NL8403513A - Inrichting voor het plaatsen van electronische en/of electrische onderdelen op een substraat. - Google Patents

Description

ί PHN 11.199 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Inrichting voor het plaatsen van electronische en/of electrische onderdelen op een substraat.

De uitvinding betreft een inrichting voor het plaatsen van electronische en/of electrische onderdelen op een substraat welke inrichting een eerste slede bevat, voor een beweging in de X-richting, op welke slede een tweede slede is geleid, voor een beweging in een lood-5 recht op de X-richting staande X-richting, welke tweede slede een aantal opnemers draagt, elk voor het oppakken van een onderdeel.

Een inrichting van de soort waarop de onderhavige uitvinding betrekking heeft is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8201653.

Deze bekende inrichting is ingericht om chip-vormige zeer kleine elec-10 trische en/of electronische componenten op een substraat te plaatsen.

Deze machine is daartoe voorzien van een groot aantal op een dwarsbalk, die vast op de Y-slede is gemonteerd, geplaatste vacuum-pipetten. Deze pipetten worden eerst allen gebracht boven de aanbied-posities van de onderdelen. De pipetten gaan daarna allen tegelijk naar beneden en

IE

nemen een onderdeel op waarna de pipetten boven het substraat worden gebracht en plaatsen van de onderdelen in een bepaalde volgorde plaatsvindt. ""

Deze bekende inrichting leent zich minder goed voor onderdelen welke in vorm en grootte afwijken van de zogenaamde chipvormige on- on derdelen.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen waarmee grotere onderdelen vanuit aanbied-posities kunnen worden opgepakt en daarna op een substraat kunnen worden geplaatst.

De inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat 25 een vast met de Y-slede verbonden eerste draagbalk is voorzien van een aantal draaibare plateau's waarbij elk van die plateau's via een overbrenging is gekoppeld met een gemeenschappelijke aandrijving voor een rotatiebeweging, en elk van de plateau's is voorzien van een bedienbaar vergrendelmeohanisme waarmee een opnemer met elk van de plateau's ver-30 grendelbaar is, waarbij de Y-slede verder een tweede dragerbalk omvat welke langs een dwars op het X-Y vlak staande geleiding beweegbaar is en welke een aantal nisvormige constructiedelen bevat in elk waarvan S Λ n 7 E i v * * V W i y t ï. % PHN 11.199 2 een opnemer past en daarin vergrendelbaar is een en ander zodanig dat elk van de opnemers naar keuze vergrendelbaar is met zijn bijbehorend plateau of met het bijbehorende nisvormige constructiedeel.

Bij de inrichting volgens de uitvinding zijn de opnemers 5 meestal uitgevoerd als tangen met tenminste een paar bekken waarmee een onderdeel kan worden opgepakt.

Bij het starten worden de sledes in eerste instantie zo bewogen dat de met de Y-slede verbonden plateau’s zich boven de aanbied-poslties van de onderdelen bevinden, in deze situatie bevindt de tweede 10 dragerbalk zich in zijn bovenste positie waarbij de opnemers in contact zijn met hun bijbehorende plateau's en de opnemers elk zijn omgeven door hun bijbehorende nisvormige construetiedelen.

Naar keuze worden nu een of meer opnemers vergrendeld met hun nisvormige constructiedeel. Daarna beweegt de tweede dragerbalk 15 naar beneden met de vergrendelde opnemers welke elk een component oppakken. Daarna beweegt de tweede dragerbalk weer omhoog tot de opnemers weer contact maken met de plateau’s. Wanneer de opgenomen componenten voor plaatsing gedraaid moeten worden volgt nu vergrendeling met de plateau's waarna alle plateau's gelijktijdig geroteerd worden.

20 Daarna wordt met behulp van de X- en Y-slede het geheel boven het substraat gebracht en kan het plaatsen op het substraat een aanvang nemen. Daartoe worden na elkaar elk van de opnemers boven zijn plaatsingspositie gebracht. De betreffende opnemer wordt van zijn plateau ontgrendeld en met zijn nisvormige constructiedeel vergrendeld. 25 Daarna beweegt de tweede dragerbalk omlaag en plaatst het onderdeel op het substraat waarna de tangen zo worden bediend dat het onderdeel wordt losgelaten.

Bij een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding vindt het bedienen van de opnemers pneumatisch plaats waar-30 bij ter vermijding van toevoerslangen elk van de nisvormige construc-tiedelen is voorzien van een aantal kanalen welke enerzijds aansluit-baar zijn op een drukluchtbron en anderzijds uitmonden op de binnenora-trek van het constructiedeel en daar kunnen samenwerken met kanalen in de bijbehorende opnemer.

35 Op deze wijze is een zeer eenvoudige en goed bestuurbare constructie voor het vergrendelen van elk van de opnemers in zijn nis- 84 0.:; o \ 3 è i PHN 11.199 3 vormig construcfciedeel alsmede het bedienen van de opnemer verkregen.

Bij machines van de soort waarop de onderhavige uitvinding betrekking heeft is een zeer grote nauwkeurigheid vereist van de opna-mevlakken van de opnemer ten opzichte van de uitlopers van het onder-5 deel.

Bij de inrichting volgens de uitvinding is elke opnemer uitgevoerd met een centraal deel dat tenminste één paar tangbekken draagt die in eikaars richting beweegbaar zijn, welk centrale deel is omgeven door een huis waarbij het centrale deel is voorzien van een dwars op de ^ hartlijn staande flens die is opgenomen tussen een rand van het huis en een onder veerdruk staande aandrukker, waarbij in het huis kanalen zijn aangebracht waarlangs lucht onder druk tussen de beide zijden van de flens en de huisrand respectievelijk aandrukker kan worden gebracht.

Met deze uitvoering is het nu mogelijk om bij het oppakken van een on-1!5 derdeel lucht tussen de flens en de huisrand resp. aandrukker te brengen zodat de tang dan als het ware drijft op een luchtkussen en zich kan richten naar het op te pakken onderdeel. Op deze wijze is een goede stand van de opnamevlakken t.o.v. de poten van het onderdeel altijd gewaarborgd.

20

Soms is het gewenst om een onderdeel voor plaatsing op een substraat in een bepaalde hoekstand te draaien. Teneinde dit in de hiervoor beschreven inrichting met eenvoudige ^middelen mogelijk te maken is elk van de plateau's voorzien van een pen die scharnierend is verbonden met een gemeenschappelijk construetiedeel dat via een drijf-25 stangmechanisme is verbonden met de as van een electromotor . Op deze wijze kunnen met één motor alle plateau's tegelijkertijd een bepaalde hoek worden gedraaid.

Het besturen van de aandrijvingen van de drie sledes, de motor voor de rotatiebeweging en de pneumatische bediening van de opne-30 mers kan via een daartoe geschikt programma geschieden.

Aan de hand van de tekening zal de uitvinding nader worden toegelicht.

Fig. 1 toont schematisch in zijaanzicht een inrichting voor het plaatsen van onderdelen op een substraat.

Fig. 2 toont de inrichting volgens Fig. 1 in bovenaanzicht.

Fig. 3 toont op vergrootte schaal in perspectief het deel van de inrichting volgens Fig. 1 en 2 dat de opnemers voor de onderde- 8 4 0 3 5 1 3 35 , ♦' -9 PHN 11.199 4 len draagt.

Fig. 4 toont een deel van Fig. 3 in een doorsnede over de lijn IV-IV.

Fig. 5 toont een deel van Fig. 3 in bovenaanzicht.

c

Fig. 6 toont het deel van Fig. 5 in doorsnede over de lijn VI-VI.

Fig. 7 toont in doorsnede een houder voor het opnemen van een opneeminrichting voor een onderdeel.

Fig. 8 toont in doorsnede een houder met daarin een opneem-inrichting welke tijdens het grijpen van een onderdeel niet star met de houder is gekoppeld.

In Fig. 1 is het basisgedeelte van de inrichting aangeduid met verwijzingscijfer 1. Op dit basisgedeelte is opgesteld een frame 2 waarin zich geleidingen en een aandrijving bevinden voor een X-slede 15 3. Op het frame 2 is een motor 4 gemonteerd welke de slede 3 kan aandrijven. Op de kopzijde van slede 3 is een geleidingsbalk 5 gemonteerd waarop een Y-slede 6 beweegbaar is bevestigd. Een motor 7 met overbrenging kan de Y-slede 6 langs geleidingsbalk 5 bewegen. Met de Y-sle-de 6 is vast verbonden een eerste dragerbalk 10 welke is voorzien van 20 een aantal draaibare plateau’s 12 welke elk kunnen worden verbonden met een opnemer 14. De Y-slede is verder voorzien van geleidingen 16 waarlangs een tweede dragerbalk 18 in Z-richting kan bewegen. Via transportinrichting 20 kunnen substraten 22 worden aangevoerd en onder de balk 18 worden gepositioneerd.

25

Tegenover de balken 10 en 18 is een inrichting 24 voor het aanvoeren van onderdelen opgesteld. Deze inrichting welke in de tekening slechts schematisch is aangeduid omvat een aantal banen 26 waarlangs de verschillende ocmponenten worden toegevoerd aan aanbiedposi- ties 28.

30

De constructie van de balken 10 en 18 met de opnemers 14 zal verder aan de hand van Fig. 3 en 4 worden toegelicht.

De balk 10 is vast verbonden met een basisplaat 30 die aan zijn achterzijde is voorzien van niet getekende middelen waarmee deze is bevestigd aan de Y-slede 6.

Op de balk 10 is een electromotor 32 opgesteld, op de as waarvan een flens 34 is gemonteerd die is voorzien van een excentrisch geplaatste pen 36. De pen 36 is draaibaar gelagerd in een verbindings- 8403515 35 ΡΗΝ 11, 199 5- Ψτ ϊ juk 38.

Het juk 38 is via een viertal pennen 40 draaibaar verbonden met flenzen 42 welke elk zijn bevestigd op een bijbehorende as 44. Twee van de flenzen 42 zijn door een tandriem 46 met elkaar gekoppeld. De 5 assen 44 zijn roteerbaar gelagerd in de balk 10 en dragen aan hun onderzijde elk een draaiplateau 12.

Om elk van de lageringen van de draaiplateaus 12 is draaibaar een sehakelplaat 50 aangebracht. Deze sehakelplaat 50 draagt drie pennen 52 om elk waarvan een klemstuk 54 draaibaar is bevestigd.

W Elk klemstuk is voorzien van een slobgat 56 waarin een pen 58 die vast met de balk 10 is verbonden verschuifbaar is opgenomen. Elk klemstuk 54 is voorzien van een neusdeel 60 van een zodanige dikte dat dit kan grijpen in een groef 62 van de houder 14.

Elk van de schakelplaten 50 is verder via een scharnierende 15 penverbinding 64 verbonden met een zuigerstel 66 van een dubbelwerkende pneumatische motor 68.

Elk van de houders 14 is ingericht voor het opnemen van een opneeminrichting welke is opgebouwd uit een basisdeel 72 met een aantal pneumatisch bedienbare organen waarvan alleen twee bevestigingsdelen 74 *udie pneumatisch van en naar elkaar toe kunnen worden bewogen zijn weergegeven. Met deze twee delen 74 zijn tangen 76 verbonden die een aan het op te pakken onderdeel aangepaste vorm hebben.

De houders 14 hebben zoals weergegeven in Fig. 7 een cilindrische wand 78 welke op daartoe geeigende plaatsen is voorzien van 35 doorboringen 80 welke zodanig zijn geplaatst dat deze aan de binnenzijde van de cilinder 78 aansluiten op kanalen in het basisdeel 72 van de opneraers voor de toevoer van druklducht aan de verschillende organen daarin.

De cilinders J8 zijn aan hun bovenzijde voorzien van een 30 plaat 82 welke is voorzien van een centrale pen 84 die kan samenwerken met een centrale opneemopening 86 in de plateau’s 12 en een meeneempen 88 die kan samenwerken met een meeneemgat 90 in elk van de plateau’s 12. De plaat 82 is verder voorzien van de reeds eerder genoemde groef 62.

3B

De balk 18 kan in de Z-richting langs geleidingen bewegen en draagt een aantal cilinders 100 die aan hun binnenzijde zijn voorzien van een aantal groeven 102 waarin zich 0-ringen 104 bevinden en een B 4 ü c ύ 1 3 PHN 11.199 6 . ï ·* aantal verdere groeven 106. De groeven 102 zijn allen verbonden met een gemeenschappelijk kanaal 108 voor toevoer van luchtdruk. De groeven T06 hebben elk een eigen kanaal 110 voor toevoer van luchtdruk waarbij alle kanalen voor de toevoer van luchtdruk bij elke houder zijn aangesloten 5 op een niet weergegeven regelinrichting waarmee naar keuze volgens een programma luchtdruk kan worden toegevoerd aan het gemeenschappelijk kanaal 108 of aan een of meer van de kanalen 110. Om elk van de cilinders 100 is een ring 112 draaibaar aangebracht voorzien van oren 114 met daarin gaten 116 die kunnen samenwerken met de pennen 52.

10 Fig. 8 toont een houder voorzien van de genoemde cilindrische wand 78 bevattende een schematisch weergegeven opneeminriehting welke is voorzien van een flens 120. De flens 120 is opgenomen tussen een rand 121 van de houder en een beweegbaar aandrukstuk 122 dat door een of meer veren 123 in de richting van de flens wordt gedrukt.

15 Bij het oppakken van een onderdeel 124 kan nu via opening 125 luchtonderdruk aan beide zijden van de flens 120 worden toegevoerd. De opnemer drijft nu als het ware op een luchtkussen en de op-neeminrichting kan zich nu geheel aanpassen aan de positie van het onderdeel. Is het onderdeel vastgepakt, wordt de luchtdruk weggenomen en 20 wordt de opneeminriehting door het drukstuk 122 in de houder gefixeerd. De werking van de hiervoor beschreven inrichting is als volgt.

Met behulp van de onderdelen toevoerinrichting 24 worden de gewenste onderdelen in hun aanbiedposities 28 gebracht. Door middel van de sledes 3 en 5 wordt het samenstel van balken 10 en 18 boven de aan-25 bied posities 28 gebracht. De balk 18 neemt nu de opneeminrichtingen 14 op in de cilinders 100. Dit gebeurt door met behulp van de pneumatische motoren 68 de schakelplaten 50 van alle opneeminrichtingen zodanig te draaien dat de neuzen 60 de groef 62 verlaten. Verder wordt luchtdruk toegevoerd aan de kanalen 108 waardoor de 0-ringen in de groeven 102 30 met kracht tegen de cilinders 78 worden gedrukt. Hierdoor worden de op-neemcilinder 78 vast met de balk 18 verbonden. De balk 18 met de daarin gefixeerde opneeminrichtingen 28 wordt nu naar de opneemposities 28 bewogen waarna door toevoer van luchtdruk van de benodigde kanalen 110 en de openingen 80 de tangen 74, 76 worden geopend zodat zij een onderdeel 35 kunnen oppakken en daarna weer gesloten.

De balk 18 wordt daarna weer omhoog bewogen totdat opneeminrichtingen 14 weer tegen de schakelplaten 12 liggen, ö ƒ. A ” & i % v 0 I v 9r * PHfi 11.199 7

Daarna wordt het samenstel van balk 10 en 18 boven het substraat 22 gebracht en kan het plaatsen van de opgenomen onderdelen op dit substraat een aanvang nemen.

Afhankelijk van de plaats waar de verschillende componenten 5 op het substraat moeten worden geplaatst kan nu één of meerdere componenten tegelijk worden geplaatst. Daartoe worden de gewenste opneemin-richtingen 14 met behulp van druklucht in kanaal 108 en groeven 102 in hun cilinder 100 geklemd. Tevens wordt tegelijkertijd de vergrendeling tussen de betreffende opneeminrichtingen 14 en hun bijbehorende plateau 10 12 verbroken. Dit gebeurt door de betreffende pneumatische motoren 68 zo te bedienen dat de bijbehorende schakelplaten 50 en de richting verdraaien waarbij de neuzen 60 de groef 62 vrijgeeft.

De opneeminrichtingen 14 zitten nu vast met balk 18 verbonden en kunnen met deze naar het substraat worden toebewogen waarbij een 15 programma er voor zorgt dat de betreffende componenten via de x en y slede 3 resp. 5 boven hun juiste posities worden gebracht.

Het plaatsen wordt weer pneumatisch gestuurd waarbij via een regelklep aan de kanalen 110 in de juiste volgorde luchtdruk wordt toegevoerd welke via openingen 80 de verschillende organen van de tangen 20 74, 76 bediend.

Moeten bepaalde onderdelen van hun plaatsing gedraaid worden dan gebeurt dit door met behulp van motor 32 en de luchtdrijfstang overbrenging 36, 38 elk van de draaiplateaus 12 en de daarmee verbonden opnemers 19 te roteren.

26 Op deze wijze is een inrichting verkregen waarmee componen ten van verschillende afmetingen en vorm met grote snelheid en hoge nauwkeurigheid op substraten kunnen worden geplaatst.

30 35 84 03 5 I 3

Claims (4)

1. Inrichting voor het plaatsen van electronische en/of elec-trische onderdelen op een substraat bevattende een eerste slede, voor een beweging in X-richting, op welke slede een tweede slede is geleid, voor een beweging in een loodrecht op de X-richting staande Y-richting, 5 welke tweede slede een aantal opnemers, elk voor het oppakken van een onderdeel, draagt, met het kenmerk, dat een vast met de Y-slede verbonden eerste dragerbalk is voorzien van een aantal draaibare plateau's waarbij elk van die plateau's via een overbrenging gekoppeld met een gemeenschappelijke aandrijving voor een rotatiebeweging, en elk van de ^ plateaus is voorzien van een bedienbaar vergrendelmechanisme waarmee een opnemer met elk van de plateau's vergrendelbaar is, waarbij de Y-slede verder een tweede dragerbalk omvat welke langs een dwars op het X-Y-vlak staande geleiding beweegbaar is en welke een aantal nisvormige constructiedelen bevat in elk waarvan een opnemer past en daarin ver-15 grendelbaar is een en ander zodanig dat elk van de opnemers naar keuze vergrendelbaar is met zijn bijbehorend plateau of met het bijbehorende nisvormige constructiedeel.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk van de nisvormige constructiedelen is voorzien van een aantal kanalen welke 20 enerzijds aansluitbaar zijn op een drukteluchtbron en anderzijds uitmonden op de binnenwand van het constructiedeel en daar kunnen samenwerken met kanalen en de opnemer.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elk van de opnemers is uitgevoerd met een centraal deel dat tenminste één paar 25 tangbekken draagt die in eikaars richting beweegbaar zijn, welk centrale deel is omgeven door een huis, waarbij het centrale deel is voorzien van een dwars daaropstaande flens welke is opgenomen tussen een rand van het huis en een onder veerdrukstaande aandrukker, waarbij in het huis kanalen zijn aangebracht waarlangs lucht onderdruk tussen de beide 30 zijden van de flens en de huisrand resp. aandrukker kan worden gebracht .

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk van de plateaus een pen draagt welke scharnierend is verbonden met een gemeenschappelijk constructiedeel dat via een krukdrijfstang mechanisme 35 is verbonden met de as van een electromotor. 34 0 3 5 1 3