SE454643B - Sett och anordning for att pa ett kretskort montera elektroniska komponenter - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 454 643 2 Dessa och andra ändamål kommer att framgå av den efterföljande beskrivningen. vid montering av ledarstiftlösa elektroniska kompo- nenter på ett kretskorts ledarbansida skall man vid sättet enligt uppfinningen orientera komponenterna på ett förutbestämt och av önskad orientering vid monte- ringsstället beroende sätt i komponentbehàllare, från vilka komponenterna överföres till kretskortet medelst en manuellt manövrerad sugpincettÅ På ledarkortets le- darbansida appliceras i förväg ett adhesivmaterial vid komponenternas avsedda monteringsställen, varvid sug- pincettens sugkraft inställes på ett lägre värde än adhesivmaterialets bindekraft.

Förutom ett antal komponentbehàllare, ett monte- ringsbord med en vridbar hållare för kretskorten, en programstyrd indikeringsanordning för indikering av aktuell behållare och aktuellt monteringsställe och en sugpincett för manuell överföring av komponenter från behàllarna till kretskortet, har anordningen en- ligt uppfinningen utformats med en komponentorienteran- de och komponentuppfàngande ytprofilering. Anordningen har också en rörlig handledsstödlinjal för att möjlig- göra snabb och noggrann inriktning av komponenterna relativt avsett monteringsställeß I sugpincettens sug- ledning kan man dessutom ha anordnat en tryckkännare för avkänning när en komponent avlämnats på kretskortet.

Det har vid experiment med uppfinningen visat sig, att operatören kan öka sin monteringskapacitet flerfal- diga gånger, t ex från ca 400 till ca 1500 komponenter/ timme, när sättet och apparaten enligt uppfinningen används.

Det för uppfinningssättet och uppfinningsanord- ningen kännetecknande anges i patentkraven.

Ett utföringsexempel på uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna. Fig 1 visar schematiskt en per- spektivvy av en anordning enligt uppfinningen. Fig Q 10 15 20 25 30 35 454 643 3 visar i perspektiv en del av denna anordning. Pig 3 visar en i anordningen användbar komponentbehàllare med komponentuppfàngande och komponentorienterad yt- profilering. Pig 4 visar ett exempel på hur denna yt- profilering kan utformas och hur den fungerar. Pig 5 visar ett annat inställ- Fig 6 visar ett alter- visar samma exempel som fig 4 men ningsläge för behállarens botten. nativt utförande av ifrågavarande ytprofilering. Fig 7 visar hur en sugpincett bringas gripa en elektronisk komponent. Fig 8 visar schematiskt hur denna elektro- niska komponent anbringas på ett kretskorts ledarbansida.

Fig 9 visar en sektion genom ett kretskort med elektro- niska komponenter med och utan ledarstift. Pig 10 visar schematiskt en transportör för behàllaregrupper i anord- ningen enligt uppfinningen. Pig ll-l5 visar schematiskt olika manövreringssteg för vippning av komponentbehållar- na. _ I fig l visas ett exempel på en arbetsplats, som kan utnyttjas vid utövande av föreliggande uppfinning.

Denna arbetsplats omfattar ett arbetsbord 10, som omgi- ves av två kretskorthàllare ll, 12. Arbetsbordet 10 uppbär en stenciltryckutrustning 13 för páföring av adhesivmaterial på förutbestämda ställen pà kretskor- ten. Arbetsplatsen omfattar också ett arbetsbord 14, med gejdrar 15 och en handledstödlinjal 16 med ett man- överhandtag 17. Denna linjal 16 kan föras upp och ned längs gejdrarna 15. Ovanför bordet finns en serie kom- beskriven beskaffenhet. tillförselanordningar 19 förhandsmonterade komponen- ter. Arbetsplatsen har ocksà ett sugorgan 20, som bildar en sugpincett och är avsett för manuell hantering av ponentbehállare 18 av nedan Arbetsplatsen omfattar även för tillförsel av på remsor de olika elektroniska komponenterna. Detta suqorgan är anslutet till en icke närmare visad sugpump. Anord- ningen omfattar också ett projektorhuvud 21 som är an- ordnat att projiciera en ljusmarkering dels pá ett ak- tuellt komponenttillförselställe 18, 19, dels på det 10 15 20 25 30 35 454 643 4 samtidigt aktuella monteringsstället på ett kretskort 22. Projicieringen av ljusmarkeringar på tillförsel- ställena och kretskortet styres av en dator 23, som har en monitor 24 för att lämna meddelanden till ope- ratören. Alternativt kan man använda av datorn reglerade lysdioder för att indikera det aktuella komponenttillför- selstället 18, 19. - I en anordning enligt föreliggande uppfinning skall ingå komponentbehållare 18, som har en komponentoriente- ringsbestämmande och komponentuppfångande ytprofile- ring. Ett exempel på en sådan behållare visas i fig 3. Denna behållare 18 har långsträckt form och ett antal tvärriktade rännor 25 för uppfàngning av komponenterna 26, när dessa bringas glida längs behållarens botten- 27. Vid det visade utföringsexemplet tjänstgör behålla- ren även som förrádsbehállare och innehåller ett stort antal likadana komponenter. När behållaren inte användes kan den förses med ett lock.

I fig 4 och 5 visas ett föredraget utförande av den komponentorienterande och komponentuppfångande ytpro- fileringen hos behállarbottnen 27. Som framgår av figu- rerna bildar rännans botten 28 en vinkel d med behållar- bottnen 27, så att de rektangulära komponenterna 26 kommer att luta i förhållande till denna, när de ligger 1 rännan. Rännans sidoväggar 29 kan antingen vara paral- lella med varandra och vinkelrätta mot rännans botten 28, men företrädesvis divergerar de båda väggarna 29 från varandra i riktning utåt från rännans botten 28.

Fig 4 visar bottnens läge, när behållaren svänges för att fylla rännorna med komponenter. Komponenterna 26, 26' kommer härvid att glida nedåt längs bottnen 27 i pilens 30 riktning, varvid denna glidningsrörelse underlättas genom att 1 rännorna redan befintliga kom- ponenter (komponenten 26) inte hejdar efterföljande komponenter (komponenten 26') i deras nedàtrörelse utan i stället hjälper komponenterna över rännan ner till nästföljande ränna. Nämnas bör, att rännorna 25 är, 10 l5 20 25 30 35 454 643 - 5 räknat i pilens 30 riktning, endast något bredare än de rektangulära komponenternas korta dimension. Kompo- nenternas längdriktning måste sålunda sammanfalla med rännornas längdriktning, för att komponenterna skall kunna falla ner i rännorna. För att markera vilken sida av komponenterna som är uppàtvänd, kan komponen- terna pa sedvanligt sätt ha olikfärgade storsidor.

För att undvika att samtliga i rännorna kvarvarande komponenter skall vara vända åt fel häll, avlägsnar man då och då komponenterna från rännorna. Detta sker genom vippning av behàllarna åt motsatt håll, såsom åskåd- liggöres i fig 5, varvid denna vippning gärna sker med snärt, så att komponenterna lättare faller ur i pilens 31 riktning. .

I fig 6 visas annorlunda utformade rännor 32, som är användbara t ex vid montering av cylindriska kompo- nenter 33. I-detta fall kan sugorganets eller sugpincet- tens spets 34 givas en mot komponenternas mantelyta svarande utformning för att förbättra fastgripningen.

I fig 7 visas hur en komponent 26 kan lyftas upp ur sin ränna 25 medelst spetsen 35 pa sugpincetten 20.

I fig 8 visas hur monteringen sker på ett kretskorts 22 ledarbansida. Kretskortet har sålunda ledarbanor 36, som utformats på konventionellt sätt. Medelst den i fig l visade stenciltryckutrustningen 13 har på förhand anbringats adhesivpunkter eller -linjer 37 pà de stäl-. len, där komponenterna 26 skall monteras. Härvid använ- des företrädesvis ett adhesivmaterial, som har högre bindeförmàga eller -kraft än den sugkraft, med vilken komponenterna 26 fasthålles av sugpincettens 20 spets 35. Detta är mycket fördelaktigt, eftersom operatören härigenom far en kraftig indikation pà om han lyckats montera komponenten på avsedd plats eller ej. Om sålunda adhesivmaterial 37 saknas på det ställe, där komponenten skall monteras, fastnar komponenten inte, och den kommer ej heller att lossna från sugpincettens spets 35. Vidare uppstår en plötslig tryckökning i sugledningarna till 10 15 20 25 30 35 454 643 6 sugpincetten, när sugpincettens sugkraft övervinnes av bindekraften hos adhesivmaterialet 37 vid mnteringen av komponenten. Denna plötsliga tryckökning kan indike- ras med hjälp av en icke visad tryckkännare i sugled- ningen. Den med tryckkännaren avkända signalen kan använ- das för att styra utrustningen, så att den av datorpro- grammet bestämda stegmatningen till nästa monteringsför- lopp kan avbrytas, om man skulle ha misslyckats med att sätta fast komponenten på kretskortet. Det för ända- målet använda adhesivmaterialet måste vara ett lim med bindeförmåga vid monteringstemperaturen och med förmåga att motstå de höga temperaturerna vid den efterföljan- de lödningen.

När hela monteringsförloppet är färdigt, lödes kretskortet på sedvanligt sätt genom våglödning. Härvid kan ett parti av ett enligt uppfinningen framställt kretskort få det utseende, som framgår av fig 9, där man tydligt kan se komponenter 26 utan ledarstift och komponenter 38 med ledarstift. Man kan också se hur resultatet av lödningen blir, genom att sneda lödtenns- klickar 39 förenar ledarbanorna 36 och ledarstiften 40 på komponenterna 38 respektive förenar ledarbanor- na 36 och anslutningsytorna 41 på de ledarstiftsfria komponenterna 26. ' I fig 10-15 visas en transportöranordning, som kan utnyttjas för att hantera enskilda komponentbehål- lare eller grupper av komponentbehållare i anordningen Å enligt uppfinningen. Denna transportör 42 omfattar en kedja 43, som löper över brythjul 44, av vilka ett är drivande. I kedjan är ett antal vaggor 45 upphängda med jämna mellanrum. Vaggorna 45 uppbär en eller flera behållare 18 och transporterar sålunda dessa till ett ställe inom räckhåll för operatören. Rörelserna hos kedjetransportören styres av datorn 23, så att rörelser- na sker synkront med monteringsförloppet i övrigt. För att åstadkomma snedställningen av komponentbehållarna 18, innan komponenter tages ur dessa, kan utrustningen h: 10 15 20 25 30 35 454 643 i 7 ha ett kolv- och cylinderaggregat 46, som kan föras till ingrepp med vaggornas undersida, såsom åskådliggöres i fig l0. När kedjetransportören 42 stoppat och har intagit sitt korrekta inriktningsläge, förlänges kolv- och cylinderaggregatet på det sätt, som framgår vid en jämförelse av fig ll och 12. Härigenom kommer aggre- gatets kolv 47 att svänga vaggan 45 och därav uppburna behållare 18, så att dessa bildar en lämplig vinkel med underlaget, t ex 45°. Samtidigt finns behållarna inom bekvämt räckhåll från operatören, såsom framgår av fig 2. När aktuella komponenter monterats och transpor- tören skall mata fram en ny vagga med behållare 18, återdrages kolven 47 partiellt i cylindern 46, såsom åskådliggöres i fig 13. Strax innan vaggan 45 lämnar spetsen på kolv- och cylinderaggregatet, förlängas detta något, såsom framgår av fig 14. Härvid kommer vaggan att svängas medurs, så att behållarbottnarna kommer att intaga det i fig 5 visade läget och så att komponen- terna kommer att frigöras ur sina rännor 25. Denna vipp- ningsrörelse kan utföras så kraftigt, att komponenterna med säkerhet frigöres från sina rännor. När transpor- tören sedan återför samma hållare 45 med däri insatta behållare, upprepas förfaringsstegen.

Som nämnts ovan, har monteringsbordet 14 hållare för kretskorten 22. Dessa hållare eller fixturer kan med fördel vara anordnade på ett roterbart parti av bordet 14, varvid aktuell inställning detekteras me- delst en vinkelgivare och matas till datorn 23 för att korrigera koordinatsystemet relativt den valda inrikt- ningen av kretskortet. Detta gör att operatören kan snedställa kretskortet 22 på visat sätt, om de för mon- tering avsedda komponenternas längdriktning skall sträcka sig i kortets längdriktning. Om komponenterna däremot skall sträcka sig i kortets tvärriktning, frigör han det roterbara fixturbordet och inställer det i nytt önskat läge, t ex 900 relativt det visade. Härigenom får operatören mycket stor valfrihet för att kunna ergo- nomiskt anpassa sin arbetsplats till sig själv; Hand- 10 454 643 8 ledsstödlinjan 16 medverkar till denna ökade komfort och dessutom till en högre noggrannhetsgrad. De ledar- stiftlösa elektroniska komponenterna har sålunda för- hållandevis liten storlek, t ex 2,0 x 1,25 mm eller 4,5 x 3,2 m, vilket gör det svårt att med stor noggrann- het placera dem på avsedd plats. Noggrannhetsgraden bör vara brâkdelar av 1 mm.

Som tidigare nämnts är limpàföringen ett av de största problemen, eftersom existerande limsprutor inte arbetar med tillräcklig stor noggrannhetsgrad, om korta serier skall tillverkas. Användningen av stenciltryck som metod för påföring av adhesivmaterialet är därför mycket fördelaktigt. En stencil kan framställas av en _ plastsskiva med hål vid de ställen, där montering skall 15 ske.

Claims (10)

.. _4..., ......-....._.. ,,. . 10 15 20 25 30 454 645 PATENTKRAV

1. l. Sätt att på ett kretskort (22) eller annat sub- strat montera elektroniska komponenter (26), vilka sak- nar ledarstift och vilkas dimension i en axialriktning är större än i en annan axialriktning, vid vilket sätt ett adhesivmaterial (37) appliceras på kretskortets ledarbansida på förutbestämda, mot komponenternas mon- teringsställen svarande ställen och vid vilket kompo- nenterna manuellt hämtas frân sitt tillförselställe (18) och överföres till sitt monteringsställe (37) me- delst ett sugorgan (20), varvid det aktuella tillför- selstället och motsvarande aktuella monteringsställe indikeras medelst en programstyrd indikeringsanordning (21, 23, 24), k ä n n e t e c kn a t därav, att kom- ponenterna (26) vid sitt tillförselställe (18) orien- teras på ett för hämtningen och orienteringen vid mon- teringsstället (37) lämpat, förutbestämt sätt genom att komponenterna före hämtningen bringas glida längs en vid tillförselstället belägen yta (27) med orien- teringsbestämmande ytprofilering (25, 32).

2. Sätt enligt patentkravet_l, k ä n n e t e c k- n a t därav, att sugorganets (20) sugkraft inställes på ett lägre värde än adhesivmaterialets (37) vidhäft- ningskraft mot såväl komponenten (26) som kretskortet- (22).

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a t därav, att orienteringen av komponenterna (26) vid tillförselstället (18) utföres genom att kom- ponenterna vid sin glidrörelse längs nämnda yta (27) uppfàngas av tvärs glidrörelsens riktning riktade, i nämnda yta utformade rännor (25) med mindre bredd i glidrörelsens riktning än komponenternas största dimen- sion i nämnda ena axialriktning. 7

4. Anordning för att pá ett kretskort (22) eller annat substrat montera elektroniska komponenter (26), 10 15 20 25 30 35 454 643 10 vilka saknar ledarstift och vilkas dimension i en axial- riktning är större än i en annan axialriktning, vilken anordning har ett monteringsbord (14) med lägesfixerings- organ för kretskorten, ett antal behållare (18) för olika sådana komponenter (26), ett sugorgan (20) för manuell överföring av komponenterna från behàllarna till avsedda monteringsställen (37) på kretskortet (22) och en programstyrd indikeringsanordning (21, 23, 24) för stegvis indikering av för montering aktuell kompo- nentbehállare (18) och tillhörande monteringsställe (37) på kretskortet (22), _k ä n n e t e c k n a d därav, att komponentbehâllarna (18) har en bottenyta (27) med en komponentorienteringsbestämmande och kom- ponentuppfángande ytprofilering (ZÉ) obh att anordningen har drivorgan för att bibringa komponenterna en glidrö- relse utmed nämnda bottenyta (27) för uppfángning av komponenterna i korrekt orientering för överföringen i kretskortet. k ä n n e- därav, att monteringsbordet (14) har en längs gejdrar (15) förflyttbar handledsstödlinjal (16) med manöverhandtag (17) för den ena handen och

5. Anordning enligt patentkravet 4, t e c k n a d en handledsstödsyta för den andra handen för noggrann inriktning av denna relativt kretskortet (22), och att lägesfixeringsorganen för kretskortet är anordnade på en vridbar del av monteringsbordet (14) för avpassning - av kretskortets orienteringsriktning relativt komponent- orienteringsriktningen i komponentbehállarna (18).

6. Anordning enligt patentkravet 4 eller S, n e t e c k n a d därav, att komponentbehàllarnas (18) ytprofilering (25) består av rännor (25), som är riktade tvärs komponenternas avsedda glidriktning över behållar- nas botten (27).

7. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n- k ä n n e- t e c k n a d därav, att rännornas (25) botten (27), räknat i rännornas breddriktning, är snedställd rela- tivt komponentbehàllarnas botten (27) och att rännornas (25) sidovägqar (29) är väsentligen vinkelräta mot rän- IJ 10 15 20 454 643 _ ll ncrnas botten (28) eller svagt divergerande från varandra ut från denna.

8. Anordning enligt patentkravet 5, 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att handledsstödlinjalensl (16) manöverhandtag (17) har en strömställare för påver- kan av den programstyrda indikeringsanordningen (21, 23, 24) för stegmatning av denna till nästföljande mon- teringsförlopp.

9. Anordning enligt något av patentkraven 4-8, k ä n n e t e c k n a d därav, att en tryckkännare är anordnad i sugorganets (20) sugledning och är förbun- den med den prcgramstyrda indikeringsanordningen (21, 23, 24) för styrning av denna 1 beroende av avkänt tryck.

10. Anordning enligt nagot av patentkraven 4-9, k ä n n e t e c k n a d därav, att komponentbehàllarna (18) är anordnade i ett av den programstyrda indikerings- anordningen (21, 23, 24) styrt transportörsystem (42) för frammatning av en komponentbehàllare (18) eller en grupp av komponentbehàllare till ett tillförselställe inom räckhåll för anordningens operatör.