Bauteile unter Verwendung eines ersten (403) bzw. eines zweiten (402) Kopfes, wobei die genannten Köpfe in einem Strahl vorgesehen sind und betreffende Düsen mit unterschiedlichen Längen aufweisen, b) das Tragen der ersten und der zweiten Bauteile mit den betreffenden Düsen, so dass eine untere Fläche des ersten Bauteils sich über einer oberen Fläche des zweiten Bauteils befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Bauteil je wenigstens eine horizontale Abmessung haben, die größer ist als 12 mm.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste und der zweite Kopf an ihrer Basis 16 mm auseinander liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufnehmen des ersten Bauteils vor der Aufnahme des zweiten Bauteils sequentiell geordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ein Teil eines Bestückungsvorgangs ist und weiterhin das Anordnen des ersten und des zweiten Bauteils auf der Printplatte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anordnen des zweiten Bauteils vor der Anordnung des ersten Bauteils sequentiell geordnet ist.
Einrichtung zum Aufnehmen von Bauteilen zur Bestückung einer Printplatte, wobei diese Einrichtung die nachfolgenden Elemente umfasst: a) eine Anzahl Köpfe, vorgesehen in einem Strahl (502), wobei jeder Kopf eine betreffende Düse hat und die betreffende Düse eines ersten Kopfes (403) kürzer ist als die betreffende Düse des zweiten Kopfes (402), und b) einen Prozessor (501) zur Steuerung der Köpfe, so dass die Köpfe die nachfolgenden Vorgänge durchführen: i) das Aufnehmen erster und zweiter Bauteile unter Verwendung eines ersten (403) bzw. eines zweiten Kropfes (402), ii) das Tragen der ersten und zweiten Bauteile, so dass eine untere Fläche des ersten Bauteils sich über einer oberen Fläche des zweiten Bauteils befindet.
Einrichtung nach Anspruch 7, wobei der Prozessor weiterhin vorgesehen ist zum Steuern der Köpfe, so dass der erste Kopf den ersten Bauteil aufnimmt, bevor der zweite Kopf den zweiten Bauteil aufnimmt.
Einrichtung nach Anspruch 7, wobei der Prozessor weiterhin vorgesehen ist zum Steuern der Köpfe, so dass der zweite Kopf den zweiten Bauteil auf der Printplatte anordnet, bevor der erste Kopf den ersten Bauteil auf die Printplatte setzt.