WO2001087035A1 - Fertigungslinie für die einseitige und doppelseitige bestückung von leiterplatten - Google Patents

Fertigungslinie für die einseitige und doppelseitige bestückung von leiterplatten Download PDF

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Andreas Geitz
Uwe Kraps
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Definitions

  • the invention relates to a production line for the one-sided and double-sided assembly of printed circuit boards with components, the production line consisting of two successive sections, each comprising a printer, at least one assembly module and a soldering furnace in the direction of passage of the printed circuit boards.
  • a section of such a production line consists of at least one printer, at least one assembly module for the automatic positioning of components on the circuit board running through the line, and a soldering furnace. Since the configuration of the placement modules varies depending on the components to be handled, because e.g. Automatic placement machines that only handle passive components, such as resistors, capacitors, etc., while other automatic placement machines essentially position ICs with high accuracy, the mixed production line generally has to include two or more different placement modules. If different assembly tasks are to be managed with the production line, the production line must have all the assembly modules that are required for these tasks.
  • the assembly is populated by a single production line on one side during a first pass, whereupon the single-sided assembly leaving the production line is transported back to the entrance of the production line and then during a second pass through the production line on the other side is populated.
  • a typical production line of this type with three different placement modules and the usual reflow oven in the form of a tunnel oven reaches a length of about 20 m.
  • two identical production lines are connected in series to form a combined production line, so that the return transport is omitted and the other side is loaded while the assembly is passing through the second production line. Only the first of the two combined production lines that are combined with one another can be used to manufacture a single-sided assembly.
  • each of these two production lines has the same equipment with assembly modules, ie doubled by doubling the production lines the number of assembly modules and the total length of the combined production line doubles to around 40 m.
  • the invention is therefore based on the object of developing a novel production line which, with high production and product flexibility, is equally suitable for one-sided as well as for double-sided assembly of assemblies in combined operation and with a single pass, the best possible clocking of the assembly modules and so that high performance is possible, the overall length remains within the scope of what is required in the previously customary individual production lines and is particularly cost-effective in terms of construction.
  • the two successive sections have only the same number of assembly modules as can be found in the conventional procedure described above in each individual section of the production line, the overall length of the production line consisting of two sections is considerably reduced. Likewise, the cost is reduced.
  • the production line according to the invention makes it possible to produce assemblies equipped on one side and on both sides in a single pass, to provide any arrangement of the components on the two sides, provided that only the assembly modules present in the production line permit assembly with these components.
  • a particularly advantageous further development according to which a turning station follows the second soldering furnace, facilitates operation with two passes through the production line in order to achieve the greatest possible product flexibility.
  • FIG. 1 shows a conventional production line according to the prior art for comparison
  • FIG. 2 shows a production line according to the invention with two successive sections, the operation being shown according to a first assembly variant with a single pass;
  • Figure 3 shows the production line shown in Figure 2 during operation after a second assembly variant with two passes through the production line.
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  • Printed circuit board may comprise the assembled surface elements BE6, BE7 and BE8 by the above beschrie reference to FIG 2 ⁇ surrounded method.
  • one surface can only carry components BE6 and the other surface components BE7 and BE8.
  • the circuit board 13 to be assembled will pass through the production line 13 twice, as is shown in FIG. 3 is shown.
  • one side is populated with components BE6, BE7 and / or BE8, the process sequence corresponding to that described above for one-sided assembly, whereupon the printed circuit board is turned over and in a second pass the other side is loaded in the same way.
  • a further turning station 11 which can be optionally switched on and off, is expediently arranged at the end of section 13b, so that in this mode of operation the printed circuit boards are inserted into the magazine in the position turned for the second pass before being transported back.

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Abstract

Eine Fertigungslinie (13) für die einseitige und doppelseitige Bestückung von Leiterplatten mit Bauelementen besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten (13a, 13b) besteht, die jeweils in Durchlaufrichtung der Leiterplatten einen Drucker (4), wenigstens einen Bestückautomaten (6, 7, 8) und einen Vertikal-Reflow-Lötofen (14) umfaßt. Die für die angestrebte Produktflexibilität erforderlichen, der Handhabung unterschiedlicher Bauelemente zugeordneten Bestückmodule (6, 7, 8) sind in je einem Exemplar in der Fertigungslinie (13) vorgesehen und auf die beiden Abschnitte (13a, 13b) verteilt, zwischen denen eine Wendestation (11) angeordnet ist. Vorzugsweise folgt auf den Lötofen (14) des zweiten Abschnitts (13b) eine weitere, zu- und abschaltbare Wendestation (11).

Description

Beschreibung
Fertigungslinie für die einseitige und doppelseitige Bestückung von Leiterplatten
Die Erfindung betrifft eine Fertigungslinie für die einseitige und doppelseitige Bestückung von Leiterplatten mit Bauelementen, wobei die Fertigungslinie aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten besteht, die jeweils in Durchlaufrichtung der Leiterplatten einen Drucker, wenigstens ein Bestückmodul und einen Lötofen umfaßt.
In einfachster Konfiguration besteht ein Abschnitt einer solchen Fertigungslinie aus wenigstens einem Drucker, wenigstens einem Bestückmodul für die automatische Positionierung von Bauelementen auf der die Linie durchlaufenden Leiterplatte und einem Lötofen. Da die Ausgestaltung der Bestückmodule je nach den zu handhabenden Bauelementen variiert, weil es z.B. Bestückautomaten gibt, die nur passive Bauelemente, wie Wi- derstände, Kondensatoren etc., handhaben, während andere Bestückautomaten im wesentlichen ICs mit hoher Genauigkeit positionieren, muß bei einer gemischten Bestückung die Fertigungslinie in der Regel zwei oder mehr unterschiedliche Bestückungsmodule umfassen. Sollen mit der Fertigungslinie wahlweise unterschiedliche Bestückungsaufgaben bewältigt werden, muß die Fertigungslinie alle Bestückmodule aufweisen, die für diese Aufgaben benötigt werden.
Dabei gibt es bei der Konfiguration von Fertigungslinien zum Teil Probleme hinsichtlich der Austaktung der einzelnen Bestückmodule, wenn man folgenden Anforderungen entsprechen will :
- Fertigungsmix zwischen einseitig zu bestückenden und dop- pelseitig zu bestückenden Baugruppen, wobei die doppelseitige Bestückung nach Möglichkeit in einem einzigen Durch- lauf durch die Fertigungslinie, d.h. ohne Rückführung und zweiten Durchlauf, erfolgen soll,
- Produktmix mit sehr unterschiedlichem Bestückungsinhalt, d.h. große Variationsbreite des Verhältnisses zwischen aktiven und passiven Bauelementen.
Bisher sind für eine doppelseitige Bestückung zwei Verfahrensweisen bekannt:
Bei der ersten Verf hrensvariante wird die Baugruppe während eines ersten Durchlaufs durch eine einzelne Fertigungslinie auf der einen Seite bestückt, worauf die die Fertigungslinie verlassende, einseitig bestückte Baugruppe an den Eingang der Fertigungslinie zurücktransportiert und dann während eines zweiten Durchlaufs durch die Fertigungslinie auf der anderen Seite bestückt wird. Eine typische Fertigungslinie dieser Art mit drei verschiedenen Bestückmodulen und dem üblichen Re- flow-Ofen in Form eines Tunnelofens erreicht dabei etwa eine Länge von etwa 20 m.
Bei der zweiten Variante werden zwei gleiche Fertigungslinien zu einer kombinierten Fertigungslinie hintereinander geschaltet, so daß der Rücktransport entfällt und die Bestückung der anderen Seite während des Durchlaufs der Baugruppe durch die zweite Fertigungslinie erfolgt. Für die Herstellung einer einseitig bestückten Baugruppe kann nur die erste der beiden miteinander kombinierten, gleichen Fertigungslinien genutzt werden.
Bei den bekannten Verfahrensweisen sind die Fertigungslinien nur auf spezielle Produkte optimiert, d.h. die Flexibilität der Fertigungslinien ist gering. Bei den hintereinander geschalteten Fertigungslinien weist jede dieser beiden Ferti- gungslinien die gleiche Ausstattung mit Bestückmodulen auf, d.h. durch die Verdoppelung der Fertigungslinien verdoppelt sich auch die Zahl der Bestückmodule und es verdoppelt sich auch die Gesamtlänge der kombinierten Fertigungslinie auf etwa 40 m.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Fertigungslinie zu entwickeln, die sich bei hoher Ferti- gungs- und Produktflexibilität gleichermaßen für einseitige wie auch für doppelseitige Bestückung von Baugruppen im kombinierten Betrieb und bei einmaligem Durchlauf eignet, eine möglichst gute Austaktung der Bestückmodule und damit eine hohe Leistung ermöglicht, von der Baulänge her etwa im Rahmen dessen bleibt, was bei den bisher gebräuchlichen, einzelnen Fertigungslinien erforderlich ist, und vom Bauaufwand her besonders kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weil die beiden aufeinanderfolgenden Abschnitte insgesamt nur die gleiche Anzahl von Bestückmodulen aufweisen, wie sie bei der oben beschriebenen herkömmlichen Verfahrensweise in jedem einzelnen Abschnitt der Fertigungslinie anzutreffen ist, reduziert sich die Gesamtlänge der aus zwei Abschnitten bestehenden Fertigungslinie beachtlich. Gleichermaßen verringert sich auch der Kostenaufwand.
Die erfindungsgemäße Fertigungslinie ermöglicht es, in einem Durchgang einseitig und doppelseitig bestückte Baugruppen herzustellen, beliebige Anordnungen der Bauelemente auf den beiden Seiten vorzusehen, sofern nur die in der Fertigungslinie vorhandenen Bestückmodule die Bestückung mit diesen Bauelementen gestatten. Die näheren Einzelheiten ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Verwendung von Vertikal-Reflow-Öfen anstelle der bisher eingesetzten Tunnelöfen bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung trägt ebenfalls zur spürbaren Verkürzung der Gesamtlänge bei. Der besondere Vorteil der Vertikal-Reflow- Öfen wirkt sich jedoch bei der Steigerung der Flexibilität aus und liegt darin begründet, daß sie während des Betriebs der Fertigungslinie ständig voll beheizt werden können und doch ihre Lötwirkung je nach Produkt bedarfsgemäß selektiert werden kann, weil sie nur im unteren Bereich löten. Führt man eine nur auf der Oberseite bestückte Baugruppe durch den Ver- tikal-Re low-Ofen, unterbleibt die Lötwirkung.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, wonach auf den zweiten Lötofen eine Wendestation folgt, erleichtert den Betrieb mit zweimaligem Durchlauf der Fertigungslinie, um die größtmögliche Produktflexibilität zu erreichen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 stellt zum Vergleich eine übliche Fertigungslinie gemäß dem Stand der Technik dar;
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Fertigungslinie mit zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten, wobei der Betrieb nach einer ersten Bestückungsvariante mit einmaligem Durchlauf dargestellt ist; und
Figur 3 zeigt die in Figur 2 gezeigte Fertigungslinie während des Betriebs nach einer zweiten Bestückungsvariante mit zweimaligem Durchlauf der Fertigungslinie.
Bei den dargestellten Fertigungslinien werden als Bestückautomaten jeweils die gleichen Standardmodule eingesetzt, und U) CO t\) DO P1 P1
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Leiterplatte nach dem vorstehend anhand der Figur 2 beschrie¬ benen Verfahren die bestückte Oberfläche Bauelemente BE6, BE7 und BE8 aufweisen kann . Bei der doppelseitigen Bestückung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann eine Ober- fläche nur Bauelemente BE6 tragen .und die andere Oberfläche Bauelemente BE7 und BE8 .
Soll die mit BE 6 bestückte Oberfläche auch Bauelemente BE7 und/oder BE8 erhalten, oder die mit BE7 und/oder BE8 be- stückte Oberfläche auch Bauelemente BE6, wird die Fertigungslinie 13 von der zu bestückenden Leiterplatte zweimal durchlaufen, wie dies anhand der Figur 3 dargestellt ist .
Dabei wird in einem ersten Durchlauf die eine Seite mit Bau- elementen BE6, BE7 und/oder BE8 bestückt, wobei der Verfahrensablauf demj enigen entspricht, der vorstehend für einseitige Bestückung beschrieben wurde , worauf dann die Leiterplatte gewendet und in einem zweiten Durchlauf die andere Seite in gleicher Weise bestückt wird.
Zweckmäßigerweise wird - falls diese Betriebsweise erwünscht ist - am Ende des Abschnitts 13b eine wahlweise zu- und abschaltbare weitere Wendestation 11 angeordnet, damit bei dieser Betriebsweise die Leiterplatten vor dem Rücktransport in der für den zweiten Durchlauf gewendeten Lage in das Magazin eingegeben werden .

Claims

Patentansprüche
1. Fertigungslinie (13) für die einseitige und doppelseitige Bestückung von Leiterplatten mit Bauelementen, wobei die Fer- tigungslinie (13) aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten
(13a, 13b) besteht, die jeweils in Durchlaufrichtung der Leiterplatten einen Drucker (4), wenigstens ein Bestückmodul (6, 7, 8) und einen Lötofen (14) umfassen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die der Handhabung unterschiedlicher Bauelemente zugeordneten Bestückmodule (6, 7, 8) in je einem Exemplar in der Fertigungslinie (13) vorgesehen und auf die beiden Abschnitte
(13a, 13b) verteilt sind.
2. Fertigungslinie nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lötöfen (14) Vertikal-Reflow-Öfen sind.
3. Fertigungslinie nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den beiden Abschnitten (13a, 13b) eine Wendestation (11) angeordnet ist.
4. Fertigungslinie nach nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Lötofen (14) des zweiten Abschnitts (13b) eine Wendestation (11) nachgeschaltet ist.
5. Fertigungslinie nach einem der Ansprüche 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die dem Lötofen (14) des zweiten Abschnitts (13b) nachgeschaltete Wendestation (11) wahlweise zu- und abschaltbar ist.
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