WO2012048357A1

WO2012048357A1 - Verfahren und system zum bereitstellen eines insbesondere eine mehrzahl von leiterplattenelementen enthaltenden plattenförmigen gegenstands

Info

Publication number: WO2012048357A1
Application number: PCT/AT2011/000422
Authority: WO
Inventors: Gerhard Freydl; Markus Leitgeb
Original assignee: At & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-04-19
Also published as: AT12738U1; CN103155723B; CN103155723A

Abstract

Bei einem Verfahren und System zum Bereitstellen eines insbesondere eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen (1, 2, 3, 4) enthaltenden bzw. aufnehmenden plattenförmigen Gegenstands (6), in welchen in eine entsprechende Ausnehmung (1', 2', 3', 4') ein Leiterplattenelement (1, 2, 3, 4) eingesetzt wird, ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teilbereich der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements (1, 2, 3, 4) oder der Kontur der Ausnehmung (1', 2', 3', 4') in dem plattenförmigen Gegenstand (6) vermessen wird, dass die Kontur des anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements (1, 2, 3, 4) oder der Ausnehmung (1', 2', 3', 4') des plattenförmigen Gegenstands (6) angepasst an die bereits vermessene Kontur in bzw. an dem anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements (1, 2, 3, 4) oder der Ausnehmung (1', 2', 3', 4') des plattenförmigen Gegenstands (6) hergestellt wird und dass das einzusetzende Leiterplattenelement (1, 2, 3, 4) durch ein Presspassen in die entsprechende Ausnehmung (1', 2', 3', 4') des plattenförmigen Gegenstands (6) aufgenommen wird, wodurch in einfacher und zuverlässiger, sowie weitestgehend automatisierter Weise eine Verbindung unter Anpassung von Konturen von miteinander zu verbindenden Elementen bei der Herstellung einer Leiterplatte erzielbar ist.

Description

Verfahren und System zum Bereitstellen eines insbesondere eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen enthaltenden plattenförmigen Gegenstands

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines insbe- sondere eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen enthaltenden bzw. aufnehmenden plattenförmigen Gegenstands, in welchen in eine entsprechende Ausnehmung ein Leiterplattenelement eingesetzt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein System zum Bereitstellen eines insbesondere eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen enthaltenden bzw. aufnehmenden plattenförmigen Gegenstands, in welchen in eine entsprechende Ausnehmung ein Leiterplattenelement einsetzbar ist.

Im Zusammenhang mit der Herstellung von Leiterplatten ist es beispielsweise bekannt, eine Mehrzahl von Leiterplatten bzw. Leiterplattenelementen auf bzw. in einem gemeinsamen, plattenartigen Element herzustellen, wobei derartige Leiterplatten üblicherweise jeweils aus einer Mehrzahl von leitenden und isolierenden Schichten und/oder in einer derartigen Leiterplatte integrierten Bauteilen bestehen. Gemäß derart bekannten Herstellungsverfahren erfolgt ein im wesentlichen vollflächiger Aufbau einer Mehrzahl von Leiterplatten auf dem gemeinsamen plattenartigen Element, worauf nach Fertigstellung der Leiterplatten, diese voneinander getrennt werden. Hiebei weist jede Leiterplatte an ihrem Umfangsrand und somit außerhalb eines ein tatsächliches Leiterplattenelement bildenden, im wesentlichen zentralen Bereichs, in welchem die Strukturen zum Aufbau der Leiterplatte und/oder elektronische Bauteile integriert sind, einen entsprechenden Randbereich auf. Dieser Randbereich ist beispielsweise vorgesehen, um weitere Bearbeitungsschritte einer derartigen Leiterplatte, wie beispielsweise im Rahmen einer Bestückung mit an wenigstens einer Oberfläche festzulegenden Komponenten und/oder eines Einbaus in eine elektrische oder elektronische Vorrichtung durchzuführen, um eine Handhabung und insb- esondere ein automatisches Ergreifen einer derartigen Leiterplatte im Rahmen nachfolgender Be- bzw. Verarbeitungsschritte zu ermöglichen. Gemäß derzeit bekannten Verfahrensführungen ist somit davon auszugehen, dass der für den Rahmen bzw. Randbereich der Leiterplatte zur Verfügung zu stellende Um- fangsbereich ebenfalls aus üblicherweise kostspieligem Material entsprechend der üblicherweise mehrlagigen Leiterplatte hergestellt wird. Ein derartiger Randbzw. Umfangsbereich, welcher für die Funktion der Leiterplatte im Hinblick auf einen üblicherweise mehrlagigen Aufbau aus kostspieligen Materialien nicht erforderlich ist, führt jedoch zu erhöhten Kosten einer derartigen Leiterplatte. Darüber hinaus werden im Rahmen von bekannten Herstellungsverfahren von Leiterplatten zwischen einzelnen Leiterplattenelementen liegende Bereiche bzw. Flächen des gemeinsamen plattenartigen Elements als Abfall verworfen, so dass auch in diesem Zusammenhang erhöhte Kosten für die Herstellung der Leiterplatten bzw. Leiterplattenelemente auflaufen.

Darüber hinaus ist es im Zusammenhang mit der Herstellung von Leiterplatten beispielsweise bekannt, einzelne schadhafte Leiterplatten aus einem gemeinsamen plattenartigen Element zu entfernen, falls diese im Verlauf von Tests bzw. Überprüfungen als schadhaft erkannt wurden, und anstelle von derartigen entfernten schadhaften Leiterplatten einzelne Leiterplatten einzusetzen.

Darüber hinaus sind Verfahren zum gemeinsamen Bearbeiten und Handhaben von Leiterplatten bekannt, wonach in die Leiterplatten jeweils am gesamten Umfang umgebende Rahmenelemente üblicherweise mehrere Leiterplatten bzw. Leiterplattenelemente eingesetzt und daran beispielsweise durch ein Verkleben festgelegt werden. Hiebei kann beispielsweise auf die DE-A 96 00 928, die US-PS 4,689,103, die US-PS 5,044,615, die US-PS 5 866 852 oder die WO 2009/068741 verwiesen werden. Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren zum Einsetzen von Leiterplatten in ein die Leiterplatten jeweils vollständig umgebendes Rahmenelement ist insbesondere die Tatsache, dass die für die Anordnung und Presspassung der Leiterplatten in dem Rahmenelement vorzusehenden Aufnahmeöffnungen exakt an die Abmessungen und Formen der einzusetzenden Leiterplatten unter Einhaltung geringer Fertigungstoleranzen an- gepasst werden müssen und dadurch eine ordnungsgemäße Positionierung und Festlegung beispielsweise mit Hilfe einer Verklebung an den Umfangs- rändern der üblicherweise eine vergleichsweise geringe Dicke aufweisenden Leiterplatten und Rahmenelemente äußerst schwierig und aufwendig ist. Im Zusammenhang mit der Herstellung von Leiterplatten wird es darüber hinaus zunehmend üblich, eine Leiterplatte aus wenigstens zwei insbesondere getrennt voneinander hergestellten Leiterplattenelementen, welche aus in horizontaler Weise verbundenen Bereichen, die häufig aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, bestehen, herzustellen bzw. zusammenzubauen, wobei eine derartige Vorgangsweise, welche beispielsweise als Modularisierung bekannt ist, beispielsweise durchgeführt wird, da einzelne Teilbereiche einer Leiterplatte unterschiedlichen Anforderungen genügen müssen. So ist beispielsweise bekannt, dass in Teilbereichen einer Leiterplatte eine Leistungselektronik integriert bzw. aufgenommen ist, während in anderen Bereichen einer Leiterplatte insbesondere eine Digitaltechnik zur Anwendung gelangt. Eine Herstellung einer Leiterplatte, welche beispielsweise eine Leistungselektronik und gleichzeitig Digitaltechnik enthält, ist vom Herstellungsaufwand und von der Ausführung elektrischer und mechanischer Kopplungen nicht sinnvoll und führt üblicherweise zu erhöhten Kosten. Darüber hinaus werden im Hinblick auf eine zunehmend gewünschte Miniaturisierung von derartigen Leiterplatten zunehmend unterschiedliche Herstellungstechniken bzw. -verfahren angewandt, welche ebenfalls nicht ohne weiteres miteinander kombinierbar sind.

In diesen Fällen ist jeweils erforderlich, unterschiedliche Leiterplattenelemente miteinander zu verbinden oder in wenigstens einem plattenförmigen Gegenstand, welcher üblicherweise eine Vielzahl von Leiterplattenelementen aufweist, aufzunehmen bzw. ordnungsgemäß darin festzulegen.

Für eine Festlegung eines Leiterplattenelements in einem plattenförmigen Gegenstand ist beispielsweise darüber hinaus aus der WO 2009/068741 bekannt geworden, unter Verwendung von Positionierfortsätzen Module bzw. Leiterplattenelemente gegenüber einem Referenzpunkt auszurichten und dadurch ordnungsgemäß in den plattenförmigen Gegenstand einzupassen.

Nachteilig bei sämtlichen bekannten Ausführungsformen zur Festlegung wenigstens eines Leiterplattenelements in einem plattenförmigen Gegenstand, wel- eher üblicherweise eine Vielzahl derartiger Leiterplattenelemente enthält, ist insbesondere die Tatsache, dass üblicherweise ein überaus hoher Arbeitsaufwand unter Bereitstellung geringer Toleranzen für ein ordnungsgemäßes Einpassen erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden bzw. zumindest weitestgehend zu minimieren, und sowohl ein Verfahren als auch ein System zum Bereitstellen eines eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen enthaltenden bzw. aufnehmenden plattenförmigen Gegenstands zur Verfügung zu stellen, wodurch mit einfachen Verfahrensschritten und einfachen Vorrichtungen zuverlässig eine Vielzahl derartiger Leiterplattenelemente in gegebenenfalls bereits vorhandene Leiterplattenelemente eines derartigen plattenförmigen Gegenstands eingepasst werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilbereich der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Kontur der Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand vermessen wird, dass die Kontur des anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands angepasst an die bereits vermessene Kontur in bzw. an dem anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands hergestellt wird und dass das einzusetzende Leiterplattenelement durch ein Presspassen in die entsprechen- de Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands aufgenommen wird. Dadurch, dass erfindungsgemäß entweder die Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder die Kontur der Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand vermessen wird und die Kontur des einen Elements zur nachfolgenden Herstellung der Kontur des damit zusammenzupassenden Elements herangezogen wird, wird sichergestellt, dass jeweils in Anpassung an die Kontur der Ausnehmung die Kontur des einzupassenden Leiterplattenelements zur Verfügung gestellt wird oder nach Kenntnis bzw. nach Aufnahme der Kontur des einzupassenden Leiterplattenelements die hierfür erforderliche Aus- nehmung in dem plattenförmigen Gegenstand hergestellt wird. Daher kann sichergestellt werden, dass jeweils in exakter Anpassung an eine Kontur des jeweils einen Elements die Kontur des damit zusammenpassenden Elements bereitgestellt wird, so dass nachfolgend durch ein einfaches Presspassen des Leiterplattenelements in die eine angepasste Kontur aufweisende entsprechende Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands eine einfache und zuverlässige Verbindung möglich wird. Es lässt sich somit einfach und mit einfachen Verfahrensschritten eine jeweils exakte Anpassung der miteinander zu verbindenden bzw. zu koppelnden Elemente zur Verfügung stellen, so dass aufwendige Anpassungen bzw. gegebenenfalls erforderliche zusätzliche Nachbearbeitungen für ein ordnungsgemäßes Einpassen eines derartigen Leiterplattenelements in einen plattenförmigen Gegenstand vermieden werden können.

Für eine besonders einfache und zuverlässige Aufnahme eines Leiterplattenele- ments in einer entsprechenden Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass bei Vorliegen von insbesondere von Fortsätzen gebildeten Verbindungsstellen des aufzunehmenden Leiterplattenelements zumindest die Konturen der Verbindungsstellen oder der entsprechenden Bereiche der Ausnehmung des platten- förmigen Gegenstands vermessen, entsprechend hergestellt und nachfolgend durch Presspassung verbunden werden. Über derartige Fortsätze lässt sich eine ordnungsgemäße und einfache Positionierung des aufzunehmenden Leiterplattenelements zur Verfügung stellen. Weiters kann die Kontur derartiger Fortsätze entsprechend aneinander angepasst an komplementäre Aus- nehmungen bzw. Teilbereiche einer Ausnehmung zur Verfügung gestellt werden.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen einfachen Verfahrensschritte einer jeweils für jedes einzupassende Leiterplattenelement vorgesehenen Fest- Stellung der Kontur sowie einer angepassten Ausbildung der Kontur der damit zusammenwirkenden Ausnehmung lässt sich eine entsprechende Automatisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielen, wobei in diesem Zusammenhang gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, dass das Vermessen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands und das Herstellen der angepassten Kontur an den jeweils anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands automatisiert vorgenommen wird.

Eine ordnungsgemäße Verbindung bzw. eine zuverlässige Unterstützung der durch eine Presspassung zu erzielenden Verbindung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erzielt, dass das Leiterplattenelement und die Ausnehmung über wenigstens einen Teilbereich ihrer Konturen zusätzlich durch ein Verkleben, insbesondere ein thermisches oder Strahlungshärtendes Verkleben miteinander verbunden werden. Zur Erzielung der gewünschten Presspassung und der erforderlichen Verbindung der einzelnen Elemente wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass zwischen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements und der Kontur der Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand ein Abstand von maximal 500 μιτι, insbesondere maximal 200 μιτι gewählt wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Einsetzen von einzelnen Leiterplattenelementen bzw. Leiterplatten in einen plattenförmigen Gegenstand, aus welchem beispielsweise ein schadhaftes Leiterplattenelement entfernt wurde, vorgenommen werden. Ebenso ist es möglich, beispielsweise in unterschiedlichen Herstellungsverfahren ausgebildete Leiterplattenelemente in einem derartigen plattenförmigen Gegenstand miteinander zur Herstellung einzelner Leiterplatten zu verbinden. Es lässt sich somit eine überaus große Vielzahl von unterschiedlichen Leiterplattenelementen gemäß dem erfindungs- gemäßen Verfahren handhaben. In diesem Zusammenhang wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass das Leiterplattenelement von einem Teilbereich einer herzustellenden Leiterplatte, von einem Core- oder Rahmenelement, von einer aktiven oder passiven Leiter- platte, von einem einen aktiven oder passiven Bauteil enthaltenden Leiterplattenelement, von einem flexiblen, starren, starr-flexiblen oder semi-flexiblen Leiterplattenelement und/oder Hochfrequenz-, HDI-, Substrat-, oder keramischen Leiterplattenelement gebildet wird.

Wie oben bereits ausgeführt, können beispielsweise in unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellte Leiterplattenelemente mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig verbunden werden. Darüber hinaus können gegebenenfalls eine hohe Komplexität aufweisende Leiterplattenelemente in einen plattenförmigen Gegenstand, welcher beispielsweise ein Rahmenelement entsprechend geringerer Komplexität darstellt, eingebettet werden. Für eine zuverlässige Kopplung wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass bei unterschiedlicher Komplexität des plattenförmigen Gegenstands und der Leiterplattenelemente die Ausnehmung in dem Element geringerer Komplexität aus- gebildet wird und das Element höherer Komplexität in die Ausnehmung eingesetzt wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.

Da Leiterplattenelemente höherer Komplexität üblicherweise entsprechend kostspieliger sind und einen erhöhten Bearbeitungsaufwand erfordern, wird insbesondere zur Schonung der Leiterplattenelemente hoher bzw. höherer Komplexität vorgeschlagen, dass die Kontur des Elements höherer Komplexität ermittelt wird und die Kontur des Elements niedriger Komplexität an die ermittelte Kontur des Elements höherer Komplexität angepasst wird und auch eine entsprechende aufgrund des Leiterplattenelements höhere Komplexität zur Verfügung gestellt wird.

Neben der durch die Anpassung der Konturen der miteinander zu verbindenden Elemente erzielbaren Presspassung bzw. der Unterstützung einer ordnungsge- mäßen Positionierung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass bei bzw. nach dem Einsetzen des Leiterplattenelements in die Ausnehmung eine Überprüfung der Positionierung in unterschiedlichen An- ordnungsebenen bzw. -richtungen vorgenommen wird, um die exakte Positionierung des aufzunehmenden Leiterplattenelements zur Verfügung zu stellen.

Wie oben bereits erwähnt, kann insbesondere der plattenförmige Gegenstand von einem Rahmenelement und/oder einem Leiterplattenelement geringerer Komplexität gebildet werden, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.

Neben der Möglichkeit einer zumindest weitestgehenden Automatisierung eines derartigen Einsetzens von Leiterplattenelementen in einen plattenförmigen Gegenstand, wobei auch eine Verbindung unterschiedlicher Leiterplattenelemente derart vorgenommen werden kann, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren darüber hinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass nach einem Einsetzen wenigstens eines Leiterplattenelements eine insbesondere auto- matisierte Weiterbe- bzw. -Verarbeitung vorgenommen wird. Derart lässt sich eine weitere Automatisierung des Herstellungsvorgangs derartiger Leiterplatten auch in nachfolgenden Herstellungsschritten erzielen.

Zur Lösung der oben angegebenen Aufgaben umfasst darüber hinaus ein System der eingangs genannten Art im wesentlichen die folgenden Elemente:

- eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand,

- eine Vorrichtung zum Ausschneiden eines in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements,

- eine Vorrichtung zum Vermessen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands, und

- eine Vorrichtung zum Auswerten der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands und zum Regeln bzw. Steuern der Vorrichtung zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand und/oder der Vorrichtung zum Ausschneiden eines in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements zur jeweiligen Ausbildung der Kontur des anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands ange- passt an die bereits vermessene Kontur in bzw. an dem anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands. Wie bereits oben ausgeführt, wird es somit möglich, durch Bereitstellung von entsprechenden Vorrichtungen zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand als auch zum Ausschneiden des in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements unter wechselweiser Anpassung der Kontur der miteinander zu verbindenden Elemente in einfacher und zuverlässiger und günstiger Weise ein weitestgehend automatisiertes Einsetzen bzw. Einpassen von Leiterplattenelementen zur Verfügung zu stellen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anpassung der Konturen der miteinander zu verbindenden Elemente gelingt es darüber hinaus, einen zusätzlichen Aufwand für eine gegebenenfalls erforderliche Nachbearbeitung bei Nichteinhaltung von Toleranzen von miteinander zu verbindenden Elementen entsprechend zu minimieren.

Für eine besonders zuverlässige Ausbildung der Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand zur Aufnahme des Leiterplattenelements wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand von einer Vorrichtung zum Fräsen, Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder dgl. gebildet ist. In ähnlicher Weise wird für eine besonders zuverlässige Herstellung des in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zum Ausschneiden eines in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements von einer Vorrichtung zum Fräsen, Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder dgl. gebildet ist.

Derartige Vorrichtungen sind in der Herstellung von Leiterplatten weit verbreitet im Einsatz, so dass sie auch unmittelbar und in einfacher Weise in einer Fertigungsstraße für Leiterplatten integriert und automatisiert zum Einsatz gelangen können.

Darüber hinaus wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zum Vermessen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands von einer optischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer CCD-Kamera, Scan-Zeile oder dgl., und/oder einer mechanischen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Messdorn, Messfühler oder dgl. gebildet ist. Hierdurch kann eine klare und zuverlässige Ermittlung der Kontur entweder der Ausnehmung oder des einzusetzenden Leiterplattenelements ermöglicht werden, wonach in Anpassung an die ermittelte Kontur auch die Kontur des damit zu verbindenden bzw. zu koppelnden Elements bereitgestellt werden kann.

Es lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch dem erfindungsgemäßen System ein Verfahren zum Ersatz eines defekten Leiterplattenelements in einem plattenförmigen Gegenstand weitestgehend dadurch automatisieren, dass beispielsweise eine ordnungsgemäß hergestellte Leiter- platte bzw. ein funktionsfähiges Leiterplattenelement zur Verfügung gestellt und exakt vermessen wird, woran anschließend in dem plattenförmigen Gegenstand entsprechend der ermittelten Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements unter Verwendung einer Vorrichtung des erfindungsgemäßen Systems exakt die Ausnehmung mit einer Kontur entsprechend dem einzusetzenden Leiter- plattenelement zur Verfügung gestellt werden kann.

Selbstverständlich ist es alternativ möglich, beispielsweise nach einem Entfernen eines defekten Leiterplattenelements aus dem plattenförmigen Gegenstand die Konturen der entsprechenden Ausnehmung festzustellen und in Anpassung an die festgestellte Kontur der Ausnehmung ein einzusetzendes Leiterplattenelement mit entsprechend angepasster Kontur zur Verfügung stellen. Anstelle oder zusätzlich zu einem Ersatz beispielsweise eines defekten Leiterplattenelements ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren und System in ähnlicher Weise möglich, beispielsweise in unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellte Leiterplattenelemente in einem plattenförmigen Gegenstand miteinander zur Herstellung von komplexen und aus mehreren Einzelelementen bestehenden Leiterplatten zu verbinden. Wiederum wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und System die Kontur eines miteinander zu verbindenden Elements festgestellt und in Anpassung an die festgestellte Kontur das damit zu verbindende Leiterplattenelement oder dessen Ausnehmung zur Auf- nähme des einzusetzenden Leiterplattenelements bereitgestellt.

Es lässt sich ein Verfahren zum Verbinden derartiger Leiterplattenelemente entsprechend automatisieren, wobei die Automatisierung auch in nachfolgenden Be- bzw. Verarbeitungsschritten fortgeführt werden kann.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems, wobei gemäß Fig. 1a mehrere Leiterplattenelemente hergestellt und deren Konturen ermittelt werden, wonach nachfolgend gemäß Fig. 1b in einem plattenförmigen Gegenstand entsprechend den festgestellten Konturen die aufzunehmenden Ausnehmungen hergestellt werden, woran anschließend in einem Schritt gemäß Fig. 1c die gemäß Fig. 1a hergestellten Elemente in dem plattenförmigen Gegenstand aufgenommen werden;

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems, wobei gemäß Fig. 2a lediglich Teilbereiche der Konturen eines einzusetzenden Elements festgestellt werden, woran anschließend gemäß Fig. 2b in einem plattenförmigen Gegenstand entsprechend den Verbindungsstellen entsprechende Ausnehmungen hergestellt werden, und anschließend gemäß Fig. 2c eine Verbindung bzw. Kopplung der miteinander zu verbindenden Elemente bzw. Teilbereiche derselben erfolgt; und Fig. 3 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, dass in dem in Fig. 1a darge- stellten Verfahrensschritt eine Mehrzahl von mit 1 bis 4 bezeichneten Leiterplattenelementen hergestellt wird, wobei die Konturen der gemäß Fig. 1a hergestellten Leiterplattenelemente ermittelt werden.

Auf Basis der ermittelten Konturen der Leiterplattenelemente 1 bis 4 werden, wie dies durch den Pfeil 5 angedeutet ist, gemäß Fig. 1b in einem platten- förmigen Element 6 eine Vielzahl von Ausnehmungen hergestellt, welche in Übereinstimmung mit den darin aufzunehmenden Leiterplattenelementen mit 1' bis 4' bezeichnet sind. Durch die Anpassung der Konturen der Ausnehmungen 1' bis 4' an die Konturen der vorab hergestellten und in den plattenförmigen Gegenstand 6 aufzunehmenden Elemente 1 bis 4 lässt sich in weiterer Folge durch ein einfaches Presspassen ein zuverlässiges Aufnehmen der Elemente 1 bis 4 sicherstellen, wie dies der Darstellung gemäß Fig. c entnehmbar ist.

Der Einfachheit halber ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 jedes Leiter- plattenelement einfach durch seine geometrische Form dargestellt, wobei eine Strukturierung dergleichen nicht ersichtlich ist. Darüber hinaus können die Leiterplattenelemente 1 bis 4 unterschiedliche Strukturen bzw. einen unterschiedlichen Aufbau aufweisen, um nach einem Einpassen in den plattenförmigen Gegenstand 6 eine gewünschte Struktur zu ergeben.

Hiebei kann der plattenförmige Gegenstand 6 selbst ein Teil einer herzustellenden Leiterplatte sein, so dass die einzusetzenden Leiterplattenelemente 1 bis 4 beispielsweise nicht in einem Rahmen- bzw. Trägerelement aufgenommen werden, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 2 im Detail erörtert wer- den wird, sondern zur Herstellung von aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Leiterplattenelementen bestehenden Leiterplatten herangezogen werden, welche beispielsweise durch ein nachfolgendes, an sich bekanntes und daher nicht näher erörtertes Zerteilen eines plattenförmigen Gegenstands hergestellt werden.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 wird eine abgewandelte Ausführungsform ge- zeigt, wobei ein Leiterplattenelement 11 insbesondere an Teilbereichen bzw. Verbindungsstellen 12 vermessen wird, um deren Konturen festzustellen. In Anpassung an die gemäß Fig. 2a festgestellte Kontur von Verbindungsstellen 12 werden, wie dies aus der Darstellung gemäß Fig. 2b ersichtlich ist, in weiterer Folge in einem plattenförmigen Gegenstand 13, in welchem bereits eine Mehrzahl von weiteren Leiterplattenelementen 14 bis 16 aufgenommen ist, entsprechend den festgestellten Konturen Ausnehmungen 12' hergestellt. Anschließend wird, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, das zusätzliche Leiterplattenelement 11 mit den Fortsätzen bzw. Verbindungsstellen 12, deren Kontur gemäß Fig. 2a festgestellt wurde, in den plattenförmigen Gegenstand 13 einge- passt.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten jeweiligen Feststellung der Kontur des einzupassenden Leiterplattenelements 1 bis 4 bzw. der Verbindungsstellen oder Fortsätze 12 können gemäß einer abgewandelten Ausführungsform nach einer Herstellung von entsprechenden Ausnehmungen, wie sie beispielsweise in Fig. 1b mit 1' bis 4' bezeichnet sind, in Anpassung an die festgestellten Konturen der Ausnehmungen 1' bis 4' die einzusetzenden Leiterplattenelemente 1 bis 4 ausgebildet werden. In ähnlicher Weise können bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 anstelle einer einleitenden Feststellung der Konturen der Verbindungsstellen bzw. Fortsätze 12 die Konturen einer Mehrzahl von entsprechenden Aufnahmeöffnungen bzw. Ausnehmungen 12' festgestellt werden, wonach anschließend die Verbindungsstellen 12 an dem einzusetzenden Leiterplattenelement 11 hergestellt werden und durch ein Presspassen in weiterer Folge mit dem plattenförmigen Gegenstand 1 verbunden werden. Zusätzlich zu einer Presspassung kann beispielsweise eine Verklebung der Verbindungsstellen vorgesehen sein.

Um ein ordnungsgemäßes Einpassen bzw. Presspassen zu ermöglichen, ist darüber hinaus vorgesehen, dass die Konturen der miteinander zu verbindenden Elemente unter Einhaltung eines Abstands zwischen den miteinander zu verbindenden Elementen bzw. den Verbindungsstellen 12 von maximal 500im insbesondere maximal 200 μηη ausgebildet wird. Wie bereits oben erwähnt, können auch unterschiedliche Leiterplattenelemente, welche gegebenenfalls eine unterschiedliche Komplexität aufweisen, durch ein Einpassen eines Leiterplattenelements in eine Ausnehmung eines damit zu verbindenden Leiterplattenelements miteinander verbunden werden. In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3 sind wesentliche Komponenten eines Systems für eine Durchführung der in Fig. 1 und 2 schematisch angedeuteten Verfahren dargestellt. Mit 21 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von aufzunehmenden bzw. einzusetzenden Leiterplattenelementen bezeichnet, wie sie beispielsweise in Fig. a dargestellt sind. Eine derartige Vorrichtung 21 zur Herstellung der Leiterplattenelemente kann beispielsweise von einer Vorrichtung zum Fräsen, Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, einem Laser oder dgl. gebildet sein, wie dies im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte bzw. von Leiterplattenelementen an sich bekannt ist. Nach einer Herstellung einzelner Leiterplattenelemente durch die Vorrichtung 21 erfolgt durch die Vorrichtung 22 eine Feststellung der Kontur des in weiterer Folge in eine Ausnehmung einzusetzenden Leiterplattenelements, wobei die Vorrichtung 22 beispielsweise von einer optischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer CCD-Kamera, und/oder einer mechanischen Vorrichtung, wie bei- spielsweise einem Messfühler gebildet sein kann.

Auf Basis der durch die Vorrichtung 22 festgestellten Konturen erfolgt unter Einschaltung einer Regel- bzw. Steuervorrichtung 23 eine Ausbildung der Aus- nehmung in einer Vorrichtung 24 gemäß der durch die Vorrichtung 22 festgestellten Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements. Diese Vorrichtung 24 zur Ausbildung der Ausnehmung im plattenförmigen Gegenstand kann ebenso wie die Vorrichtung 21 beispielsweise von einer Vorrichtung zum Fräsen, Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder dgl. gebildet sein, wie dies im Zusammenhang mit der Herstellung von Leiterplatten an sich bekannt ist.

Darüber hinaus ist in Fig. 3 eine Vorrichtung 25 zum Zusammenbauen der in den Vorrichtungen 21 bzw. 24 hergestellten Elemente dargestellt, wonach anschließend, wie dies durch den Pfeil 26 schematisch angedeutet ist, eine ebenfalls insbesondere automatisierte weitere Verarbeitung der in der Vorrichtung 25 verbundenen bzw. gekoppelten Elemente möglich wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bereitstellen eines insbesondere eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen (1 , 2, 3, 4, 11) enthaltenden bzw. aufnehmenden platten- förmigen Gegenstands (6), in welchen in eine entsprechende Ausnehmung (V, 2', 3', 4', 12') ein Leiterplattenelement (1 , 2, 3, 4, 11) eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilbereich der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) oder der Kontur der Ausnehmung (1', 2', 3', 4', 12') in dem plattenförmigen Gegenstand (6) vermessen wird, dass die Kontur des anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) oder der Ausnehmung 2', 3', 4', 12') des plattenförmigen Gegenstands (6) angepasst an die bereits vermessene Kontur in bzw. an dem anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) oder der Ausnehmung (1\ 2', 3', 4', 12') des plattenförmigen Gegenstands (6) hergestellt wird und dass das einzusetzende Leiterplattenelement (1 , 2, 3, 4, 11) durch ein Presspassen in die entsprechende Ausnehmung (1\ 2', 3', 4', 12') des plattenförmigen Gegenstands (6) aufgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen von insbesondere von Fortsätzen (12) gebildeten Verbindungsstellen des aufzunehmenden Leiterplattenelements (11) zumindest die Konturen der Verbindungsstellen (12) oder der entsprechenden Bereiche der Ausnehmung (12') des plattenförmigen Gegenstands (6) vermessen, entsprechend hergestellt und nachfolgend durch Presspassung verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) oder der Ausnehmung (1\ 2', 3', 4', 12') des plattenförmigen Gegenstands und das Herstellen der angepassten Kontur an den jeweils anderen des einzu- setzenden Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) oder der Ausnehmung (1', 2', 3', 4', 12') des plattenförmigen Gegenstands (6) automatisiert vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterplattenelement (1 , 2, 3, 4, 11) und die Ausnehmung (1\ 2', 3', 4', 12') über wenigstens einen Teilbereich ihrer Konturen zusätzlich durch ein Verkleben, insbesondere ein thermisches oder Strahlungshärtendes Verkleben miteinander verbunden werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) und der Kontur der Ausnehmung (1', 2', 3', 4', 12') in dem plattenförmigen Gegenstand (6) ein Abstand von maximal 500 μιτι, insbesondere maximal 200 μιτι gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterplattenelement (1 , 2, 3, 4, 11) von einem Teilbereich einer herzustel- lenden Leiterplatte, von einem Core- oder Rahmenelement, von einer aktiven oder passiven Leiterplatte, von einem einen aktiven oder passiven Bauteil enthaltenden Leiterplattenelement, von einem flexiblen, starren, starr-flexiblen oder semi-flexiblen Leiterplattenelement und/oder Hochfrequenz-, HDI-, Substrat-, oder keramischen Leiterplattenelement gebildet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterschiedlicher Komplexität des plattenförmigen Gegenstands (6) und der Leiterplattenelemente (1 , 2, 3, 4, 11) die Ausnehmung (1\ 2', 3', 4', 12') in dem Element geringerer Komplexität ausgebildet wird und das Element höherer Komplexität in die Ausnehmung eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Elements höherer Komplexität ermittelt wird und die Kontur des Elements niedriger Komplexität an die ermittelte Kontur des Elements höherer Komplexität angepasst wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei bzw. nach dem Einsetzen des Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) in die Ausnehmung (1', 2', 3', 4', 12') eine Überprüfung der Positionierung in unterschiedlichen Anordnungsebenen bzw. -richtungen vorgenommen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Element (6) von einem Leiterplattenelement geringer

Komplexität gebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einsetzen wenigstens eines Leiterplattenelements (1 , 2, 3, 4, 11) eine insbesondere automatisierte Weiterbe- bzw. -Verarbeitung vorgenommen wird.

12. System zum Bereitstellen eines insbesondere eine Mehrzahl von Leiterplattenelementen (1 , 2, 3, 4, 11) enthaltenden bzw. aufnehmenden platten- förmigen Gegenstands (6), in welchen in eine entsprechende Ausnehmung (1¹, 2', 3', 4', 12') ein Leiterplattenelement (1 , 2, 3, 4, 11) einsetzbar ist, umfassend die folgenden Elemente:

- eine Vorrichtung (26) zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand,

- eine Vorrichtung (21) zum Ausschneiden eines in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements,

- eine Vorrichtung (22) zum Vermessen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands, und

- eine Vorrichtung (23) zum Auswerten der Kontur des einzusetzenden Leiter- plattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands und zum Regeln bzw. Steuern der Vorrichtung (26) zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand und/oder der Vorrichtung (21) zum Ausschneiden eines in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements zur jeweiligen Ausbildung der Kontur des anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands angepasst an die bereits vermessene Kontur in bzw. an dem anderen des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) zum Ausbilden einer Ausnehmung in dem plattenförmigen Gegenstand von einer Vorrichtung zum Fräsen, Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder dgl. gebildet ist.

14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (21) zum Ausschneiden eines in den plattenförmigen Gegenstand einzusetzenden Leiterplattenelements von einer Vorrichtung zum Fräsen, Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder dgl. gebildet ist.

15. System nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (22) zum Vermessen der Kontur des einzusetzenden Leiterplattenelements oder der Ausnehmung des plattenförmigen Gegenstands von einer optischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer CCD-Kamera, Scan-Zeile oder dgl., und/oder einer mechanischen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Messdorn, Messfühler oder dgl. gebildet ist.