NL1004095C1 - Werkwijze en inrichting voor het aanvoeren en plaatsen van componenten. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het aanvoeren en plaatsen van componenten

TERREIN VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het plaatsen van componenten en meer in het bijzonder op een werkwijze en inrichting 5 voor het automatisch aanvoeren van op een oppervlak te monteren chipcomponenten vanuit een massatoevoerinrich-ting en het plaatsen van de chipcomponenten op substraten met een hoge snelheid.

10 STAND VAN DE TECHNIEK

De bekende inrichtingen voor het aanvoeren en plaatsen van elektrische op een oppervlak gemonteerde componenten omvat kenmerkend een gestel, een systeem voor het hanteren van platen voor het toevoeren van schakelplaten, 15 een aantal componententoevoerinrichtingen en één of meer koppen voor het plaatsen. De componententoevoerinrichtingen zijn normaal bevestigd op het gestel en voeren componenten aan naar een plaats waar een voedingsinrichting ze oppikt. De kop of koppen verplaatsen kunnen zijdelings en 20 in lengterichting bewegen, namelijk volgens de X- en de Y-coördinaatassen en vertonen ten minste één vacuümspil die verticaal beweegbaar is, namelijk volgens de Z-co-ordinaatas en waarbij de spil kan draaien om de θ-as voor het plaatsen van de componenten op een schakelingsplaat. 25 De plaatsingskop beweegt heen en weer tussen de plaats voor het opnemen van componenten, waar één of meer componenten worden opgepakt en de bepaalde plaatsen boven het substraat waar de vacuümspil de opgenomen componenten op het substraat plaatst. Deze inrichtingen voor het oppak-30 ken en plaatsen op een oppervlak kunnen echter niet met hoge snelheid werken daar de plaatsingskop continu heen 1004095 2 en weer moet bewegen tussen de plaats voor het opnemen van de component en de gewenste plaatsen waar de component boven het substraat moet worden gebracht.

De bekende machines voor het opnemen en plaatsen van 5 componenten op een oppervlak, die voldoende aan de hiervoor genoemde voorwaarden omvatten machines die worden vervaardigd en op de markt worden gebracht door Universal Instruments Corporation of Binghamton, New York onder de naam "General Surface Mount Application Machines" GSM-1. 10 Bij deze machines worden losgestorte componenten gevoerd naar een plaats voor het opnemen door toevoerin-richtingen voor losse componenten. Schakelmechanismen zoals een roterend wiel dat is bevestigd op het uiteinde van losse toevoerinrichtingen worden gebruikt voor het 15 scheiden van de componenten zodat ze kunnen worden opgenomen door de kop voor het plaatsen.

Verdere bekende inrichtingen worden beschreven in het US octrooi nr. 5.044.875 op naam van Hunt c.s. waarin een werkwijze en inrichting wordt beschreven voor het 20 plaatsen van elektrische componenten 32 waarbij een magazijn 34 voor gestapelde elektrische componenten is gekoppeld met en beweegbaar samen met een vacuümbuis 36. Zoals Fig. 1 laat zien neemt het magazijn 34 een aantal chips 32 op die zijn geplaatst in een verticale stapel.

25 Het gewicht van de stapel draagt bij tot de naar beneden gerichte toevoer onder invloed van de zwaartekracht van componenten. Een schuifblok 38 beweegt heen en weer langs een as 40 tussen een stand onder de stapel en een stand onder een vacuümbuis 36. Aanvankelijk is het schuifblok 30 geplaatst onder en nabij de verticale stapel chips. Het schuifblok 38 wordt bewogen naar de vacuümbuis 36 toe.

Een dergelijke beweging zorgt ervoor dat een uitsteeksel 44 op het schuifblok 38 de onderste chip over de bodem van het magazijn 35 schuift en de chip beweegt naar de vacuümbuis 36. Het vacuüm dat wordt toegevoerd via de buis 36 zorgt ervoor dat de chip naar boven beweegt tegen de vacuümbuis 36 aan. Het schuifblok 38 wordt terugbewogen naar de uit- 1004095 3 gangsstand onder het magazijn 34 en de chip wordt naar beneden getransporteerd door de buis 36 totdat de chip in een schakelplaat wordt gedrukt op de gewenste plaats. Bij het drukken van de chip op de plaats in de schakelplaat 5 wordt het vacuüm verbroken en de buis 36 wordt verticaal naar boven bewogen naar de uitgangsstand boven de kamer 42.

Hoewel bij deze inrichting niet noodzakelijkerwijs een opneem- en plaatsingskop heen en weer moet bewegen 10 tussen een opneemstation en een plaatsingsstation tussen elke aangebrachte component vertoont deze inrichting toch een aantal nadelen. In de eerste plaats omdat de chips verticaal zijn gestapeld kunnen ze blootstaan aan het verschijnsel van aan elkaar plakken. Hierdoor kunnen 15 chips blijven hangen in het voorraadmagazijn of kunnen bij toevoeren en wegschuiven van chips soms chips ontbreken. Verder is de inrichting beperkt tot het toevoeren en plaatsen van een klein aantal chips in een netjes gestapeld magazijn en is het niet mogelijk om grote aantallen 20 componenten toe te voeren en te plaatsen wanneer deze los zijn gestort namelijk willekeurig gericht in een patroon. Bovendien kan het heen en weer bewegen van het schuifblok tussen slechts één opneemstation en afgeefstation nadelig zijn wanneer geen passende inspectie van de elektronische 25 chips plaatsvindt en de chips kunnen worden gedetecteerd in tussengelegen stations.

Daarom bestond er behoefte aan een machine met een translerende kop voor het plaatsen voor het aanvoeren van componenten en het plaatsen van de componenten op een 30 substraat met hoge snelheid waarbij een minimale tijd nodig is voor het opnieuw vullen van de inrichting, waarbij de noodzaak zou vervallen voor het heen en weer bewegen tussen een opneemstation en een plaatsingsstation en het mogelijk zou zijn een groot aantal componenten toe 35 te voeren uit een losgestorte voorraad en het detecteren van op de juiste wijze toegevoerde componenten zal worden vergemakkelijkt. De onderhavige uitvinding is ontwikkeld voor het bereiken van dit oogmerk en andere oogmerken.

1004095 4

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Gezien het voorgaande is het een hoofdoogmerk van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een een trans-lerende beweging uitvoerende met hoge snelheid werkende 5 plaatsingskop voor het toevoeren en plaatsen van chipcom-ponenten op een substraat, waarbij het niet nodig is om heen en weer te bewegen naar een opneemstation voor het weer opnemen van een chipcomponent na elke plaatsing van het chipcomponent op het substraat op een gewenste plaats. 10 Een verder oogmerk van de uitvinding is het ver schaffen van een een translerende beweging uitvoerende plaatsingskop die met hoge snelheid werkt en die een daaraan gekoppelde toevoerinrichting van losgestorte chips omvat voor het toevoeren en plaatsen van chipcompo-15 nenten op een substraat.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een met hoge snelheid werkende plaatsingskop die chipcomponenten aanvoert en plaatst op een substraat en die het detecteren en inspecteren van op de juiste wijze 20 aangevoerde chipcomponenten vergemakkelijkt. Deze en andere oogmerken worden bereikt dankzij de onderhavige uitvinding waarbij volgens één aspect een inrichting wordt verschaft voor het toevoeren van chipcomponenten en het plaatsen van de componenten op een substraat. De 25 inrichting kan een translerende beweging uitvoeren ten opzichte van het substraat en omvat een overbrengmecha-nisme voor componenten, een toevoerinrichting voor componenten en een vacuümspil. Het overbrengmechanisme omvat een draaibaar wiel met een aantal componenten bevattende 30 compartimenten, een aantal in hoekrichting ten opzichte van elkaar verschoven stations en een aandrijfmechanisme voor het achtereenvolgens verplaatsen van de compartimenten naar de stations. De stations omvatten ten minste één station voor het opnemen van componenten en een station 35 voor het afgeven van componenten. De toevoerinrichting vertoont een houder voor het opslaan van een groot aantal chipcomponenten en de toevoerinrichting beweegt de componenten naar voren naar het opneemstation van het over- 1 0 0 4 0 9 5 5 brengmechanisme. De vacuümspil is geplaatst boven het afgeefstation van het overbrengmechanisme en kan verticaal bewegen ten opzichte van het afgeefstation voor het besturen en plaatsen van een component bij het afgeef-5 station op het substraat. De toevoerinrichting, het overbrengmechanisme en de vacuümspil zijn constructief gekoppeld tot een eenheid zodat een translerende beweging van de inrichting ten opzichte van het substraat ervoor zorgt dat de eenheid een translerende beweging uitvoert ten 10 opzichte van het substraat.

Het overbrengmechanisme omvat een roterend wiel met een aantal compartimenten voor het vasthouden van componenten, een vaste buitenring die concentrisch is geplaatst rondom het roterende wiel, een aantal in hoek-15 richting verschoven liggende stations en een aandrijfmechanisme voor het achtereenvolgens bewegen van de compartimenten na ten minste een opneemstation voor een component en een afgeefstation voor een component. De buitenring omvat een opening bij het opneemstation waardoor het 20 mogelijk wordt dat een component wordt overgebracht uit de toevoerinrichting naar een vasthoudcompartiment. De toevoerinrichting bevat een groot aantal componenten en voert de component toe aan het opneemstation van de overbrenginrichting. De toevoerinrichting omvat een 25 houder voor het in massa opslaan van componenten waarbij de componenten in losgestorte vorm aanwezig zijn, en een toevoersectie die de componenten in één lijn brengt en toevoert aan het overbrengmechanisme bij het opneemstation in een gewenste stand. De vacuümspil is geplaatst 30 boven het afgeefstation van de overbrenginrichting en kan verticaal bewegen ten opzichte van het afgeefstation voor het besturen en plaatsen van een component bij het afgeef station op het substraat.

De plaatsingskop wordt op een eerste van tevoren 35 vastgestelde plaats gepositioneerd boven het substraat en een eerste component wordt afgegeven aan het uitgangseind van de toevoerinrichting aan een compartiment in het opneemstation van het overbrengmechanisme. Het overbreng- 1 0 0 4 0 W 5 6 mechanisme wordt achtereenvolgens gedraaid voor het verplaatsen van de eerste component uit het opneemstation in het overbrengmechanisme naar een afgeefstation in het overbrengmechanisme. Gedurende elke achtereenvolgende 5 stilstandsperiode worden extra componenten uit de toe-voerinrichting gebracht in de voortbewegende componenten van het overbrengmechanisme. De eerste component wordt bestuurd door de vacuümspil in het afgeefstation van het overbrengmechanisme en wordt geplaatst op het substraat. 10 De verplaatsingskop wordt bewogen naar een tweede van tevoren bepaalde stand boven het substraat en het overbrengmechanisme wordt gedraaid voor het bewegen van de tweede component in het overbrengmechanisme naar het afgeefstation en de tweede component wordt bestuurd in 15 het afgeefstation door de vacuümspil en geplaatst op het substraat op een tweede van tevoren bepaalde plaats.

Deze en andere oogmerken en kenmerken van de uitvinding zullen naar voren komen bij beschouwing van de volgende gedetailleerde beschrijving van voorkeursuitvoe-20 ringsvormen aan de hand van de tekening waarin met dezelfde verwijzingsnummers dezelfde elementen worden aangeduid.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN 25 Fig. 1 is een perspectivisch aanzicht van een beken de inrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift 5.044.875 op naam van Hunt;

Fig. 2 is een perspectivisch aanzicht van een inrichting voor het toevoeren en plaatsen van elektrische 30 chipcomponenten volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 3 is een schematisch gedeeltelijk zijaanzicht van de inrichting uit Fig. 2;

Fig. 4 is een schematisch bovenaanzicht van de inrichting uit Fig. 3; 35 Fig. 5 is een blokschema dat het regelsysteem laat zien van de inrichting uit Fig. 3;

Fig. 6 is op grotere schaal een afbeelding van de overgang tussen de toevoerinrichting van losgestorte 1004095 7 delen en het chipoverbrengmechanisme dat is afgebeeld in Fig. 5;

Fig. 7 is een zijaanzicht van de overgang tussen het chipoverbrengmechanisme en de spil in een eerste fase van 5 de bediening;

Fig. 8 is een zijaanzicht dat de overgang laat zien tussen het chipoverbrengmechanisme en de spil in een tweede fase van de bediening

Fig. 9 is een zijaanzicht van de overgang tussen een 10 andere uitvoeringsvorm van het chipoverbrengmechanisme en de spil in een eerste bedieningsfase/ en

Fig. 10 is een zijaanzicht dat de overgang laat zien tussen de andere uitvoeringsvorm van een chipoverbrengmechanisme en de spil in een tweede bedieningsfase.

15

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORM

Een inrichting voor het toevoeren en plaatsen van elektrische componenten volgens de onderhavige uitvinding 20 is afgebeeld in de Fig. 2 tot 10 en is in het algemeen aangeduid met het referentienummer 50. Zoals in het bijzonder Fig. 2 laat zien omvat de inrichting 50 voor het toevoeren en plaatsen van elektrische componenten een toevoerinrichting en plaatsingskop 52 die kan bewegen ten 25 opzichte van een basisgestel 53. Een X- en Y-as positio-neringssysteem 54 beweegt de toevoerinrichting en de plaatsingskop 52 ten opzichte van het basisgestel 53 langs ten minste de x-as en de Y-as. In een bepaalde voorkeursuitvoeringsvorm wordt het positoneringssysteem 30 54 voor de X-as en de Y-as gevormd door een bovengelegen portaalpositioneersysteem. Positioneersystemen van deze soort zijn algemeen bekend en het specifieke positioneer-systeem dat wordt gebracht is niet kritisch met betrekking tot de uitvinding.

35 De toevoerinrichting en plaatsingskop 52 zorgt voor het toevoeren, het op de juiste plaats brengen en het plaatsen van de chipcomponenten op substraatplaten 60. Substraatplaten 60 worden overgebracht naar en uit een 1004095 8 van tevoren bepaalde plaats op het basisgestel 53 door een systeem 62 voor het verplaatsen van substraten, dat bij voorkeur wordt gevormd door een automatische transporteur. Systemen voor het bewegen van substraten van 5 deze soort zijn algemeen bekend en het specifieke systeem voor het bewegen van een substraat dat wordt toegepast vormt geen deel van de uitvinding en een verdere beschrijving wordt niet nodig geacht voor het begrijpen van de constructie en de werking van de inrichting volgens de 10 uitvinding.

Zoals de Fig. 2 en 3 laten zien omvat de toevoerin-richting en verplaatsingskop 52 een blok of basisgedeelte 64 en ten minste één toevoerinrichting voor componenten en een plaatsingskop die zijn bevestigd aan het basisge-15 deelte 64. In de in Fig. 2 afgebeelde uitvoeringsvorm zijn een componenttoevoerinrichting en plaatsingskop 52 gekoppeld aan het basisgedeelte 64. Het zal echter duidelijk zijn dat meer dan één componenttoevoerinrichting en meerdere plaatsingskoppen 52 zouden kunnen worden ge-20 bruikt. De componenttoevoerinrichting en de verplaatsingskop 52 kan bij voorkeur afzonderlijk wegneembaar zijn gekoppeld met het basisgedeelte 64 door een gebruikelijke schuifverbinding met een of andere gebruikelijke inrichting voor het vasthouden of vergrendelen. In over-25 eenstemming hiermee kan het basisgedeelte 64 uitstekende geleidingen omvatten die complementair gevormd ten opzichte van de afzonderlijke componenttoevoerinrichting en verplaatsingskop 52 voor het vergemakkelijken van de vervanging en het richten ervan. Het zal eveneens duide-30 lijk zijn de individuele componenttoevoerinrichting en de verplaatsingskop 52 bij voorkeur elektronisch gekoppeld met een regelinrichting zoals in het volgende nog nader zal worden uiteengezet voor het verkrijgen van energie en nodige signalen.

35 Zoals is afgeheeld in de Fig. 3 en 4 omvat elke componenttoevoerinrichting en verplaatsingskop 52 een toevoerinrichting 68 voor losgestorte componenten, een spil 70 en een overbrengmechanisme 72 voor chipcomponen- 1004095 9 ten. Samenvattend kan worden opgemerkt dat de toevoerin-richting 68 voor losgestorte componenten de chipcomponen-ten 75 afzonderlijk overbrengt uit een houder 74 die een groot aantal chipcomponenten 75 in losgestorte vorm, 5 namelijk een niet geregelde of willekeurige verdeling, naar het chipoverbrengmechanisme 72. Het chipoverbrengme-chanisme 72 brengt de chipcomponenten 75 uit de toevoer-inrichting 68 voor componenten naar een plaats direct onder de spil 70, zodanig dat de chipcomponenten 75 10 afzonderlijk kunnen worden vastgegrepen en bestuurd door de spil 70. De spil 70 kan zijn verbonden met een bron van een vacuüm (niet afgebeeld) dat naar keuze kan worden aangelegd als een functie van de stand van de spil 70.

Een spilaandrijfsysteem 73 beweegt de spil 70 volgens de 15 Z-as en om de langsas Θ voor het besturen en plaatsen van de chipcomponent 75 op een substraat 60. Er kan worden opgemerkt dat de spil 70 is afgebeeld met een bovengedeelte 71 dat kan samenwerken met het spilaandrijfsysteem 73 en een onderste gedeelte dat wordt vastgehouden in het 20 overbrengmechanisme 72. In een andere uitvoeringsvorm kan de gehele spil 70 rechtstreeks zijn gekoppeld met het basisgedeelte 64 gescheiden van het verwijderbare gedeelte van de componenttoevoerinrichting en de plaatsingskop 52.

25 De toevoerinrichting 68 voor losgestorte componenten omvat een houder 74 en een lijfgedeelte 76. De houder 74 is losneembaar bevestigd aan het lijfgedeelte 76 waardoor het mogelijk wordt de hoeveelheid chipcomponenten 75 aan te vullen zonder dat het nodig is de toevoerinrichting 30 voor de componenten en de plaatsingskop 52 te verwijderen van het basisgedeelte. Binnen een invoerkamer 77 van het lijfgedeelte 76 worden de chipcomponenten 75 toegevoerd vanuit de ongeordende toestand in een bepaalde en gewenste stand en worden in één lijn gebracht in een enkele rij 35 in het kanaal 90 ten gevolge van de eigen vorm van de invoerkamer 77. De componenten worden dan langs het kanaal 90 toegevoerd aan de uitlaat 80 van het basisgedeelte 76 met behulp van samengeperste lucht uit een bron 1004095 10 79 die is verbonden met een gedeelte 78 in het lijfge-deelte 76. Bij de uitlaat van de toevoerinrichting 68 voor de componenten is het kanaal 120 dat de chipcompo-nenten 75 aanvoert vrijwel horizontaal, zodat de chipcom-5 ponenten 75 horizontaal worden toegevoerd aan het chip-overbrengmechanisme 72. Een voorkeursontwerp van de houder 74 en de toevoerinrichting 68 van de soort die is afgebeeld en beschreven is op de markt en wordt vervaardigd in Japan door de NITTO Kogyo in Japan.

10 Het chipoverbrengmechanisme 72 omvat een gestel 84 en een overbrengwiel 86 dat is gelegerd in het gestel 84 doordat het wiel ten opzichte van het gestel kan draaien. Het overbrengwiel 86 omvat een aantal in hoekrichting naast elkaar gelegen compartimenten 88 voor het vasthou-15 den van componenten, welke compartimenten zijn gelegen nabij de omtrek van het overbrengwiel 86 en die afmetingen hebben die iets groter zijn dan die van de chipcompo-nenten 75 die door de compartimenten moeten worden opgenomen. In een uitvoeringsvorm die de voorkeur verdient, 20 zoals is afgebeeld in Fig. 5, liggen de compartimenten 88 voor het vasthouden van de componenten op hoekafstanden van 60° van elkaar. De hoekafstand tussen de compartimenten 88 voor het vasthouden van de componenten kan echter groter of kleiner zijn dan 60°.

25 Een stapsgewijze draaiing van het overbrengwiel 86 brengt de compartimenten voor het vasthouden van de componenten 88 bij verschillende stations die zijn geplaatst rondom het overbrengwiel 86. De stations omvatten ten minste een opneemstation 90 nabij de uitlaat 80 van 30 de toevoerinrichting 68 en een afgeefstation 92 nabij de spil 70. Bovendien kunnen één of meer stations 94 zijn gelegen tussen het opneemstation en het afgeefstation 92 voor het inspecteren, detecteren en/of onderzoeken van de chipcomponenten 75 in de betreffende compartimenten 88 35 voor het vasthouden van de componenten.

Het gestel 82 van het chipoverbrengmechanisme 72 omvat een buitenring 96 die de chipcomponenten 75 in de compartimenten 88 wordt vastgehouden van de chips tijdens 1004095 11 de baan vanaf het opneemstation 90 naar het afgeefstation 92. Een opening of spleet 98 in de buitenring 96 is gelegen nabij het opneemstation 90. Hierdoor wordt het mogelijk dat een chipcomponent 75 in het compartiment 88 5 voor het vasthouden van een component treedt in het opneemstation 90 via de spleet 98 in de buitenring 96. De buitenring 96 omvat ook een onderste draagconstructie 100 die is gelegen onder ten minste een gedeelte van het overbrengwiel 86 waardoor de chipcomponenten 75 in de 10 compartimenten 88 voor het vasthouden van de componenten worden ondersteund terwijl ze bewegen van het opneemstation 90 naar het afgeefstation 92. De onderste draagconstructie 100 wordt bij voorkeur gevormd door een stationair gedeelte, een intreeklep of schuif 102 en een uit-15 treeklep of schuif 104.

De inlaat- en uitlaatkleppen of schuiven 102 en 104 zijn beweegbaar gemonteerd, bij voorkeur zijn ze draaibaar of schuifbaar gemonteerd in het gestel 84 nabij het opneemstation 90 respectievelijk het afgeefstation 92. De 20 kleppen of schuiven 102 en 104 kunnen bewegen tussen een stand voor het dragen van een component waarin ze een chipcomponent 75 in een compartiment 88 voor het vasthouden van een component kunnen ondersteunen in het betreffende station 90 of 92, en ze kunnen een stand innemen 25 voor het afvoeren van een component, waarin een chipcomponent 75 kan bewegen of naar beneden vallen uit het betreffende station 90 of 92. Elke klep of schuif 102 en 104 wordt aangedreven door een betreffend aandrijfsysteem 103 en 105 voor het bewegen tussen de standen voor het 30 dragen en het afvoeren van een component. Zoals wordt beschreven in het volgende, wordt de inlaatklep of in-laatschuif 102 geopend, dat wil zeggen in de stand gebracht voor het afvoeren van een component wanneer deze component niet geheel is binnengetreden in een comparti-35 ment 88 voor het vasthouden van de component en zo de stapsgewijze draaiing van het overbrengwiel 86 zal verhinderen. De uitlaatklep of uitlaatschuif 104 is kenmerkend geopend, dat wil zeggen wordt in de stand voor het 1004095 12 afvoeren van een component gebracht, voor het mogelijk maken dat de vacuümspil 70 de chipcomponent 75 bestuurt en plaatst op het substraat 60 doordat deze beweegt door een verticale doorgang in het gestel 84 die wordt gevormd 5 door de open uitlaatklep of uitlaatschuif 104. De kleppen of schuiven 102 en 104 en de betreffende aandrijfsystemen 103 en 105 kunnen van elke bekende constructie zijn voor het vervullen van de in het voorgaande genoemde functies en één van de kleppen of schuiven 102 en 104 of beide 10 kunnen heen en weer schuifbaar of schommelbaar zijn uitgevoerd.

Eén of meer voelers 106 kunnen zijn geplaatst nabij een tussengelegen station 94 in of tussen het opneemsta-tion 90 en het afgeefstation 92 voor het detecteren, 15 onderzoeken en/of inspecteren van een chipcomponent 75 in een compartiment 88 voor het vasthouden van een component. Deze voelers 106 zijn gekoppeld met de aandrijfmechanismen 103 en 105 voor de kleppen of schuiven voor het afvoeren van chipcomponenten 75 en/of voor het laten 20 uitvoeren van een verplaatsing van het overbrengwiel 86 gedurende een gewenst aantal malen, wanneer een chipcomponent 75 niet aanwezig is in een compartiment 88 voor het vasthouden van een component in het afgeefstation 92.

Zoals Fig. 5 laat zien is een regelaar 108 gekoppeld 25 met de schroefaandrijvingen 57 en 59 het bewegingssysteem 62 voor het substraat en de componenttoevoerinrichting en plaatsingskop 52. Meer in het bijzonder is met betrekking tot de componenttoevoerinrichting en de plaatsingskop 52 de regelaar 108 gekoppeld met een stapsgewijze aandrij-30 ving 107 voor het overbrengwiel met een slipkoppeling 110 en een slipkoppelingsvoeler 112 voor het detecteren van het werkzaam worden of van het slippen van de slipkoppeling 110. Verder is met betrekking tot de componenttoevoerinrichting en de plaatsingskop 52 de regelaar 108 35 gekoppeld met de aandrijfsystemen 103 en 105 voor de kleppen of schuiven, het spilaandrijfsysteem 73 en de vacuümregeling 97 voor het naar keuze aanleggen van een vacuüm aan de spil 70, en de verschillende voelers voor 1004095 13 het inspecteren, onderzoeken en/of detecteren die collectief zijn aangeduid door het verwijzingsnummer 106. De regelaar 108 omvat bij voorkeur bekende in serie liggende of combinaties van logische schakelingen, een microcompu-5 ter, een programmeerbare logische reeks of andere bekende regelschakelingen.

In bedrijf wordt de houder 74 bij voorkeur aanvankelijk gevuld met elektrische chipcomponenten 75. Chipcom-ponenten 75 kunnen worden toegevoerd uit de houder 74 aan 10 de kamer 77. Onder druk staande lucht via de luchtbron 79 en het gedeelte 78 doen de chipcomponenten 75 bewegen uit de kamer 77 naar het kanaal 120 in de gewenste stand naar de uitlaat 80. Bij het opneemstation 90 wordt de voorste chipcomponent 75 met behulp van lucht gedreven in een 15 compartiment 88 voor het vasthouden van een component in het overbrengwiel 86 via de opening 98 in de buitenring 96. De voorste chipcomponent 75 die nu is gelegen in het compartiment 88 voor het vasthouden van componenten in het opneemstation 90 wordt aan de onderkant ondersteund 20 door de draagconstructie 100 die bij voorkeur een inlaat-klep of inlaatschuif 102 vertoont.

Het overbrengwiel 86 wordt stapsgewijs naar voren bewogen, dat wil zeggen geïndexeerd over één hoekstap, zodat het compartiment 88 voor het vasthouden van de 25 component in het opneemstation 90 de eerste chipcomponent 75 uit het kanaal 120 opneemt. Het indexeren zorgt tegelijkertijd dat het componentvasthoudcompartiment 88 naar voren beweegt naar het volgende station en een nieuw leeg compartiment 88 voor het vasthouden van een component 30 komt te liggen in het opneemstation 90. De volgende chipcomponent 75 uit het kanaal 120 treedt in het volgende compartiment 88 voor het vasthouden van een component bij het aankomen van het compartiment in het opneemstation 90. Dit proces gaat door totdat de eerste chipcompo-35 nent 75 het afgeefstation 92 bereikt.

In het geval dat een chipcomponent 75 niet op de juiste wijze in het compartiment 88 voor het vasthouden van een component treedt en stuit tegen het overbrengwiel 1004095 14 86, zal de slipkoppeling 110 verhinderen dat het over-brengwiel 86 gaat draaien. Na een van tevoren bepaald aantal malen achtereenvolgens slippen, zoals wordt gedetecteerd door de slipkoppelingvoeler 112, wordt de in-5 treeklep of schuif 102 gebracht in de stand voor het afvoeren van een component zodat de foutieve en/of de niet goed gerichte chipcomponent 75 wordt afgevoerd en kan de volgende chipcomponent 75 in het compartiment treden.

10 Het systeem 54 voor het verplaatsen volgens de X-as en de Y-as, dat de schroefaandrijfinrichtingen 57 en 59 omvat, plaatst de meervoudige toevoerinrichting en de verplaatsingskop 52 zodanig dat de chipcomponent 75 in het afgeefstation 92 wordt gebracht boven de gewenste 15 plaats op het substraat 60 voor het daarop plaatsen.

Details van het proces van het plaatsen van een chipcomponent wordt eerst beschreven voor de uitvoeringsvorm met een uitlaatklep of schuif 104 aan de hand van de Fig. 7 en 8 en wordt later nog beschreven voor een uitvoerings-20 vorm zonder een uitlaatklep of uitlaatschuif aan de hand van de Fig. 9 en 10.

Wanneer een uitlaatschuif of uitlaatklep 104 wordt gebruikt, zoals is te zien in de uitvoering volgens de Fig, 7 en 8, zal de chipcomponent 75 die aankomt bij het 25 afgeefstation 92 eerst komen te rusten op de uitlaatschuif of klep 104 die staat in de stand voor het dragen van de component. De vacuümspil 70 komt in aanraking met de bovenzijde van de chipcomponent 75 en bestuurt en houdt de chip vast door een aangelegd vacuüm . De uit-30 laatklep of schuif 104 wordt bewogen in de stand voor het afvoeren van de component waardoor een vrije verticale doorlaat naar het substraat 60 wordt verschaft. De spil 70 wordt naar beneden bewogen door de doorlaat en de chipcomponent 75 wordt geplaatst op het substraat 60. De 35 spil 70 wordt dan teruggetrokken en de uitlaatschuif of uitlaatklep 104 wordt terugbewogen in de stand voor het dragen van een component in afwachting van de volgende chipcomponent 75.

1004095 15

Wanneer geen gebruik wordt gemaakt van een uitlaat-schuif of uitlaatklep 104, zoals is te zien in de uitvoeringsvorm volgens de Fig. 9 en 10, zal de chipcomponent 75 tijdelijk niet worden ondersteund wanneer deze aankomt 5 in het afgeefstation 92. De plaatsing (i) van de bodem van de spil 70 onmiddellijk boven het compartiment 88 voor het vasthouden van de component in het afgeefstation 92 en (ii) het aanbrengen van een vacuüm op de spil 70, zal ervoor zorgen dat de spil 70 in aanraking komt met de 10 bovenzijde van de chipcomponent 75 en dankzij het vacuüm deze bestuurt en vasthoudt. Een benedenwaartse beweging van de spil 70 begint dan volgens commando en de chipcomponent 75 wordt geplaatst op het substraat 60. De spil 70 wordt dan teruggetrokken en wordt dan de volgende chip-15 component 75 af.

Nadat één chipcomponent 75 is geplaatst op het substraat 60 kan de volgende component 75 worden geplaatst op de volgende gewenste plek op het substraat 60 door het laten innemen van een nieuwe stand door de 20 toevoerinrichting en de plaatsingskop 52 door middel van de schroefaandrijvingen 57 en 59, het draaien van het overbrengwiel 86 en het besturen en plaatsen van de volgende chipcomponent 75 op het substraat 60 met de spil 70 in een volgende gewenste stand. Er kan worden opge-25 merkt dat het overbrengwiel 86 en de toevoerinrichting en plaatsingskop 52 gelijktijdig kunnen worden verplaatst voor het verkrijgen van een verdere verkorting van de bedrijfstijd.

Verder kunnen de chipcomponenten 75 eveneens worden 30 geïnspecteerd in de compartimenten 88 voor het vasthouden van de componenten in het opneemstation 90, het afgeef-station 92 of in elk station 94 daartussen met behulp van voelers 106. Wanneer een voeler 106 vaststelt dat een chipcomponent 75 niet kan worden geaccepteerd kan die 35 chipcomponent 75 het chipafgeefstation passeren door het niet vastgrijpen van de niet geaccepteerde chipcomponent 75 met behulp van de spil 70 en door de uitlaatklep of uitlaatschuif 104 niet te bewegen waardoor de niet te 1004095 16 accepteren chipcomponent 75 het afgeefstation passeert naar een station voor het afvoeren van afgekeurde chips. Wanneer verder een voeler 106 vaststelt dat geen chipcomponent 75 aanwezig is in een compartiment 88 voor het 5 vasthouden van een component, kan het aandrijfsysteem 107 voor het overbrengwiel een passend aantal malen bewegen zodat een chipcomponent wordt toegevoerd aan de spil 70 zonder de extra cyclustijd voor het bewegen van de spil 70 in verticale richting. Verder maakt de aanwezigheid 10 van stations 94 tussen het chipopneemstation 90 en het chipafgeefstation 92 het mogelijk dat inspecties kunnen worden uitgevoerd zonder dat een verkleining van de montagetijd optreedt.

Afhankelijk van de toepassing kunnen de toevoerin-15 richting voor componenten en de plaatsingskop 52 gemakkelijk worden aangepast voor het accepteren van chipcompo-nenten in verschillende afmetingen of van verschillende soorten. Hierdoor wordt een systeem verkregen met een uitstekende aanpassingsmogelijkheid voor het verlagen van 20 de vervaardigingstijd onder zeer gevarieerde omstandigheden. Wanneer bijvoorbeeld de montage van een substraat 62 drie verschillende chipcomponenten 75 nodig heeft, kunnen drie afzonderlijke toevoerinrichtingen voor componenten en plaatsingskoppen 52 kunnen worden gemonteerd op het 25 basisgedeelte 64 voor het aanbrengen van de drie verschillende soorten chipcomponenten 75 op het substraat 62. De drie toevoerinrichtingen en plaatsingskoppen 52 worden op doelmatige wijze bewogen boven de schakelplaten 62 terwijl de spillen 70 uit elke toevoerinrichting voor 30 componenten en verplaatsingskop 66 de chipcomponenten 75 aanbrengen op de gewenste plaatsen onder besturing van de regelaar 108.

Onafhankelijk van het feit echter of meer dan één componenttoevoerinrichting en verplaatsingskop 52 worden 35 toegepast is het duidelijk dat de toevoerinrichting en plaatsingskop 52 niet heen en weer behoeven te bewegen tussen het substraat 62 en een opneemstation zodat de inrichting 50 volgens de onderhavige uitvinding een 1004095 17 aanzienlijke besparing aan tijd geeft ten opzichte van de bekende machines waarbij een component wordt opgenomen en wordt geplaatst.

Omdat de toevoerinrichting en de plaatsingskop 52 5 losmaakbaar is bevestigd aan het basisgedeelte 64 vertoont de inrichting 50 bovendien een grotere betrouwbaarheid, een kortere voor reparatie benodigde tijd en een snelle en eenvoudige omschakelperiode voor het opnieuw bevoorraden met chipcomponenten of het veranderen van de 10 afmetingen en soorten van de chipcomponent. Bovendien zijn de houders 74 op de toevoerinrichting 68 losmaakbaar gekoppeld met de bijbehorende lijfgedeelten 76 zodat een lege houder gemakkelijk kan worden gevangen door een volle houder in een betrekkelijk kort tijdsbestek.

15 Terwijl de toevoerinrichting voor componenten en de verplaatsingskop in de eerste plaats zijn ontworpen voor rechthoekige chipcomponenten waarbij de lange zijde en lengte heeft die ligt tussen 0,039 en 0,079 inch, de korte zijde een lengte heeft tussen 0,020 en 0,049 inch, 20 en een dikte tussen 0,012 en 0,049, zal het duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot chipcomponenten met afmetingen tussen deze bereiken en dat chipcomponenten die buiten deze bereiken vallen eveneens zouden kunnen worden gebruikt.

25 Terwijl bijzondere uitvoeringen van de uitvinding zijn afgebeeld en beschreven zal het duidelijk zijn dat allerlei modificaties daarvan mogelijk zijn voor de deskundige. De beschermingsomvang van de uitvinding zal daarom alleen worden beperkt door de hierbij gevoegde 30 conclusies.

1004095

Claims (11)

1. Inrichting voor het aanvoeren van chipcomponenten en het plaatsen van de componenten op een substraat, welke inrichting constructief is gekoppeld voor het uitvoeren van een translerende beweging ten opzichte van 5 het substraat, welke inrichting omvat: een overbrengmechanisme voor componenten, welk mechanisme is uitgerust met een draaibaar wiel met een aantal compartimenten voor het vasthouden van componenten, een aantal in hoekrichting ten opzichte van elkaar 10 verschoven liggende stations en een aandrijfmechanisme voor het achtereenvolgens bewegen van de compartimenten naar de stations, welke stations ten minste een station voor het opnemen van een component en een station voor het af geven van een component vertonen,· 15 een componenttoevoerinrichting, welke toevoerinrich- ting een houder vertoont voor het opslaan van een aantal elektrische chipcomponenten en die de componenten individueel kan toevoeren aan het opneemstation van het over-brengmechannisme; 20 een vacuümspil, welke spil is geplaatste boven het afgeefstation van het overbrengmechanisme en welke spil verticaal beweegbaar is ten opzichte van het afgeefstati-on voor het besturen van een component in het afgeefsta-tion; en 25 welk overbrengmechanisme, welke componenttoevoerin richting en welke vacuümspil een translerende beweging kunnen uitvoeren voor het plaatsen van componenten op een aantal gewenste plaatsen op het substraat.

2. Inrichting volgens conclusie 1, die verder is 30 voorzien van een beweegbare klep of schuif die is geplaatst in het opneemstation onder de compartimenten, welke klep of schuif kan bewegen tussen een stand voor het dragen van een component waarin de klep of schuif de component die wordt afgeleverd vanuit de toevoerinrich- 35 ting aan een compartiment in het opneemstation ondersteunt en een componentafvoerstand waarin een component 1004095 in een compartiment in het opneemstation in benedenwaartse richting wordt afgevoerd uit het overbrengmechanisme.

3. Inrichting volgens conclusie 2, die verder een voeler omvat die detecteert of een component die is 5 afgeleverd aan een compartiment in het afgeefstation de gewenste stand inneemt en die de klep of schuif kan bewegen in de afvoerstand en de component kan afvoeren in het geval dat de component niet de juiste stand inneemt.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij het 10 aandrijfmechanisme een slipkoppeling omvat om te verhinderen dat het wiel roteert wanneer een component niet de juiste stand inneemt in het opneemstation, waarbij de voeler een slippen van de koppeling detecteert.

5. Inrichting volgens conclusie 1, die verder een 15 beweegbare klep of schuif omvat die is geplaatst in het afgeefstation onder de compartimenten, welke klep of schuif kan bewegen tussen een stand voor het dragen van een component waarbij de klep of schuif de component tijdelijk ondersteunt in een compartiment in het afgeef-20 station, en een open stand, waarin de vacuümspil zich kan uitstrekken door het compartiment heen in het afgeefsta-tion en een component op het substraat kan plaatsen.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij verder een station voor het waarnemen van een component aanwezig 25 is dat in hoekrichting verschoven ligt en is geplaatst tussen het opneemstation en het afgeefstation en een voeler aanwezig is die detecteert of een component in een compartiment aanwezig is in het station voor het waarnemen van de component, welke voeler is gekoppeld met het 30 aandrijfmechanisme dat het aandrijfmechanisme een aantal malen kan bedienen wanneer dat compartiment het afgeef-station bereikt.

7. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de component in verticale richting niet wordt ondersteund wanneer 35 het compartiment in het afgeefstation ligt zodat een component in een compartiment in het afgeefstation wordt bestuurd door de vacuümspil en wordt geplaatst op het substraat. 1004095

8. Werkwijze voor het toevoeren en plaatsen van chipcomponenten op een substraat, welke werkwijze de volgende stappen omvat: het aanbrengen van een plaatsingskop met een over-5 brengmechanisme, een toevoerinrichting en een vacuümspil die een opslaghouder voor componenten samen daarmee vertoont; het afzonderlijk richten van de componenten in de toevoerrichting en het afleveren ervan in een aflever-10 punt; het afleveren van een component vanaf het aflever-punt van de toevoerinrichting aan een compartiment in een opneemstation op het overbrengmechanisme; het draaien van het overbrengmechanisme voor het 15 bewegen van de componenten uit het opneemstation op het overbrengmechanisme naar een afgeefstation op het overbrengmechanisme ; het besturen van de eerste component in het afgeefstation van het overbrengmechanisme met behulp van de 20 vacuümspil; het plaatsen van de eerste component op het substraat met behulp van de vacuümspil; het bewegen van de plaatsingskop met inbegrip van het overbrengmechanisme, de toevoerinrichting en de 25 vacuümspil in een tweede van tevoren bepaalde stand boven het substraat en het herhalen van de stappen van het afleveren, roteren, besturen en plaatsen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij verder de volgende stappen worden gedaan: 30 het aanbrengen van een beweegbare klep of schuif die is geplaatst in het opneemstation; het ondersteunen van de eerste component door de klep of schuif in een stand voor het dragen van een component; 35 het bewegen van de klep of schuif uit de stand voor het dragen van de component naar een stand voor het afvoeren van een component wanneer de component niet op de juiste wijze is gericht; 1004095 het afvoeren van een onjuist gerichte component.

10. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij verder de volgende stappen worden uitgevoerd: het aanbrengen van een beweegbare klep of schuif die 5 wordt geplaatst in het afgeefstation: het ondersteunen van een component door de klep of schuif in het afgeefstation wanneer de klep of schuif in een stand voor het dragen van een component staat; het bewegen van de klep of schuif uit de stand voor 10 het dragen van de component naar een vrijgeefstand; en het zich doen uitstrekken van de vacuümspil door een component in het afgeefstation met de klep of schuif in de vrijgeefstand.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij verder de 15 volgende stappen worden gedaan: het niet ondersteunen van de component in het afgeefstation; het zich doen uitstrekken van de vacuümspil door een compartiment heen in het afgeefstation. 1004095