DE9405418U1

DE9405418U1 - Vorrichtung zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen

Info

Publication number: DE9405418U1
Application number: DE9405418U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2004-03-31

Description

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Beschreibung

Vorrichtung zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen

Bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten mit SMD-Bausteinen für die Oberflächenmontage (SMD = .Surface Mounted Devices) werden durch eine in einer Positioniereinheit angeordnete Dosiervorrichtung zunächst Klebstofftropfen aufgebracht, auf welche die SMD-Bausteine dann aufgesetzt werden.

Der Klebstoff härtet dann durch die Einwirkung von Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind danach in der richtigen Lage so fest auf der Leiterplatte fixiert, daß die elektrische Verbindung im Schwallbad, durch Reflow-Löten oder durch Löten in der Dampf-Phase hergestellt werden kann. Die für das Auftragen des Klebstoffes eingesetzten Dosiervorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer in einer federnden Halterung angeordneten und mit Druckluft beaufschlagbaren Klebstoff-Kartusche, einer in die Klebstoff-Kartusche eingesetzten, häufig auch als Dosiernadel bezeichneten Dosierdüse 0 und einem der Dosierdüse zugeordneten Abstandshalter. Zum Aufbringen eines Klebstofftropfens wird diese in der Positioniereinheit des SMD-Bestückautomaten angeordnete Dosiervorrichtung abgesenkt, bis der Abstandshalter auf der Leiterplcitte aufsitzt, wobei der dadurch verursachte Stoß durch ein Einfedern der Klebstoff-Kartusche aufgefangen wird. Aus der sich in dieser abgesenkten Stellung in geringem Abstand oberhalb der Leiterplatte befindlichen .Dosierdüse wird dann durch Druckluftbeaufschlagung der Klebstoff-Kartusche ein " Klebstofftropfen auf die Leiterplatte gepreßt, wobei die 0 aufdosierte Klebstoffmenge von der Dosierzeit, vom Druck mit dem die Klebstoff-Kartusche beaufschlagt wird, von der Düsengeometrie und der Viskosität des Klebstoffes abhängt. Die dynamische Viskosität hängt ihrerseits von der Temperatur des Klebstoffes ab. Zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit kann deshalb auch der Dosierdüse eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung zur Temperaturstabilisierung des hindurchgeführten Klebstoffes zugeordnet werden (vgl. EP-A-O 282 748).

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Der durch den Abstandshalter der Dosiervorrichtung bewirkte Abstand zwischen Dosierdüse und Leiterplatte ist dabei derart bemessen, daß sich eine optimale Ausformung des Klebstofftropfens auf der Leiterplatte ergibt. Ist dieser Abstand zu gering, so besteht die Gefahr, daß die in den Klebstofftropfen eintauchende Dosierdüse einen Teil des Klebstoffes wieder abhebt. Bei einem zu großen Abstand ergibt sich demgegenüber eine zu geringe Benetzung der Leiterplatte mit Klebstoff, so daß sich der Klebstoff nur teilweise von der Dosierdüse löst. Die Forderung nach einer optimalen Ausformung der Klebstofftropfen wird derzeit durch mehrere, wechselbare Abstandshalter realisiert, die jeweils einer bestimmten Tropfengröße bzw. einem bestimmten Dosiervolumen des Klebstoffes zugeordnet sind. Diese Abstandshalter müssen beim Stillstand der Maschine von einer Bedienperson gewechselt werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem 0 zucrrunde, eine optimale Ausformung der Klebstoff tropf en auf Leiterplatten für eine nachfolgende Bestückung mit SMD-Bauteilen zu vereinfachen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Einwirkung auf die Stellmittel der Abstand zwischen Dosierdüse und Substrat programmierbar vom Automaten selbständig auf einen vorgegebenen, optimalen Wert eingestellt werden kann. Mit dieser automatischen Verstellung kann dann auf einer Leiterplatte das ganze Spektrum der 0 Tropfengröße von beispielsweise 0,02 mm^ bis 2 maß in einem Durchlauf aufgebracht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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9H G 1 2 1 2

Die Ausgestciltung nach Anspruch 2 ermöglicht eine einfache und robuste stufenlose Verstellung der Dosierdüse relativ zum Abstandshalter.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 bietet die Möglichkeit einer einfachen und raumsparenden konzentrischen Anordnung von Dosierdüse, Stellbuchse und Abstandshalter. Die Kraftübertragung auf einen Bund der Dosierdüse gemäß Anspruch 4 kann dabei mit besonders einfachen Mitteln realisiert werden. 10

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Betätigung der Stellbuchse.

Gemäß Anspruch 6 wird der an der Stellbuchse befestigte Stellarm vorzugsweise über ein Zahnsegment betätigt. Dieses Zahnsegment kann dcinn gemäß Anspruch 7 eine fest angeordnete Zahnstange anfahren, so daß für die Verstellung des Abstandes zwischen Dosierdüse und Substrat ohne zusätzliche Antriebsmittel die Positioniereinheit der gesamten Vorrichtung heran-0 gezogen werden kann. Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 ermöglicht dabei eine besonders kostengünstige, einfache und robuste Ausgestaltung der Zahnstange.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen

Figur 1 eine vereinfacht dargestellte Vorrichtung zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen im Längsschnitt,
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Figur 2 eine Seitenansicht der Dosierdüse der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung,

Figur 3 einen Längsschnitt durch den Abstandshalter der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung,

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Figur 4 einen Längsschnitt durch die Stellbuchse der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung,

Figur 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V der Figur 3 und
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Figur 6 eine; Draufsicht auf Stellarm, Zahnsegment und Zahnstange der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung.

Figur 1 zeigt in stark vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum dosierten Auftragen von Klebstoff tropf en KT. auf ein Substrat S, bei welchem es sich in der Regel um eine Leiterplatte handelt. Auf diese Leiterplatte werden dann anschließend von einem Bestückautomaten SMD-Bausteine aufgebracht und bis zum Löten durch die Klebstofftropfen KT fixiert.

Die gesamte Vorrichtung ist über ein Halterungsteil HT in einer nicht näher dargestellten, programmgesteuerten Positioniereinheit angeordnet, die eine Bewegung in X-, Y- und Z-Richtung ermöglicht. Bei dem Halterungsteil HT handelt es sich um einen Teil einer sonst nicht näher dargestellten Kühl- und/oder Heizeinrichtung zur Temperaturstabilisierung des Klebstoffes.

In dem Halterungsteil HT befinden sich in konzentrischer Anordnung zur gemeinsamen Achse AC von außen nach innen gesehen nacheinander ein Abstandshalter AH, eine Stellbuchse SB und eine Dosierdüse DD. Der Abstandshalter AH wird mit einem nach unten ragenden Fortsatz F zum Setzen eines Klebstofftropfens KT auf das Substrat S aufgesetzt, wobei zwischen der Stirnseite der Dosierdüse DD und der Oberfläche des Substrats S ein zur optimalen Ausformung des Klebstofftropfens KT erforderlicher Abstand A verbleibt.

Zur weiteren Erläuterung der Vorrichtung wird zusätzlich auf die; Figuren 2 bis 6 verwiesen.

G 1 2 i 2

Der in dem Halterungsteil HT fest angeordnete Abstandshalter AH besitzt ein Innengewinde IG, in welches die Stellbuchse SB mit einem Außengewinde AG eingeschraubt ist. Bei einer Verdrehung der Stellbuchse SB wirkt diese in Z-Richtung auf den Bund der Dosierdüse DD ein, der über die Kraft einer nur durch einen Pfeil angedeuteten Druckfeder DF gegen die obere Stirnfläche der Stellbuchse SB gedruckt wird. Eine Verdrehung der Stellbuchse SB verstellt somit die Dosierdüse DD in Z-Richtung relativ zum Fortsatz F des Abstandhalters AH und bewirkt damit andererseits eine Verstellung des Abstandes A zwischen der Dosierdüse DD und dem Substrat S.

Die Verdrehung der Stellbuchse SB wird durch einen Stellarm SA bewirkt, der durch einen Schlitz SZ des Abstandhalters AH radial nach außen ragt und an seinem äußeren Ende ein Zahnsegment ZS trägt. Die Befestigung des Stellarms SA auf der Stellbuchse SB erfolgt dabei durch ein Stellglied SG und eine Senkschraube SK. Diese Senkschraube SK bewirkt durch eine leicht exzentrische Lage von Senkung und Gewindebohrung 0 relativ zur Achse AC eine radiale Verspannung von Stellarm SA und Stellglied SG auf der Stellbuchse SB.

Dem Zahnsegment ZS ist eine fest angeordnete Zahnstange ZST zugeordnet, deren Zähne durch im Teilungsabstand zueinander angeordnete Bolzen B gebildet sind. Zur automatischen Einstellung des Abstandes A zwischen Dosierdüse DD und Substrat S fährt die bereits erwähnte Positioniereinheit die fest angeordnete Zahnstange ZST an, wobei das Zahnsegment SG mit de3r Zahnstange ZST in Eingriff gebracht wird. Durch eine 0 Verstellung der Positioniereinheit in Z-Richtung wird dann gemäß Figur 6 das Zahnsegment ZS in Richtung des Pfeiles U um die Achse AC gedreht und bewirkt damit eine axiale Verstellung der Stellbuchse SB und der Dosierdüse DD in Z-Richtung. Nach diesem Stellvorgang werden Zahnsegment ZS und Zahnstange ZST außer Eingriff gebracht und beim nachfolgenden Setzen eines Klebstofftropfens KT ergibt sich dann der jetzt eingestellte Abstand A zwischen der Dosierdüse DD und dem Substrat

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S. Zur Einstellung des Abstandes A auf andere Größen der Klebstofftropfen KT kann dann mit der Positioniereinheit die Zahnstange ZST erneut angefahren werden.

Claims

G12 12 '"V: &Ggr;:'".1 7 Schut zansprüche

1. Vorrichtung zum dosierten Auftragen von Klebstofftropfen (KT) auf ein Substrat (S), insbesondere in einer SMD-Fertigungslinie, mit

- einer auf das Substrat (S) absenkbaren Dosierdüse (DD), aus welcher die Klebstofftropfen unter Einwirkung von Druck auf das Substrat gepreßt werden, und mit

- einen auf das Substrat (S) aufsetzbaren Abstandshalter (AH) zur Einhaltung eines Abstandes (A) zwischen Dosierdüse (DD) und Substrat (S),
gekennzeichnet durch

- an der Dosierdüse (DD) und/oder am Abstandshalter (AH) ancjreifende Stellmittel zur automatischen Einstellung des Abstandes (A) zwischen Dosierdüse (DD) und Substrat (S).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch <J e kennzeichnet , daß die Stellmittel eine Stellbuchse (SB) umfassen, die einerseits mit dem Abstandshalter 0 (AtI) im Gewindeeingriff steht und andererseits in axialer Richtung (Z) auf die Dosierdüse (DD) einwirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet , daß die Stellbuchse (SB) mit einem Außengewinde (AG) in einem Innengewinde (IG) des Abstandhalters (AH) drehbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet , daß die Stellbuchse (SB) stirnseitig an einem Bund (B) der Dosierdüse (DD) angreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet , daß an der Stellbuchse (SB) ein durch einen Schlitz (SZ) des Abstandhalters (AH) radial nach außen ragender Stellarm (SA) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet , daß der Stellarm (SA) ein Zahnsegment (ZS) trägt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet , daß dem Zahnsegment (ZS) eine fest angeordnete und mit der Positioniereinheit der gesamten Vorrichtung anfahrbare Zahnstange (ZST) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet , daß die Zähne der Zahnstange (ZST) durch Bolzen (B) gebildet sind.