NO973845L - Paneltilpasset nestet stöttefikstur - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fikstur for å bære et kort som brukes i forbindelse med overflatemonteringsteknologi (SMT). Fiksturen bærer en side av kortet, mens komponentene anbringes og festes til den annen side.

Under monteringen av en krets blir et kort matet inn i forskjellige maskiner. Den første maskinen er en trykkmaskin for loddepaster som trykker loddepastmønsteret og den andre maskinen er en maskin for å plukke og plassere komponentene, som anbringer og fester komponentene i loddepastaen. Under transporten og bearbeiding av kortet utsettes det for krefter som forstyrrer kortets overflate. F.eks. mates kortet typisk inn i maskinen på "skinne"-transportører. Disse transportørene har belter som berører ytterkantene av kortet. På grunn av at kortet strekker seg fra den ene skinnen til den annen, vil vekten, som er mange ganger større enn kortet alene, forårsake at det bøyes. Monteringen (nemlig trykkingen og komponentutplasseringen) krever en flat, stabil kretsoverflate, idet enhver bøyning og forstyrrelse forårsaker kvalitetsproblemer og feil. Kostnadene ved reparering eller gjenbearbeiding er svært høye. Disse produksjonslinjene går i alminnelighet så hurtig som mulig, slik at det er svært kostbart å innføre spesialverktøy for å støtte platene.

De fleste monteringsmaskiner er beregnet for tykke, stabile kort med komponenter på den ene siden. Elektronisk miniatyrisering for bærbare datamaskiner og transportable innret-ninger har tvunget produsentene til å minske korttykkelsen. Kortstørrelsen har også minsket. Når kortstørrelsene minskes vil produsentene kunne produsere flere kort som et "panel". I panel form vil kortenes stabilitet ytterligere reduseres på grunn av at fabrikasjonsprosessen innfører "ruteåpninger" som gjør at de ferdige kortene kan "brytes" ut av panelet etter monteringen.

De tynnere kortene og ruteåpningene i panelene har minsket stabiliteten til et punkt hvor kortene blir ytterst bøyelige og det ferdige korts kvalitet blir alvorlig påvirket.

I trykkeprosessen beveger kortene seg under en stensil-folie (som har et tilsvarende mønster) og loddepastaen anbringes på kortet. I trykkeprosessen finnes det en klemvalse som må trykke mot den tynne stensilfoliemasken. Kraften kan bli mer enn et halvt kilo pr. klemt kvadrattomme. Trykkeprosessen krever at klemkraften overføres til trykkretskortet. Hensikten er at valsen skyver stensilen mot kortet og deretter fører loddepastaen bortover stensilen for å fullføre trykkeprosessen. Det er nødvendig å sikre et tilstrekkelig trykk for å oppnå god forbindelse mellom stensilen og kortet og hindre at loddepastaen klemmes ut under klemvalsen.

For å oppnå god kvalitet i trykkeprosessen må kortet understøttes.

Det finnes to trykkemaskiner som brukes i dag. Den ene typen er samlemaskiner med en verktøyplate som skyver kortene inn og ut av trykkområdet og den andre typen er automatisk linjemaskine som mater kortet på skinnetransportører inn i trykkområdet hvor en verktøyplate løftes opp til berøring mot kortet.

I denne beskrivelsen vil oversiden og undersiden av kortet bli kalt henholdsvis "side 1" og "side 2". Monteringen av side 2 er forskjellig fra side 1 på grunn av at kretskortet må håndteres med komponenter som allerede er montert på side 1. I denne situasjonen kan verken oppsamlingsmaskinene eller produksjons-maskinene understøtte kortet uten bruk av spesialverktøy. På grunn av kortet ikke er flatt på undersiden, må en verktøyplate maskin-eres av solid aluminium (for stivhet). Dette krever komplisert utskårne mønstre for å unngå kontakt og skade mot komponentene på undersiden av kretskortet. Disse platene krever utviklingstid og kostnader for fremstilling av de tynne kretskortene. (For produksjon av side 1 er kretskortet vesentlig flatt på undersiden. Derfor kan kortet plasseres på et flatt stykke aluminium for bearbeiding). Fig. 1 viser en kovensjonell verktøyplate for trykking i produksjonen.

Merk at verktøyplaten har tre funksjoner under bearbeiding av kretskortet: 1) Den bærer monteringen og "nester" komponentene på undersiden, 2) den registrerer plasseringen av kretskortet ved hjelp av verktøypinner, og 3) den tilveiebringer en teknikk for å holde kortet nede, f .eks. ved hjelp av vakuum- eller kantklemmer. Dette er nødvendig for kort som er skjeve og som ikke ligger flatt mot verktøyplaten.

Et alternativt verktøy som bruker støttepinner, se fig. 2, brukes av og til i forbindelse med automatisk trykkutstyr i produksjonen og utstyr for utplassering av komponenter. Denne metoden mater kortet inn i trykkeområdet. Etter at det er anbrakt, bringes en rekke støttepinner i berøring med kretskortets bunnside. Denne fremgangsmåten er mer vanlig, men mindre effektiv enn platemetoden. Den er rimeligere på grunn av at pinnene kan anbringes igjen for bruk med andre kort (snarere enn å måtte maskinere et nytt neste verktøy). For kortet som er mindre enn 0,15 mm tykk blir imidlertid pinnene ikke anbrakt nær nok for å hindre at kortet bøyer seg. Det ville være vanskelig å modifisere denne teknologien for å håndtere tynne kort. Dessuten innebærer denne fremgangsmåten lang innstillingstid, idet hver pinne må sjekkes for x-y-plassering og anbringes i z-aksen for å oppta høyden på komponenter som pinnen berører.

Det kan derfor sies at både den tilpassede verktøyplaten og pinnemetoden innebærer lang oppstillingstid. Selv om den tilpassede, maskinerte platen er effektiv, er kostnaden svært høy (kr. 1 500,- - kr. 10 000,- for hver plate), og platene kan ikke brukes omigjen. Pinnemetoden virker ikke med tynne kort. Bøyingen minsker trykkvaliteten til et uakseptabelt nivå.

Problemene i forbindelse med bøyingen av kortene, selv om dette er beskrevet under henvisning til trykketrinnet, er også vanlig i forbindelse med trinnet med tilpasning av komponenter og utplassering av disse.

I forbindelse med disse tidligere teknikker innebærer trinnene i forbindelse med å lage en typisk side 2 ved hjelp av tilpasset nesteverktøy først at komponentplasseringen og kortutleg-gingen for side 1 først plottes ut på en tegning med dimensjoner. Deretter blir utskjæringsområdene omhyggelig utarbeidet basert på komponentinformasjonen på side 1. Denne del av utviklingen innebærer å bestemme hvilket radiusverktøy som skal brukes for komponentutskjæringen og klaringene rundt delene. Dessuten må ingeniøren utplassere verktøypinnene og nedtrykkingselementene, slik at kretskortet registreres nøyaktig og holdes flatt nede. Denne utviklingsprosessen kan ta opptil tre dager. Muligheten for å frembringe en perfekt verktøyplate første gangen, er begrenset. Denne fiksturen er utformet på grunnlag av tegningene for PC-kortet og komponentene. Imidlertid kan komponentene på side 1 variere både i størrelse og form. Disse variasjonene forårsaker forstyrrel-ser og av og til må det lages en andre fikstur. Dette utsetter oppsettingen av produksjonsprosessen til utover det som er rimelig. Etter at konstruksjonene er fullført, blir utviklingsinformasjonen ført til et verksted som bearbeider aluminiumsplaten ifølge

spesifikasjonene. Dette trinnet krever også ekstra tid.

Et tredje alternativ for verktøyet, fig. 3, gjør bruk av et formbart skummateriale (eller viskøst herdende væske) som beskrevet i US patentskrift 5.054.193. Denne fremgangsmåten bearbeider en verktøyplate med fordypning ved å varme opp et varmeformbart skum, idet side 1 på kortet trykkes inn i skummet, hvoretter skummet kjøles ned slik at formen på trykkortets side 1 bibeholdes. En alternativ utførelse foreslår et herdende, viskøst materiale og en membran for å skille materialet fra kretskortet.

Det finnes flere problemer i forbindelse med den beskrevne fremgangsmåten og fiksturen. Det er ikke beskrevet hvordan kortet skal håndteres og understøttes under utprøving. Et underlag som er utformet ved hjelp av en formingsprosess er utilstrekkelig uten effektiv understøttelse av kortet og et forberedende trinn. Understøttelsen av kretskortet er utilstrekkelig på grunn av at den siden av kortet som ikke har komponenter, ikke er helt jevn. Det finnes små ujevnheter, f.eks. fra ledningsbanen og i selve platen som gjør at denne siden ikke er helt flat. Hvis det brukes en flat plate for å trykke kortet inn i skummet, vil kortet bøye seg ved berøringspunktene mot platen og frembringe en bærefikstur som ikke er flat. Denne bøyningen avviker fra fullstendig flathet. Ujevnhetene vil være plassert vilkårlig på de forskjellige platene, slik at denne fiksturen blir følsom overfor disse ujevnhetene. Fiksturen vil ha en feil i planet som kan påvirke den totale understøttelsen.

Ujevnhetene på side 1 som ikke har komponenter, opptar en meget liten del av området (under 5 %), mens komponentene på side 2 opptar mer enn 60 % av området.

Som beskrevet nedenfor, oppstår ikke disse problemene med ujevnheter og bøyning i forbindelse med oppfinnelsen, på grunn av at det plasseres et tynt, bøyelig lag mellom kretskortet og bæreplaten. Siden ujevnhetene opptar bare en liten del av området, trykkes de inn i dette elastiske element inntil kretskortet berøres. Således bringer dette kretskortet parallelt med bære-flaten.

En annen ulempe med "'193-patenten" er bruken av skum som en "fjær" for å trykke kretskortet tilbake mot bæreplaten. Dette trykket som frembringes av det ettergivende skummet vil være proporsjonalt med skummets fortrengning. Derfor vil trykket mot

baksiden bli ujevnt.

Oppfinnelsen som er beskrevet her, omfatter i et aspekt bruken av et viskøst støpemateriale i forbindelse med en meget bestemt forberedelsessekvens for kretskortet for å gi en nestet bærefikstur. Et annet aspekt med oppfinnelsen er en forbedret, støpt (verktøyplate) støttefikstur. Støttefiksturen ifølge oppfinnelsen frembringer en plan understøttelse, selv når kretskortet er skjevt, og side 2 har ujevnheter.

I en utførelse av oppfinnelsen utformes støttef iksturen av en kombinasjon av en vakuumplate, et mykt element på platen som bærer kretskortet, side 2, en ugjennomtrengelig, strekkbar membran og en perimeter vegg som danner en brønn.

Kretskortet trekkes flatt ned inn mot det myke elementet som ligger på den flate vakuumplaten. Denne "trekk"-virkningen oppnås ved bruk av vakuum og den ugjennomtrengelige, strekkbare membranen.

Den beskrevne oppfinnelsen plasserer et mykt element mellom den flate overflaten som kretskortet hviler mot. Dette elementet har to unike funksjoner. Det myke laget (som beskrives i detalj nedenfor) gjør at ujevnhetene synker inn, mens den flate overflaten av kretskortet hviler kant i kant med det myke laget.

Når membranen trekkes helt ned mot kretskortet vil den skyve og jevne ut kretskortet og definere dens posisjon og plan før støping. Ujevnhetene vil trykkes inn i det myke element. Membranen brukes aktivt som en mekanisk låsemekanisme. En perimetervegg formes og det oppnås en meget nøyaktig tredimensjonal støpeform.

Med andre ord vil oppfinnelsen omfatte en fleksibel membran som brukes som en vakuumtetting for å trekke kretskortet flatt og trykke det inn i det tynne, myke element. Det myke element gjør at ujevnheter på siden som ikke har komponenter, trykkes inn i og jevner ut kortet til et helt flatt plan. Det myke element fordeler vakuumet over hele det myke elements område. Hvis dette myke element ikke var porøst, ville ikke vakuumet kunne fordeles jevnt, og kreftene som holder kortet på plass ville være ujevne. Dette myke element gir en jevn og fordelt støtte og trykk mot kretskortet ved bruk av vakuum og membranen som klemmer kretskortet og det myke element sammen.

Oppfinnelsen er ufølsom mot kortskjevheter og ujevnheter

på side 2, noe som kan oppstå vilkårlig.

Oppfinnelsen kombinerer vakuum, det myke og porøse element som fordeler vakuumet og membranen som tvinger membranen til en tredimensjonal kontur rundt kretskortet uten å krølle seg. Dette oppnås på grunn av at vakuumet fordeler kreftene jevnt over hele membranområdet og trekker og eliminerer eventuelle skrukker.

Plasseres en tredimensjonal gjenstand (kretskort) inn i en viskøs væske eller et skum med en membran som skiller den fra hverandre, vil dette føre til luft fanges inn i mange områder, eller når det gjelder skummet at luft fanges og forflyttes. Disse luftboblene følger med inn i den endelige fiksturen og fører til mangel på understøttelse.

Oppfinnelsen skiller seg dessuten fra tidligere teknikk ved at den tetter gjenstander og gir nøyaktig tredimensjonal geometri for disse gjenstandene fra kretskortets overflate på komponentsiden.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen plasseres en rektangulær ramme og en sylindrisk plugg under membranen ved utformingen av støttefiksturen. Rammen brukes for å frembringe en form, og den sylindriske pluggen brukes for å frembringe en fordypning som gjør det lett å fjerne kretskortet fra fiksturen ved hjelp av fingrene. Ved å plassere pluggen og rammen under membranen og suge vakuum, vil oppfinnelsen gi en "låse- og feste"-funksjon for geometriske elementer som kreves i den endelige støttefiksturen. Alternativt kan geometriske elementer forankres i støpematerialet for permanent bruk eller senere fjerning, for å frembringe elementer som ikke skilles fra støpeformen av membranen.

Et støpemateriale helles inn i formen (området som dannes av den rektangulære rammen og kret skortover f laten, som begge dekkes av membranen). Membranen tjener til å holde elementene på plass under støpningen og tjener også til å hindre at komponentene på kretskortet forurenses. Membrantykkelsen tjener til å forstørre fordypningene i den endelige fiksturen. Tykkelsen innstilles til min. (0,3 mm). Denne tykkelsen forstørrer dypningene og dekker over små, ømtåelige deler som hvis de ikke dekkes, vil føre til en fikstur som kan ødelegge ømtåelige områder.

Andre elementer, f. eks. verktøypinner eller vakuumplugger kan forankres i støpematerialet direkte ved å anbringe dem før eller etter at støpematerialet helles i. Disse elementene kan plasseres på utsiden av membranen, eller membranen kan utskjæres og elementene plasseres direkte i berøring med kretskortet. Et unikt aspekt med dette system er at membranen kan forankre elementene slik at de kommer i direkte berøring med kretskortet. Når membranen er helt evakuert, kan den avskjæres på jevne områder. Avskjæringen bryter ikke vakuumet på grunn av det åpne områder forblir tett på grunn av den flate kontakten mellom membranet og kortoverflaten.

Støpematerialet helles inn til det strømmer over formen. En bakplate trykkes mot den overfylte formen. Platen klemmer overskytende støpemateriale ut gjennom store hull bak og rundt rammens kanter. De store hullene i bakplaten har tre funksjoner. De gir et standard mønster som matehullene for vakuumet plasseres innenfor. Dette gjør at en enkel manifold vakuumblokk kan romme mange støpefiksturer. De tilveiebringer en låsefunksjon for å holde det herdede støpematerialet festet mot bakplaten. Således tjener de til å "låse" bakplaten mot støpematerialet og hindre at støpematerialet krymper for meget. Det gir et "mate"-punkt og overskytende støpemateriale etterlates for å mates inn . i hovedformen etterhvert som herdingen av støpematerialet (fiksturen) trekker seg sammen. Uten disse mateplasseringene blir herdeprosessen frembringe luftrom på grunn av krympingen.

Den beskrevne oppfinnelsen brukes i forbindelse med håndtering av kretskort gjennom begge bearbeidingstrinnene med trykking og utplassering av komponenter. Den beskrevne fiksturen ifølge oppfinnelsen gir bruk av en ferdig montering av side 1 og en støpeprosess for å frembringe et nøyaktig underlag med fordypning i støpningen. Den fullførte støttefiksturen omfatter den nestede støpningen, en ryggplate og vakuum og/eller verktøy-elementer. Fremgangsmåten for å lage fiksturen innebærer unikt utstyr og en operasjonssekvens kombinert med montering av den ferdige side 2.

Fig. 1 er et perspektivriss av kjent teknikk, med en tilpasset verktøyplate for et trykkesystem i produksjonen, fig.

2 er et perspektivriss av kjent teknikk av en fikstur med støtte-pinner, fig. 3 er en illustrasjon av kjent teknikk av en fikstur med et mykt skum, fig. 4 er en illustrasjon av en vakuumplate med et mykt lag og membran i et første trinn av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, fig. 4b er en illustrasjon av komponentene på fig. 4a som monteres i et andre trinn ifølge oppfinnelsen, fig. 4c er en illustrasjon av luftstrømmen fra de monterte komponenter på fig. 4b under evakuering av membranen, fig. 4d er neste trinn i bearbeidelsen etter evakuering av membranen, fig. 4e er en illustrasjon søm viser kretskortets flathet og avskjæring av membranen på siden 2 av kortet, fig. 5 viser tilsettelse av en ramme og plugg for forming av fiksturen ifølge oppfinnelsen, fig. 5b er en illustrasjon etter evakuering av membranen, fig. 5c er en illustrasjon av tilsettingen av et støpemateriale som helles mot membranen og innenfor rammen, fig. 5d viser tilsettingen av en vakuumplate og plugger for på skape vakuumhuller i den endelige fiksturen, fig. 5e viser den ferdige støpningen, fig. 5f viser separering av de sammenstilte komponentene, fig. 5g viser den ferdige, nestede fikstur med avkuttet overskytende støpemateriale, fig. 6 er et perspektivriss av bunnsiden av en satsversjon av fiksturen, som viser sirkulære utskjæringer og vakuumhull, fig. 7 er et perspektivriss av en endelig satsversjon av fiksturen og viser fingerfordypninger og rene, nøyaktige fordypninger, fig. 8a er en illustrasjon og et utsprengt perspektivriss av en pallerammeplassering på en evakuert membran for kretskort og mykt materiale, fig. 8b er en illustrasjon hvor støpematerialet helles inn i en palleramme, og fig. 8c er et utsprengt perspektivriss av en låsefikstur for en palleplate og tilpasset vakuumverktøy.

Oppfinnelsen beskrevet her innebærer bruk av et viskøst støpemateriale med en meget utpreget forberedelsessekvens for kretskort. Resultatet av denne fremgangsmåte er en meget forbedret støpt støttefikstur.

Støttefiksturen frembringer plan understøttelse selv når kortet er skjevt og side 2 har ujevnheter. Oppfinnelsen oppnår dette overlegne resultat ved å trekke kretskortet flatt ned mot et mykt element som ligger på en flat plate.

Idet det henvises til fig. 4a, er det vist et kretskort 10 som festes til én støtteplate 14, dvs. en vakuumplate. Platen

14 har et vakuummatehull 16. Et porøst, mykt materiale 13, f .eks. filt, lav luv, tykk fløyel 30 mil) sikrer at kretskortet vil jevnes ut til et fullstendig plan under støpeprosessen. Elementet tjener også en annen viktig funksjon ved å fordele vakuumet fra kanal 16 over hele elementets 13 område. Denne "trekk11-virkning oppnås ved bruk av vakuum og et ugjennomtrengelig, strekkbart membran 15 (f .eks. tynt naturlatexgummi (10-20mil), -18 til 85 °C, strekkstyrke 4000 psi Duro. Shore A35-45). Membranen 15 har en innebyg-get "ettergivende" eller elastisitet eller strekkstyrke. Dette gjør at membranen lett kan tilpasse seg eller slutte seg over komponentenes topografi på side 1. Fig.

4b viser at membranen 15 begynner å bli trukket nedover. På dette punkt ligger kretskortet i en ubøyet tilstand. Kretskortet 10 er vanligvis vindskjevt og vil naturlig hvile på sine nederste punkter 18. Membranen 18 begynner å tette mot ytterkantene 19 på vakuumplaten. Fig. 4c viser luftstrømmens 20 retning ut av volumet som dannes mellom membranen og vakuumplaten og via vakuumåpningen 16. Fig. 4d viser membranen 15 helt nedtrukket mot kretskortet 10 og definerer dets stilling og plan før støpningen. Ujevnhetene

11 trykkes inn i det myke, porøse element 13.

Fig. 4e er et forstørret riss av kretskortet 10 etter at membranen er helt evakuert. Her vil det fremgå at membranen aktivt brukes som en mekanisk låsemekanisme og kreftenes 22 retning blir homogent fordelt over membranens overflate. Denne fordelingen av kraften er jevn, som vist av pilene 23 på fig. 4d. Disse kreftene får membranen til å strekke og trekke rundt alle kortets små deler. Når en støping først lages øverst på denne utstrukne membranen, oppnås meget nøyaktige tredimensjonale resultater for underlaget.

Den bøyelige membranen 15 brukes som en vakuumtetning for å trekke kretskortet flatt og trykke det inn i det tynne, myke elementet 13 på fig. 4d. Det myke elementet 13 gjør at ujevnheter på siden uten komponenter trykkes inn og jevner kretskortet 10 ut til et flatt plan. Det fordeler også vakuumet over hele det myke elementområdet. Hvis dette myke element ikke var porøst, ville ikke vakuumet kunnet fordeles jevnt, og kreftene som holder kortet på plass ville være ujevne. Det myke element opprettholder jevn og fordelt støtte for kretskortet og trykk ved hjelp av et sentralt vakuum og en membran som klemmer kretskortet og det myke element sammen som vist på fig. 4d. Ujevnhetene på side 2 representerer mindre enn 10 % av overflaten, slik at fremgangsmåten ikke fører til at kortet blir vindskjevt.

Den beskrevne fremgangsmåten er ufølsom overfor vindskjev- het i kretskortet og ujevnheter på side 2 som begge kan oppstå vilkårlig. Fig. 5a viser en utførelse av oppfinnelsen for tilfelle hvor en bestemt arbeidsholder skal lages (i motsetning til en palleversjon som beskrevet senere). Membranen 15, kretskortet 10, det myke, porøse element 13, vakuumplaten 14, en rektangulær ramme 33 og en sylindrisk plugg er vist. Disse gjenstandene bringes på toppen av hverandre som vist av de stiplede linjene. Den rektangulære rammen 33 og den sylindriske pluggen 34 plasseres under membranen 15. Rammen 33 brukes for å bringe en form for å helle støpematerialet i og den sylindriske plugg 34 brukes for å lage en fordypning for å kunne fjerne kretskortet 10 med fingrene, fra fiksturene. Fig. 5b viser oppfinnelsen etter at vakuum er blitt evakuert under membranen 15. Rammen 33 og fingerpluggen 34 er nå trykket flate og holdt av den evakuerte membranen 15. Som beskrevet tidligere blir nå ujevnhetene 11 og det skjeve kretskortet 10 trykket mot det myke, porøse element 13 for å skape et helt flatt plan. Ved å plassere pluggen 34 og rammen 33 under memberanen 15, og suge vakuum, vil oppfinnelsen frembringe en "låse- og feste"-funksjon for geometriske elementer som er nødvendige i den ferdige fikstur. Alternativt kan geometrielementer forankres i støpemateri-alet, for permanent bruk, eller for senere fjerning, for å frembringe elementer som ikke skilles fra støpeformen av membranene (beskrevet nedenfor). Fig. 5c viser neste trinn hvor støpematerialet 37 (f .eks. silikon støpemasse RTV 700 og Beta 5 katalysator av General Electric) helles inn i støpeformen som dannes av den rektangulære ramme og kretskortets overflate (som begge dekkes av membranen). Membranen 15 tjener til å holde elementene på plass under støpe-trinnet og tjener også til å hindre forurensning av komponentene på kretskortet 10. Membranens tykkelse tjener til å forstørre fordypningene i den ferdige fikstur. Tykkelsen er satt til min.

(0,3 mm). Denne tykkelsen forstørrer fordypningene som dekker over et lite ømtålig område 36 som kommer hvis det ikke er tildekket, fører til at fiksturen kan ødelegge disse områdene.

Andre elementer, som f .eks. verktøypinner eller vakuumplugger kan festes i støpematerialet direkte ved å anbringe dem før eller etter at støpematerialet helles i. Disse elementene kan plasseres ved siden av membranen, eller membranen kan skjæres ut og elementene plasseres i direkte berøring med kretskortet. Et unikt aspekt ved dette system er evnen til å tilpasse membranen for å feste elementene, slik at de kommer i direkte berøring med kretskortet. Når membranen er helt evakuert kan den tilskjæres på jevne områder. Denne tilpasningen ødelegger ikke vakuumet på grunn av at det åpne området forblir tett på grunn av den flate kontakten mellom membranet og kortets overflate.

Fig. 5d viser fiksturen etter at støpematerialet er helt i og viser to vakuumplugger 40 som plasseres inn i støpematerialet. Vakuumpluggene er sylindriske stykker som plasseres inn i støpe-materialet og fjernes etter at støpningen er herdet. Fordypningene frembrakt av disse pluggene tjener til å skape kommunikasjon for et vakuum fra en standard chuck mot komponentsiden av kretskortet under den endelige bruk av fiksturen. Pluggene blir plassert og trykket inn i membranet på steder hvor det er ønskelig at vakuumet holder nede på den endelige fiksturen. Støpematerialet helles til det strømmer over støpeformen frembrakt av rammen 33. Denne overfyllingen 39 gir nok overskytende materiale for krymping som kan oppstå under støpningstrinnet.

En bakplate 41 blir trykket mot den overfylte støpeform som vist på fig. 5e. Platen klemmer overskytende støpemateriale ut gjennom store hull 42 på baksiden og rundt kantene på rammen 43. Fig. 5f viser atskillelsen av de forskjellige komponentene. Støpematerialet herdes og danner et underlag med samme geometri som den utvendige membranoverflaten 44. Pluggene 40 fjernes og kretskortet går tilbake til sin opprinnelige, skjeve tilstand. Det myke, porøse element 13 går tilbake til sin opprinnelige tilstand. Det overskytende skjøtematerialet 45 kan nå skjæres vekk. Fig. 5g viser den endelige fikstur med vakuummating gjennom hullene 46 og støpematerialet som er nedsenket i bakplaten på stedene 47. Et forstørret riss er også vist på fig.g 5g ved 48. Dette forstørrede riss viser en naturlig radius frembrakt av denne oppfinnelsen som hjelper til å underlette inngrepet mellom kretskortet og fiksturen når det er en liten feiltilpasning. Figurene 6 og 7 viser bunnen og toppen av den ferdige fikstur. På fig. 6 er manifolden 49 vist og matingen gjennom vakuumhullet 46 er også vist. Med dette arrangement med større og mindre hull kan det frembringes en manifold som virker som en "standard" manifold. Mange forskjellige tilpassede fiksturskannere kan brukes med standardmanifolden så lenge det store holdemønsteret 50 opprettholdes. Dette sparer tid og penger ved å eliminere behovet for en spesiallaget manifold på hver enkelt fikstur. Fig. 7 viser i detalj at resultatene fra en fikstur fremstilt ifølge oppfinnelsen denne unike fremgangsmåte frembringer en fikstur med alle nødvendige fordypninger 51 samtidig som den beholder en meget stor grad av flathet og parallellitet, innenfor 0,3 mm flathet over en lengde på 20 cm. Fingerpluggfordypningen 52 gir økonomisk adgang til kanten av kretskortet for inn- og utlasting. Figurene 8a-c viser oppfinnelsen brukt i forbindelse med pallefiksturer som kan mates gjennom hele SMT-linjen. Rammen erstattes av en bokslignende lukning 53 laget av 2 mm tykk aluminium med sider 54 på fig. 8a, hull på baksiden 55 og flenser 56. Pallerammen plasseres på kretskortet etter at det er mekanisk forberedt av vakuumplaten som vist av retningeslinjen 57 på fig. 8a. Støpematerialet 37 helles som vist på fig. 8b gjennom hullene på baksiden. Deretter blir vakuumpluggene plassert og en ferdig palle lages som vist på fig. 8c. En vakuumchuck 58 som vist på fig. 8c, har standardiserte hulleplasseringer for bruk med forskjellige paller. Eventuelle luftbobler som fanges i helle-materialet vil flyte opp mot bakplaten og derved eliminere eventuelle ikke støttede områder som frembringes av disse tomrom-ene.

Den beskrevne oppfinnelsen gjelder håndtering av kretskort gjennom trinnene med å trykke og utplassere komponenter.

En unik fordel med denne fiksturformeprosessen er evnen til å frembringe et underlag som er en geometrisk skala som er større enn det opprinnelige kretskortmønster. Membranen separerer alle kretskortgeometrier på side 1, fra fiksturen, lik membranens tykkelse. Når fiksturen brukes i produksjon vil den ..... som et underlag for mange liknende monteringer av side 1. Imidlertid vil det være noen variasjoner av komponentplasseringen fra kort til kort. Hvis den støpte figuren har en størrelse som er helt lik et hovedkretskort, vil enkelte av kortene ikke kunne settes inn i fiksturen.

Støping innebærer utføring av eksakte replika av modeller. Ofte er modeller gjort større for å tillate krymping for å frembringe ønsket størrelse. Oppfinnelsen hindrer krymping (ved å bruke bakplaten) og produserer faktisk en forstørret utgave av den opprinnelige side 1-montering ved å bruke en strukket membran med gitt tykkelse.

Moderne støpeprosesser bruker gjerne støpefrigjørings-midler, slik at stykket lett kan fjernes fra støpeformen. Konseptet med vakuumstrukkete membraner kan brukes for å oppnå dette, og dette er ikke åpenbart i eksisterende støpeprosesser. Faktisk viser oppfinnelsen en upåaktet inversjon av støpeprosesser. Når en støpeform frembringer et ferdig positiv, oppnår denne teknikken en ferdig negativ.

Den foregående beskrivelse er blitt begrenset til en spesiell utførelse av oppfinnelsen. Det vil imidlertid fremgå at variasjoner og modifikasjoner kan utføres av oppfinnelsen med bibeholdelse av enkelte eller alle av oppfinnelsens fordeler. Derfor er det et formål med de vedføyete krav å dekke alle slike variasjoner og modifikasjoner som faller innenfor oppfinnelsens ånd og omfang.

Claims (31)

1. Støttefikstur på et kretskort med komponenter på side 1 omfattende: en bakplate; en støping båret på platen, et underlag anordnet i støpningen, idet overflaten av underlaget karakteriseres ved at det er et litt større speilbilde av side 1 av kretskortet med komponenter; og anordning anordnet i fiksturen for å feste kretskortet i underlaget hvorved underlaget vil understøtte kretskortet jevnt i en plan stilling under fremstillingstrinnene av side 2 på kortet.

2. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at underlagets overflate har en tredimensjonal, skrukkefri overflate.

3. Fikstur ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at underlagets overflate jevnt støtter omtrent 80 % av side 1 på kretskortet.

4. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at nevnte anordning i fiksturen er vakuumhull.

5. Fikstur ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at vakuumhul-lene strekker seg gjennom bakplaten og støpematerialet hvorved vakuumtilført derigjennom vil direkte gripe mot kretskortets overflate.

6. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at anordningen i fiksturen omfatter klemmer.

7. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at verktøy-pinnene er anordnet på stedet i støpematerialet.

8. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at underlaget karakteriseres ved fingerhull for å underlette fjerning av kretskortet fra fiksturen.

9. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at bakplaten karakteriseres ved åpninger og at støpningen delvis mottas inn i åpningene for å underlette låsningen av støpningen mot bakplaten.

10. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at bakplaten omfatter vegger som strekker seg loddrett fra bakplaten og minst én av veggene avsluttes i sideveis utstrekkende flenser.

11. Fikstur ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at støpe-materialet omfatter en epoxyresin.

12. Et monteringssett for å forme en fikstur, KARAKTERISERT VED: en vakkuumplate; et porøst, mykt element som bæres på vakuumplaten og under membranen; en membran som griper tett mot platen; et perimeter for å danne en støpeform og som kan bæres på vakuumplaten; og et støpemateriale som kommer når side 2 av kretskortet plasseres på det myke element og under membranen og når vakuum suges, forårsaker at membranen først tilpasser seg overflaten av side 1 på kretskortet, og det formbare materialet helles inn i en form begrenset av perimeteret og mot membranmaterialet for å forme en støping som har et underlag som er vesentlig et speilbilde av kretskortets side 1.

13. Fremgangsmåte for å forme en støttefikstur for et kretskort med komponenter på side 1 som karakteriseres ved: plassering av et mykt, porøst element på en vakuumplate; plassering av side 2 av kretskortet på det myke element; plassering av en membran over kretskortet og det myke element; suging av vakuum slik at membranen kan tilpasse seg komponentenes geometri på side 1 av kretskortet mens membranen tetter mot vakuumplaten og får kretskortet til å ligge vesentlig plant; forming av et perimeter rundt kretskortet for å danne en form; helling av støpemateriale inn i formen for å tilpasse seg komponentenes overlategeometri på kretskortet; og la støpematerialet herdes for å få med en form med et underlag, idet underlaget karakteriseres ved at det er et litt større speilbilde av kretskortets side 1 med komponenter påmontert.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at underlagets speilbildedimensjoner er større enn de faktiske dimensjoner av side 1, som vesentlig samsvarer med membranens tykkelse.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at membranen tilpasser seg skrukkefri til komponentenes geometri.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED: utsuging av vakuum gjennom det porøse, myke element, slik at trykket som virker mot membranen er vesentlig jevnt over hele membranens ytterflate.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, KARAKTERISERT VED låsing og tetting av PC-kortet på plass mot membranen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, KARAKTERISERT VED: strekking og trekking av membranen over side 1 med komponenter for derved å tilpasse overflatens topografi på side 1 til membranen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at side 2 har ujevnheter og som omfatter: at ujevnhetene absorberes i det myke element og utjevner kretskortet til en flat tilstand.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at vakuumet tilføres mellom 26,5-29,5 psig.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at støpematerialet omfatter silikon støpemasse.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at membranmaterialet omfatter naturlatex.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at de myke element omfatter et filtstoff.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED forming av en perimetervegg rundt kretskortet og mellom det myke element og membranen for å danne formen.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, KARAKTERISERT VED helling av stø pematerialet i en mengde som overskrider formens volum.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, KARAKTERISERT VED trykking av en bakplate mot støpematerialet for å fjerne overskytende støpemateriale fra formen og slik at støpematerialet kan strømme inn i åpninger anordnet i bakplaten for å låse støpe-materialet mot bakplaten.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, KARAKTERISERT VED å danne fingerhull i støpematerialet.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 26, KARAKTERISERT VED anordning av vakuumhull som strekker seg gjennom støpematerialet.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 26, KARAKTERISERT VED fjerning av bakplaten og underlagsstøpningene fra membranen for å danne en fikstur for å støtte et kretskort.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED plassering av en bakplate over det myke element, kretskortet og membranen for å danne en støpeform; og helle støpematerialet gjennom åpninger anordnet i bakplaten inn i formen for å forme en nestet støping..

31. Fremgangsmåte ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED vesentlig fjerning av bakplaten med den nestede støpningen fra membranen for å forme en fikstur.