EP0314012B1 - Verfahren und Einrichtung zur kontrollierten Auftragung von Klebepunkten - Google Patents

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EP0314012B1
EP0314012B1 EP88117573A EP88117573A EP0314012B1 EP 0314012 B1 EP0314012 B1 EP 0314012B1 EP 88117573 A EP88117573 A EP 88117573A EP 88117573 A EP88117573 A EP 88117573A EP 0314012 B1 EP0314012 B1 EP 0314012B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adhesive
intensity value
article
metering device
light beam
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP88117573A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0314012A3 (en
EP0314012A2 (de
Inventor
Bernhard Dipl.-Ing. Martin
Franz Rampp
Erwin Strigl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP0314012A3 publication Critical patent/EP0314012A3/de
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Publication of EP0314012B1 publication Critical patent/EP0314012B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/26—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by applying the liquid or other fluent material from an outlet device in contact with, or almost in contact with, the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/084—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to condition of liquid or other fluent material already sprayed on the target, e.g. coating thickness, weight or pattern

Definitions

  • the invention relates to a method for the controlled application of adhesive dots according to the preamble of patent claim 1 and a device for carrying out this method according to patent claim 6.
  • a metering device for contactless application of adhesive in which the adhesive located in a chamber of the metering device can be selectively dispensed in a metered amount by pressurizing it.
  • a metering device can be used in SMD ( S urface M ounted D evice) technology, in which circuit boards are automatically populated by first applying adhesive drops to the circuit boards by means of the metering device arranged in a positioning unit, to which then SMD modules are placed. The adhesive then hardens through exposure to temperature or UV radiation. The SMD modules are then fixed in the correct position so firmly on the circuit board that the electrical connections can be made in the wave pool, by reflow soldering or by soldering in the vapor phase.
  • a problem with such assembly of printed circuit boards according to the SMD technology is that previously incorrect assemblies have had to be accepted if errors occur when setting the adhesive dots such that individual adhesive dots are incorrectly not set undetected. In this case, the defective printed circuit boards must be separated out in the prior art, which leads to the fact that the manufacturing costs are increased due to the relatively high failure rates.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for the controlled application of adhesive dots, by means of which errors in setting the adhesive dots can be recognized immediately and can therefore also be corrected.
  • the main advantage of the invention is that after the setting operation it is immediately and automatically recognized whether or not an adhesive point has been set at a predetermined position on a circuit board or the like. Errors in setting the adhesive dots therefore do not have to be accepted. If it is found, for example, that a glue point was incorrectly set at a desired location on a printed circuit board during a setting operation, the positioning device of the dosing device for setting the glue point can be stopped automatically at this point and the dosing device for setting the missing glue point can then be e.g. be operated manually.
  • Another advantage of the invention is that the outlet opening of the metering device for setting the adhesive dots can be automatically brought into the correct position relative to the printed circuit board only by an additional control step without complex additional devices. In other words, the desired distance between the outlet opening of the metering needle of the metering device and the surface of the PCB are adhered to exactly.
  • Another important advantage of the invention is that it automatically detects when the adhesive supply in the chamber of the device for applying the adhesive points has run out.
  • the level measuring devices used in the prior art which are complex and expensive, can therefore advantageously be omitted.
  • the distance between the exit opening of the device for applying the adhesive points and the printed circuit board is maintained, for example, in that, in addition to the elongated axis of the exit opening, along which the adhesive to be applied is expelled, a spacer connected to the device is applied when the adhesive points are set the surface of the circuit board is brought to a stop before the setting operation is triggered.
  • a disadvantage of such a construction is, however, that setting operations can no longer be carried out in edge regions of the circuit board if the spacer can no longer be brought to a stop on the surface of the edge region of the circuit board.
  • a major advantage of the invention is that it is possible to set adhesive dots up to all edge edges of the circuit board.
  • the state of the art described is generally limited in terms of the possible layout because of the locations at which the spacer has to touch down. Such a limitation does not apply to the invention.
  • it can be avoided by the invention that, as can be the case when using a mechanical spacer, it attaches to adhesive spots that have already been set and thereby destroys them.
  • a further advantage is that when the invention is used, the required distances between the dispensing needle and the printed circuit board surface are always automatically maintained, even if the printed circuit boards are curved.
  • a printed circuit board to which adhesive drops in the form of adhesive dots are to be applied by the metering device 1 is designated by 11.
  • the metering device 1 has in its interior an adhesive chamber, not shown, which contains the adhesive to be processed, which is supplied with compressed air via the hose or the line 4.
  • the individual drops of adhesive are dispensed Via the metering needle 2 facing the printed circuit board 11.
  • the metering device 1 is moved in a grid pattern over the printed circuit board 11 with the aid of a positioning device (not shown). Adhesive points are set at predetermined coordinates of the printed circuit board 11.
  • the metering device 1 can be approximated in the direction of the arrow 14 to the printed circuit board 11 until the positioning needle 2 is at a predetermined distance from the printed circuit board 11, which in the prior art occurs by striking a spacer (not shown) attached to the positioning device the surface of the circuit board 11 is reached.
  • This predetermined distance is approximately 0.1 mm.
  • an adhesive point can be set, for example, selectively by pressurizing the adhesive in the metering device 1. The desired amount of adhesive is applied to a predetermined location on the surface of the printed circuit board 11.
  • the movement of the metering device 1 in the direction of the arrow 14 or in the opposite direction takes place by means of a cam disk 8 shown schematically in FIG. 1, which is set in rotation by a stepping motor 10 or another suitable drive and at one point of the metering device 1 or the holding device explained in more detail later 3 attacks.
  • the metering device 1 and the parts connected to it are moved downward in the direction of the arrow 14 as a result of the eccentric mounting of the cam disk 8, preferably against the force of an energy store, not shown, which is expediently a coil spring or the like.
  • the upward movement is then achieved by the spring force of the energy store mentioned.
  • Exact distances between the metering needle 2 and the surface of the circuit board 11 can be approached by an angle decoder, not shown, which actuates the stepping motor 10 in such a way that it rotates the cam disk 8 into the position required in each case for predetermined distances.
  • a DC motor can preferably also be used at the location of the stepper motor.
  • a spindle drive actuated by the motor 10 can also be used to move the metering device 1 and the parts connected to it.
  • an optical device 5 is connected via a holding device 3, which comprises a light source for emitting a light beam 12 against the surface of the circuit board 11 and a detector device which receives the intensity of the light 12 'reflected back from the surface of the circuit board 11 and generates an electrical signal corresponding to this intensity.
  • a holding device 3 which comprises a light source for emitting a light beam 12 against the surface of the circuit board 11 and a detector device which receives the intensity of the light 12 'reflected back from the surface of the circuit board 11 and generates an electrical signal corresponding to this intensity.
  • the optical device 5 is arranged so that the plane in which the light beam 12 generated by it and the light beam 12 'reflected back to it lie at an angle to the surface of the printed circuit board 11.
  • the light beam 12 emitted in this way by the optical device 5 cuts the extension of the axial extension of the metering needle 2 at a point P, the amount of adhesive to
  • the distance between the light exit point and the surface of the circuit board 11, which runs in the direction of the normal to the surface of the circuit board 11, is referred to below as the reference distance 13.
  • This reference distance 13 is preferably selected such that the point P lies in the surface of the printed circuit board 11.
  • the distance between the outlet opening of the metering needle 2 and the surface of the printed circuit board 11 is then approximately 1.5 mm.
  • This relatively large distance is chosen in this order of magnitude because it ensures that the light beam 12 emitted by the optical device 5 and the light beam 12 reflected back to the optical device 'are not obstructed by the metering needle 2, as is the case with a distance to the adhesive dispenser about 0.1 mm would be the case.
  • the large distance of, for example, approximately 1.5 mm is therefore first approached in the manner explained in more detail later in connection with FIG. 3, and is then e.g. by simply turning the cam disc further by a predetermined angular amount, the distance to the adhesive delivery is set.
  • FIG. 3 shows the intensity of the light detected by the metering device of the optical device 5 during the approach of the metering device 1 to the surface of the printed circuit board 11 as a function of the movement of the metering device 1 (path s).
  • the detected intensity I has a dependence on the path s, which corresponds approximately to a Gaussian distribution curve.
  • the metering device 1 and the optical device 5 are driven from above onto the circuit board surface by the drive, preferably by the cam disk 8, after actuating a position desired for setting an adhesive point approximated.
  • a measuring device which is expediently a differentiator 41, continuously determines the distance from the surface of the printed circuit board 11 from the intensity values of the retroreflected light beam 12 that have just been measured. If the reference distance 13 is displayed, that is to say if two successive intensity values are determined is that the point 15 of the curve of Fig.
  • the value of the intensity A15 is stored in a memory 40, while the drive, the metering device 1 and the optical device 5 now around predetermined distance moved so that automatically the position favorable for setting the adhesive point 18 is approached, in which the outlet opening of the metering needle 2 is about 0.1 mm from the circuit board surface.
  • This further movement corresponds to the distance ⁇ S shown in FIG. 5.
  • this further movement is automatically achieved by a predetermined further actuation of the drive, preferably by a further rotation of the cam disk 8 by a predetermined angular amount. Since there is no need to stop at reference point 13 and no time is lost, work can be carried out optimally.
  • the metering device 1 and the optical device connected to it 5 against the direction of arrow 14 again from the surface of the circuit board 11 (direction of movement 17) until the light exit opening of the optical device 5 is again spaced from the surface of the circuit board 11 by the reference distance 13 (FIG. 6).
  • the intensity of the light reflected from the surface of the printed circuit board 11 is again measured by the metering device of the optical device 5 and stored in the memory 40.
  • the stored intensity value A 15 ⁇ is compared with the intensity value A15 previously stored during the approach of the optical device 5 to the printed circuit board 11 when the reference distance 13 is reached in a comparator 42.
  • a metering device can be brought into the position required for setting adhesive points without a spacer by first approaching a predetermined distance between the adhesive outlet opening of the metering device and the surface of the printed circuit board, whereby this distance is such that a light beam with the optical device onto the projection point of the outlet opening onto the surface of the circuit board can be directed at an angle and that the radiation reflected from this projection point can be detected by the detector device of the optical device, the light beam 12 radiated onto the projection point 8 and the light beam 12 radiated back from the projection point P 'lying in a plane which is at a predetermined angle to the surface the circuit board can be inclined.
  • cam disk 8 any other drive elements can be used instead of the cam disk 8 and that the determination of the first position after setting an adhesive point can be carried out in the same way as before setting the adhesive point.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierten Auftragung von Klebepunkten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 6.
  • Es ist eine Dosiereinrichtung zum berührungslosen Auftragen von Klebstoff bekannt, bei der der in einer Kammer der Dosiereinrichtung befindliche Klebstoff durch Druckbeaufschlagung selektiv durch eine Ausgangsöffnung in einer dosierten Menge abgegeben werden kann. Beispielsweise kann eine derartige Dosiereinrichtung in der SMD- (Surface Mounted Device)Technik Verwendung finden, bei der Leiterplatten automatisch dadurch bestückt werden, daß durch die in einer Positioniereinheit angeordnete Dosiereinrichtung zunächst Klebstoff-Tropfen auf die Leiterplatten aufgebracht werden, auf welche dann SMD-Bausteine aufgesetzt werden. Der Klebstoff härtet dann durch die Einwirkung von Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind dann in der richtigen Lage so fest auf der Leiterplatte fixiert, daß die elektrischen Verbindungen im Schwallbad, durch Reflow-Löten oder durch Löten in der Dampf-Phase hergestellt werden können.
  • Ein Problem besteht bei einer derartigen Bestückung von Leiterplatten nach der SMD-Technik darin, daß bisher Fehlbestückungen in Kauf genommen werden müssen, wenn beim Setzen der Klebepunkte Fehler dahingehend auftreten, daß einzelne Klebepunkte unerkannt fälschlich nicht gesetzt werden. In diesem Fall müssen beim Stand der Technik die fehlerhaft bestückten Leiterplatten ausgesondert werden, was dazu führt, daß wegen der relatiy hohen Ausfallraten die Herstellungkosten vergrößert werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontrollierten Auftragung von Klebepunkten zu schaffen, durch das Fehler beim Setzen der Klebepunkte sofort erkennbar und daher auch korrigierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch ein wie eingangs bereits genanntes Verfahren, das durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist, und eine Einrichtung gelöst, die durch die im Patentanspruch 6 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nach der Setzoperation sofort und automatisch erkannt wird, ob an einer vorgegebenen Stelle einer Leiterplatte oder dergl. ein Klebepunkt gesetzt wurde oder nicht. Fehler beim Setzen der Klebepunkte müssen daher nicht in Kauf genommen werden. Wenn beispielsweise herausgefunden wird, daß an einer gewünschten Stelle einer Leiterplatte während einer Setzoperation fälschlicherweise kein Klebepunkt gesetzt wurde, kann die Positioniereinrichtung der Dosiereinrichtung zum Setzen der Klebepunkt an dieser Stelle automatisch angehalten werden und kann dann die Dosiereinrichtung zum Setzen des fehlenden Klebepunktes z.B. manuell betätigt werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ausgangsöffnung der Dosiereinrichtung zum Setzen der Klebepunkte ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen lediglich durch einen zusätzlichen Steuerschritt automatisch relativ zur Leiterplatte immer in die richtige Lage gebracht werden kann. Anders ausgedrückt kann der gewünschte Abstand zwischen der Ausgangsöffnung der Dosiernadel der Dosiereinrichtung und der Oberfläche der Leiterplatte genau eingehalten werden.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß automatisch erkannt wird, wenn der Klebevorrat in der Kammer der Einrichtung zum Auftragen der Klebepunkte zu Ende gegangen ist. Die beim Stand der Technik verwendeten Füllstandsmeßeinrichtungen, die aufwendig und teuer sind, können daher vorteilhafterweise entfallen.
  • Beim Stand der Technik wird beim Setzen der Klebepunkte der Abstand zwischen der Ausgangsöffnung der Einrichtung zum Auftragen der Klebepunkte und der Leiterplatte beispielsweise dadurch eingehalten, daß neben der verlängerten Achse der Ausgangsöffnung, entlang der die aufzutragende Klebemasse ausgestoßen wird, ein mit der Einrichtung verbundener Abstandshalter an der Oberfläche der Leiterplatte zum Anschlag gebracht wird, bevor die Setzoperation ausgelöst wird. Ein Nachteil einer derartigen Konstruktion besteht jedoch darin, daß in Randbereichen der Leiterplatte dann keine Setzoperationen mehr vorgenommen werden können, wenn der Abstandshalter nicht mehr an der Oberfläche des Randbereiches der Leiterplatte zum Anschlag gebracht werden kann. Anders ausgedrückt können in einem Randbereich der Leiterplatte keine Klebepunkte mehr gesetzt werden, der dem Abstand zwischen dem Abstandshalter und der Verlängerung der Achse der Ausgangsöffnung entspricht. Dies bedeutet, daß ein Bereich der Oberfläche der Leiterplatte für die Bestückungsoperationen nicht zur Verfügung steht. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Setzen von Klebepunkten bis an alle Randkanten der Leiterplatte möglich ist. Zudem ist man ganz allgemein beim geschilderten Stand der Technik wegen der Orte, an denen der Abstandshalter aufsetzen muß, im Hinblick auf das mögliche Layout beschränkt. Bei der Erfindung entfällt eine derartige Beschränkung. Vorteilhafterweise kann durch die Erfindung vermieden werden, daß, wie dies bei der Verwendung eines mechanischen Abstandshalters der Fall sein kann, dieser in bereits gesetzten Klebepunkten aufsetzt und diese dadurch zerstört. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der Anwendung der Erfindung auch bei etwa vorhandenen Wölbungen der Leiterplatten immer die geforderten Abstände zwischen der Dosiernadel und der Leiterplattenobefläche automatisch eingehalten werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren naher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 und 2
    verschiedene Ansichten der vorliegenden Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kontrollierten Auftragung von Klebepunkten;
    Fig. 3
    eine Darstellung der Intensität des von der Oberfläche reflektierten Strahles in Abhängigkeit von dem Abstand der Lichtaustrittsöffnung der optischen Einrichtung von der Oberfläche der Leiterplatte;
    Fig. 4
    die Position der Einrichtung zur kontrollierten Auftragung von Klebepunkten bei der Abgabe der für den Klebepunkt erforderlichen Klebstoffmenge aus der Ausgangsöffnung;
    Fig. 5
    ein der Fig. 3 ähnliches Diagramm, das die Intensität des an der Leiterplatte reflektierten Strahles für die in der Fig. 4 gezeigte Position der vorliegenden Einrichtung zeigt;
    Fig. 6
    die nach dem Setzen eines Klebepunktes zur Position der Fig. 1 zurückgefahrene Einrichtung; und
    Fig. 7
    ein Intensitätsdiagramm, das die in der Position der Einrichtung der Fig. 1 nach dem erfolgreichen Setzen eines Klebepunktes gemessene Intensität des reflektierten Lichtstrahles zeigt.
  • In der Fig. 1 ist eine Leiterplatte, auf die durch die Dosiereinrichtung 1 Klebstofftropfen in der Form von Klebstoffpunkten aufgebracht werden sollen, mit 11 bezeichnet. Die Dosiereinrichtung 1 weist in ihrem Inneren eine nicht dargestellte Klebstoffkammer auf, die den zu verarbeitenden Klebstoff enthält, der über den Schlauch bzw. die Leitung 4 mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Abgabe der einzelnen Klebstofftropfen erfolgt über die der Leiterplatte 11 zugewandte Dosiernadel 2. Die Dosiereinrichtung 1 wird mit der Hilfe einer nicht weiter dargestellten Positioniereinrichtung rasterförmig über die Leiterplatte 11 bewegt. An vorgegebenen Koordinaten der Leiterplatte 11 werden Klebstoffpunkte gesetzt. Hierzu kann die Dosiereinrichtung 1 in der Richtung des Pfeiles 14 an die Leiterplatte 11 angenähert werden, bis die Positioniernadel 2 einen vorbestimmten Abstand von der Leiterplatte 11 aufweist, der beim Stand der Technik durch das Anschlagen eines an der Positioniereinrichtung befestigten Abstandshalters (nicht dargestellt) an der Oberfläche der Leiterplatte 11 erreicht wird. Dieser vorgegebene Abstand beträgt etwa 0,1 mm. Wenn sich die Dosiernadel 2 in dem vorgegebenen Abstand zur Leiterplatte 11 befindet, kann z.B. selektiv durch Druckbeaufschlagung des Klebstoffes in der Dosiereinrichtung 1 ein Klebstoffpunkt gesetzt werden. Dabei wird die gewünschte Klebstoffmenge auf eine vorgegebene Stelle der Oberfläche der Leiterplatte 11 aufgebracht.
  • Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der Dosiereinrichtung 1 in der Richtung des Pfeiles 14 oder in der entgegengesetzten Richtung durch eine in der Fig. 1 schematisch dargestellten Nockenscheibe 8, die durch einen Schrittmotor 10 oder einen anderen geeigneten Antrieb in Drehung versetzt wird und an einem Punkt der Dosiereinrichtung 1 bzw. der später noch näher erläuterten Halteeinrichtung 3 angreift. Dabei werden die Dosiereinrichtung 1 und die damit verbundenen Teile infolge der exzentrischen Lagerung der Nockenscheibe 8, vorzugsweise gegen die Kraft eines nicht dargestellten Energiespeichers, bei dem es sich zweckmäßigerweise um eine Schraubenfeder oder dergleichen handelt, in die Richtung des Pfeiles 14 nach unten bewegt. Die Aufwärtsbewegung wird dann durch die Federkraft des genannten Energiespeichers erzielt. Genaue Abstände zwischen der Dosiernadel 2 und der Oberfläche der Leiterplatte 11 sind durch einen nicht dargestellten Winkeldekodierer anfahrbar, der den Schrittmotor 10 so betätigt, daß er die Nockenscheibe 8 in die jeweils für vorgegebene Abstände erforderliche Lage dreht. An der Stelle des Schrittmotors kann vorzugsweise auch ein Gleichstrommotor Verwendung finden.
  • An der Stelle der zuvor beschriebenen Nockenscheibe kann auch ein durch den Motor 10 betätigter Spindelantrieb zur Bewegung der Dosiereinrichtung 1 und der damit vebundenen Teile verwendet werden.
  • Mit der vorliegenden Dosiereinrichtung ist über eine Halteeinrichtung 3 eine optische Einrichtung 5 verbunden, die eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahles 12 gegen die Oberfläche der Leiterplatte 11 und eine Detektoreinrichtung umfaßt, der die Intensität des von der Oberfläche der Leiterplatte 11 zurückreflektierten Lichtes 12′ empfängt und ein dieser Intensität entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Dabei besteht vorzugsweise zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Strahl 12, 12′ ein Winkel, der größer als Null ist. Die optische Einrichtung 5 ist so angeordnet, daß die Ebene, in der der von ihr der von ihr erzeugte Lichtstrahl 12 und der zu ihr zurückreflektierte Lichtstrahl 12′ liegen, unter einem Winkel schräg zur Oberfläche der Leiterplatte 11 verläuft. Der von der optischen Einrichtung 5 in dieser Weise ausgestrahlte Lichtstrahl 12 schneidet die Verlängerung der axialen Erstreckung der Dosiernadel 2 in einem Punkt P, wobei die aus der Dosiereinrichtung 1 abzugebende Menge des Klebstoffes entlang dieser Verlängerung ausgestoßen wird.
  • Gemäß Fig. 1 wird die Dosiereinrichtung 1, nachdem die Dosiernadel 2 über einem gewünschten Ort der Oberfläche der Leiterplatte 11 durch eine Positioniereinheit positioniert wurde, in Richtung des Pfeiles 14 an die Oberfläche der Leiterplatte 11 z.B. durch Drehen der Nockenscheibe 8 so weit angenähert, bis sich die optische Einrichtung 5 bzw. deren Lichtaustrittsort und die Dosiernadel 2 jeweils in einer vorgegebenen Höhe oberhalb der Oberfläche der Leiterplatte 11 befinden. Dabei wird die in Richtung der Normalen zur Oberfläche der Leiterplatte 11 verlaufende Entfernung zwischen dem Lichtaustrittsort und der Oberfläche der Leiterplatte 11 im folgenden als Referenzabstand 13 bezeichnet. Vorzugsweise wird dieser Referenzabstand 13 so gewählt, daß der Punkt P in der Oberfläche der Leiterplatte 11 liegt.
  • Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Dosiernadel 2 und der Oberfläche der Leiterplatte 11 beträgt dann etwa 1,5 mm. Dieser relativ große Abstand wird in dieser Größenordnung gewählt, weil er sicherstellt, daß der von der optischen Einrichtung 5 ausgestrahlte Lichtstrahl 12 und der zur optischen Einrichtung zurückreflektierte Lichtstrahl 12′ nicht durch die Dosiernadel 2 behindert werden, wie dies bei einem Abstand zur Kleb stoffabgabe von etwa 0,1 mm der Fall wäre. Erfindungsgemäß wird daher zunächst der große Abstand von beispielsweise etwa 1,5 mm in der später im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher erläuterten Weise angefahren, und wird danach z.B. durch einfaches Weiterdrehen der Nockenscheibe um einen vorgegebenen Winkelbetrag der Abstand zur Klebstoffabgabe eingestellt.
  • In der Fig. 3 ist die Intensität des von der Dosiereinrichtung der optischen Einrichtung 5 während der Annäherung der Dosiereinrichtung 1 an die Oberfläche der Leiterplatte 11 erfaßten Lichtes in Abhängigkeit von der Bewegung der Dosiereinrichtung 1 (Weg s) dargestellt. Die erfaßte Intensität I weist eine Abhängigkeit von dem Weg s auf, die etwa einer Gaußschen Verteilungskurve entspricht. Dabei wird bei Erreichen des Referenzabstandes 13 (Schnittpunkt P in der Oberfläche der Leiterplatte) die größte Amplitude 15 zur Detektoreinrichtung zurückgestrahlten und von dieser ermittelten Lichtintensität des Lichtstrahles 12′ erreicht. Vor Erreichen der Amplitude 15, d.h. also wenn der Lichtaustrittsort des Lichtstrahles 12 aus der optischen Einrichtung 5 weiter von der Oberfläche der Leiterplatte 11 entfernt ist als der Referenzabstand 13, befindet sich Punkt P oberhalb der Oberfläche der Leiterplatte 11, weshalb die gemessene Intensität umso kleiner als bei Erreichen des Referenzabstandes ist, je weiter der Schnittpunkt P von der Leiterplattenoberfläche entfernt ist. Dies entspricht dem Bereich der Kurve der Fig. 3, der links vom Punkt 15 liegt. Wenn die optische Einrichtung 5 zusammen mit der Dosiereinrichtung 1 weiter an die Oberfläche der Leiterplatte 11 angenähert wird, so daß der Abstand zwischen dem Lichtaustrittsort der optischen Einrichtung 5 und der Leiterplattenoberfläche kleiner wird als der Referenzabstand 13, nimmt die Amplitude der erfaßten Lichtintensität wieder ab, weil der Punkt P nicht mehr in der Oberfläche der Leiterplatte 11 (Amplitude 15), sondern unterhalb dieser Oberfläche liegt. Dies entspricht dem Bereich der Kurve der Fig. 3, der rechts vom Punkt 15 liegt.
  • Beim vorliegenden Verfahren werden die Dosiereinrichtung 1 und die optische Einrichtung 5 durch den Antrieb, vorzugsweise durch die Nockenscheibe 8, nach Ansteuern einer zum Setzen eines Klebstoffpunktes gewünschten Position von oben her an die Leiterplattenoberfläche angenähert. Dabei ermittelt fortlaufend eine Meßeinrichtung, bei der es sich zweckmäßigerweise um einen Differentiator 41 handelt, aus den gerade gemessenen Intensitätswerten des zurückgestrahlten Lichtstrahles 12′ den Abstand zur Oberfläche der Leiterplatte 11. Wenn der Referenzabstand 13 angezeigt wird, d.h., wenn aus zwei aufeinaderfolgenden Intensitätswerten ermittelt wird, daß der Punkt 15 der Kurve der Fig. 3 erreicht bzw. daß die Ableitung der Funktion gleich null ist, wird in einem Speicher 40 der Wert der Intensität A₁₅ gespeichert, während der Antrieb die Dosiereinrichtung 1 und die optische Einrichtung 5 nun um die vorgegebene Strecke weiterbewegt, so daß automatisch die zum Setzen des Klebstoffpunktes 18 günstige Position angefahren wird, in der die Austrittsöffnung der Dosiernadel 2 etwa 0,1 mm von der Leiterplattenoberfläche entfernt ist. Diese Weiterbewegung entspricht der in Fig. 5 dargestellten Wegstrecke ΔS. Wie schon gesagt wird diese Weiterbewegung durch eine vorbestimmte Weiterbetätigung des Antriebes, vorzugsweise durch eine Weiterdrehung der Nockenscheibe 8 um einen vorbestimmten Winkelbetrag, automatisch erreicht. Da am Referenzpunkt 13 nicht angehalten werden muß und keine Zeit verlorengeht, kann zeitoptimal gearbeitet werden.
  • Nach dem Setzen des Klebstoffpunktes werden die Dosiereinrichtung 1 und die damit verbundene optische Einrichtung 5 entgegen der Richtung des Pfeiles 14 wieder von der Oberfläche der Leiterplatte 11 entfernt (Bewegungsrichtung 17), bis die Lichtaustrittsöffnung der optischen Einrichtung 5 wieder durch den Referenzabstand 13 von der Oberfläche der Leiterplatte 11 beabstandet ist (Fig. 6). In diesem Zustand wird nun wieder die Intensität des von der Oberfläche der Leiterplatte 11 zurückgestrahlten Lichtes durch die Dosiereinrichtung der optischen Einrichtung 5 gemessen und im Speicher 40 gespeichert. Der gespeicherte Intensitätswert A15˝ wird mit dem zuvor während der Annäherung der optischen Einrichtung 5 an die Leiterplatte 11 bei Erreichen des Referenzabstandes 13 gespeicherten Intensitätswert A₁₅ in einem Vergleicher 42 verglichen. Wenn bei der vorangehenden Setzoperation ein Klebstoffpunkt 18 erfolgreich gesetzt wurde, wird infolge der Streuung des von der optischen Einrichtung 5 ausgestrahlten Lichtstrahles 12 weniger Licht zur Detektoreinrichtung der optischen Einrichtung 5 zurückgestrahlt, so daß die erreichte Amplitude A15˝ (Fig. 7) kleiner ist als die vor dem Setzen des Klebstoffpunktes im Referenzabstand 13 gemessene entsprechende Amplitude A¹⁵. Dies bedeutet, daß durch den vorgenommenen Vergleich der Amplituden A₁₅ und A15˝, die gemessen werden, wenn der Referenzabstand 13 vor und nach dem Setzen des Klebstoffpunktes erreicht wird, sofort ausgesagt werden kann, ob ein Klebstofftropfen 18 erfolgreich gesetzt wurde oder nicht. Wenn die aus der Fig. 7 ersichtliche Differenz 15‴ der entsprechenden Intensitäten nicht ermittelt wird (unterbrochene Linie), heißt dies, daß kein Klebstoffpunkt 18 gesetzt wurde, weil beispielsweise der Klebstoffvorrat in der Klebstoffkammer der Dosiereinrichtung 1 erschöpft ist oder ein anderer Fehler (z.B. Luftblasen im Klebstoff) vorlag. Dies kann durch ein optisches und/oder ein akustisches Signal angezeigt werden. Es können dann nach Außerbetriebsetzen der Positioniereinrichtung durch ein elektrisches Signal an dem Ausgang 43 des Vergleichers 42 an der Dosiereinrichtung 1 die entsprechenden Schritte (z.B. Füllen der Klebstoffkammer) unter Beibehaltung der Position der Dosiereinrichtung 1 vorgenommen werden, so daß der zuvor nicht gesetzte Klebstoffpunkt gesetzt werden kann und eine Fehlbestückung vermieden wird.
  • Es ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß erstmals eine Dosiereinrichtung ohne einen Abstandshalter in die zum Setzen von Klebstoffpunkten erforderliche Position dadurch gebracht werden kann, daß zunächst ein vorgegebener Abstand zwischen der Klebstoff-Austrittsöffnung der Dosiereinrichtung und der Oberfläche der Leiterplatte angefahren wird, wobei dieser Abstand so beschaffen ist, daß mit der optischen Einrichtung ein Lichtstrahl auf den Projektionspunkt der Austrittsöffnung auf die Oberfläche der Leiterplatte schräg lenkbar ist und daß die von diesem Projektionspunkt reflektierte Strahlung durch die Detektoreinrichtung der optischen Einrichtung erfaßbar ist, wobei der auf den Projektionspunkt 8 gestrahlte Lichtstrahl 12 und der vom Projektionspunkt P zurückgestrahlte Lichtstrahl 12′ in einer Ebene liegen, die um einen vorgegebenen Winkel zur Oberfläche der Leiterplatte geneigt sein kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß an Stelle der Nockenscheibe 8 auch beliebige andere Antriebselemente eingesetzt werden können und daß die Ermittlung der ersten Position nach dem Setzen eines Klebstoffpunktes in der selben Weise erfolgen kann, wie vor dem Setzen des Klebstoffpunktes.

Claims (14)

  1. Verfahren zur kontrollierten Auftragung von Klebepunkten ,bei dem aus einer Dosiereinrichtung (1) Klebstoff abgegeben und in einer dosierten Menge der Oberfläche eines Gegenstandes (11) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) in einer ersten Position der Dosiereinrichtung (1) ein Lichtstrahl (12) einer Lichtquelle einer mit der Dosiereinrichtung (12) bewegbaren optischen Einrichtung (5) schräg zur Abgaberichtung des Klebstoffes auf die Oberfläche des Gegenstandes (11) derart gerichtet wird, daß sich der Lichtstrahl (12 ) und die Klebstoff-Abgabeeinrichtung in der Oberfläche des Gegenstandes (11) treffen, daß
    b) in der ersten Position die Intensität des von der Oberfläche des Gegenstandes (11) zurückgestrahlten Lichtstrahles (12′) von einer Detektoreinrichtung der optischen Einrichtung (5) vor und nach dem Setzen eines Klebstoffpunktes in der ersten Position in der Form eines ersten Intensitätswertes (A₁₅) und eines zweiten Intensitätswertes (A15˝) erfaßt wird, daß
    c) der erfaßte erste Intensitätswert (A₁₅) und der erfaßte zweite Intensitätswert (A15˝) miteinander verglichen werden, und daß
    d) bei einer Abweichung ( 15‴) des erfaßten ersten Intensitätswertes (A₁₅) von dem erfaßten zweiten Intensitätswert (A15˝) gefolgert wird, daß ein Klebepunkt (18) gesetzt wurde und daß bei einer Übereinstimmung des erfaßten ersten Intensitätswertes (A₁₅) mit dem erfaßten zweiten Intensitätswert (A15˝) gefolgert wird, daß kein Klebepunkt (18) gesetzt wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (1) und die optische Einrichtung (5) von der ersten Position aus um eine vorgegebene Strecke weiter an die Oberfläche des Gegenstandes (11) in eine zweite zur Klebstoffabgabe geeignete Position der Dosiereinrichtung (1) angenähert werden und daß die Dosiereinrichtung (1) und die optische Einrichtung (5) nach dem Setzen eines Klebstoffpunktes (18) zur ersten Position zurückgebracht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der optischen Einrichtung (5) abgegebene und der zur opticshen Einrichtung (5) zurückgestrahlte Lichtstrahl (12, 12′) einen Winkel bilden und in einer Ebene liegen, die in Bezug auf die Oberfläche des Gegenstandes (11) geneigt ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabevorrichtung in der Richtung der Normalen zur Oberfläche des Gegenstandes (11) verläuft.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (1) und die optische Einrichtung (5) in der ersten Position nicht angehalten werden.
  6. Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer beweglichen Dosiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (1) und eine damit verbundene optische Einrichtung (5) zur Feststellung, ob ein Klebepunkt vorhanden ist oder nicht gemeinsam durch eine Antriebseinrichtung (8, 9, 10) bewegbar sind und daß die Antriebseinrichtung (8, 9, 10) nach Erfassen der ersten Position die gemeinsame Bewegung um eine vorgegebene Strecke zur zweiten Position fortführt.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine durch einen Motor (10) betriebene Nockenscheibe (8) umfaßt, die die Dosiereinrichtung (1) und die optische Einrichtung (5) bewegt, und daß die Nockenscheibe (8) nach Erfassen der ersten Position um einen vorgegebenen Winkelbereich durch einen Winkeldetektor (44) weiter bewegbar ist.
  8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen durch einen Motor drehbaren Spindelantrieb umfaßt, der die Dosiereinrichtung (1) und die optische Einrichtung (5) bewegt.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (5) so beschaffen ist, daß der Lichtstrahl (12) und der zurückgestrahlte Lichtstrahl (12′) in einer zur Oberfläche des Gegenstandes geneigten Ebene liegen, und daß sich der ausgesendete Lichtstrahl (12) und die Abgaberichtung der Dosiereinrichtung (1) in der Oberfläche des Gegenstandes (11) in der ersten Position schneiden.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (8, 9, 10) die Dosiereinrichtung (1) und die optische Einrichtung (5) in der Richtung der Normalen der Oberfläche des Gegenstandes (11) bewegt.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung (40) vorgesehen ist, die den in der ersten Position vor dem Setzen eines Klebstoffpunktes (18) erfaßten ersten Intensitätswert (A₁₅) und den in der ersten Position nach dem Setzen des Klebstoffpunktes (18) erfaßten zweiten Intensitätswert (A15˝) speichert, und daß eine Vergleichseinrichtung (42) vorgesehen ist, die den ersten und zweiten Intensitätswert (A₁₅, A 15˝) miteinander vergleicht und an ihrem Ausgang (43) ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Differenz (A15‴) und/oder keine Differenz zwischen dem ersten und zweiten Intensitätswert (A₁₅, A15˝) anzeigt.
  12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erkennungseinrichtung (41) vorgesehen ist, die die erste Position dadurch erkennt, daß sie aufeinanderfolgend Intensitätswerte des von der Oberfläche des Gegenstandes (11) vor Erreichen der ersten Position zurückgestrahlten Lichtstrahles (12′) erfaßt.
  13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnte, daß die Erkennungsschaltung ein Differentiator ist.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Motor (10) ein Schrittmotor (10) oder ein Gleichstrommotor vorgesehen ist.
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