DE2858098C2

DE2858098C2 - Vorrichtung zum Aufbringen von rechteckigen oder länglichen Chips auf eine Leiterplatte

Info

Publication number: DE2858098C2
Application number: DE2858098A
Authority: DE
Inventors: Phillip A. Ragard; Michael D. Chenango Bridge N.Y. Snyder; Roy Marvin Binghamton N.Y. Whiting
Original assignee: Universal Instruments Corp
Current assignee: Universal Instruments Corp
Priority date: 1977-12-08
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1986-07-17
Also published as: JPS58112388A; US4151945A; GB2009636A; CA1102927A; JPH0315359B2; GB2009636B; DE2834836C2; DE2834836A1; JPS5480558A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen von rechteckigen oder länglichen Chips auf eine Leiterplatte mit einer in einem Nadelgehäuse axial verschiebbaren Vakuumnadel zum Aufnehmen, Transportieren und Aufsetzen der Chips und mit einer Einrichtung zum Feinzentrieren der an der Vakuumnadei haftenden Chips, die mindestens ein Paar von senkrecht zur Vakuumnadel aufeinander zu bewegbare Zentrierbacken aufweist.

Chips dieser Art, die nicht mit Drahtanschlüssen ver

sehen sind, werden bei Hybridschaltungen verwendet, die eine Kombination von diskreten und integrierten Schaltungstechniken sind. In der Dickfilmtechnik sind die aufgedruckten Elemente im allgemeinen nur wenige Zehnielmillimeter dick. Einzelne Bausteine oder »Chips« werden genau über die Leiterbahnen gebracht und anschließend in ihrer Lage beifestigt und dabei die elektrische Schaltung vervollständigt Es können dabei räumlich kleinere Schaltungen hergestellt werden, als

ίο mit einzelnen bereits eingekapselten Bauelementen, deren Leiter in Leiterplatten eingesetzt werden, die mit entsprechenden Verbindungen ausgerüstet oder mi* vorgebohrten Löchern versehen sind, in denen die Leiter nach dem Einsetzen zurechtgeschnittcn und ge-

lf staucht werden. Ein wesentlicher Vorteil der Chips ist ihre geringe Größe, die nahezu mikroskopisch sein kann. Chips in der Größenordnung von 0,762 mm · 0,762 mm und 0,254 mm Dicke und Lötpunkte und Leiterstege in der Größenordnung von 0,127 mm in Höhe und Breite, die auch in ähnlichen Abständen angeordnet sind, sind keine Seltenheit Um jedoch die Hybrid-Schalttechnik erfolgreich zu gestalten, müssen die kleinen Chips so in Lage gebracht und orientiert werden, daß sie beim Aufbringen auf eine Leiterplatte präzise ausgerichtet sind, um alle Lötpunkte und Leiterstege oder Leiterbahnen genau und fehlerfrei miteinander zu verbinden. Dies erfordert beim Aufbringen ein hohes Maß an Präzision. Aus der US-PS 39 09 933 ist eine Vorrichtung be kannt, bei der eine Vielzahl von verschiedenen Baustei nen oder Chips auf eine Leiterplatte aufgesetzt werden können. Die Chips sind präzise in einer Mulde auf einem in der X-Y-Ebene bewegbaren Tisch angeordnet Die Leiterplatte liegt auf einem anderen, ebenfalls in der X-Y-Ebene bewegbaren Tisch. Ein Abnahmekopf bewegt sich in einer unveränderbaren Bahn entlang einer A"-Achse zwischen der Mulde mit Chips und der Leiterplatte. Der Abnahmekopf wird nach unten bewegt, nimmt einen gewählten Chip aus der! Vorrat und bringt diesen zur Leiterplatte. Entsprechend einem numerischen Steuersystem wird die Mulde automatisch zu solchen A"-Y-Koordinaten bewegt, daß der Chip genau unter dem Abnahmekopf ausgerichtet ist Dasselbe Steuersystem bringt die Leiterplatte durch Wahl der X- Y- Koordinaten in diejenige Lage, in der der Bereich zur Aufnahme des gewählten Chips genau unter die Stelle zu liegen kommt, wo der sich bewegende Abnahmekopf nach unten geht Auf diese Weise kann durch Bewegen sowohl des Chip-Vorrats als auch der Leiterplatte ein vorbereitetes Sortiment von Bauelementen aus einem Vorrat nacheinander entnommen und auf eine Leiterplatte aufgesetzt werden. Es arbeiten zwei einzelne Mulden und zwei Abnahmeköpfe abwechselnd entsprechend einem Steuerprogramm, um verschiedene Bau- elemente auf dieselbe Leiterplatte aufzusetzen. Mulden und Leiterplatte müssen dabei präzise in Lage gebracht und die Chips innerhalb der Mulde in bezug zueinander präzise ausgerichtet werden. Andernfalls kann der sich in einer unveränderlichen Bahn bewegende Abnahme kopf den Chip nicht präzise auf die Leiterplatte aufset zen. Teleskope, Fernsehkameras, Mikrometer-Einstellvorrichtungen und dergleichen werden verwendet, um Genauigkeit sicherzustellen.

Eine andere Lösung zum Ausrichten von Chips oder

anderen kleinen Bauelementen, bevor diese auf eine Leiterplatte aufgesetzt werden, ist in der US-PS 39 82 979 beschrieben. Hier wird das rechteckige Bauelement durch ein leichtes Vakuum unten an einer Son-

de oder Nadel gehalten. Die Sonde wird in einem vier- zustellen, bieten die Kanten der Leiterplatte und das seitigen Hohlraum zentriert, der die Form eines umge- Nadelgehäuse X- YBezugspunkte. Die am Nadelgehäukehrten Pyramidenstumpfes aufweist Wenn die Sonde se schwenkbar angeordneten erfindungsgemäßen nach unten bewegt wird, kommt das Bauelement mit Werkzeugpaare aus Zentrierbacken und Zentrierfinden Hohlraumwänden in Berührung und wird an diesen 5 gern besorgen das Feinzentrieren des an der Spitze der ausgerichtet Gleichzeitig wird das Bauelement an der Vakuumnadel gehaltenen Chips, der dann in der präzise Sonde zentriert Eine Leiterplatte wird genau über dem ausgerichteten Lage auf die Leiterplatte abgelegt wird. Hohlraum in Lage gebracht und die Sonde wird angeho- Durch Drehen der Vakuumnadel wird der Chip entspreben, um das zentrierte Bauelement auf die Leiterplatte chend dem Muster auf der Leiterplatte in die erforderlivon unten aufzusetzen. Eine solche Zentrierung ist aber io ehe Winkelstellung ausgerichtet. Die Zentrierwerkzeu-

';:; nicht in jedem Fall zufriedenstellend und ist auf die be- ge sind einfache aber äußerst genau arbeitende Bauteile,

stimmte aus dieser Dnjckschrift bekannte Vorrichtung die während des Zuführens des Chips durch die Vaku-

abgestellt umnadel das Feinzentrieren besorgen.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen

automatischen Aufnehmen, Aufsetzen und Feinzentrie- 15 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es

ren von auf Leiterplatten aufzubringenden Chips ist der zeigt

DE-AS 12 66 839 zu entnehmen. Die Chips werden hier- F i g. i eine perspektivische Ansicht einer Kopfeinheit

bei mit dem unteren Ende einer Saugnadel aufgenom- einer Einsetzvorrichtung;

·.-,: men und von dieser zu der Leiterplatte bewegt'Durch Fig. 2 eine Vorderansicht, teilweise weggebrochen

's' einen Richtungsprüfer und einen T-förmigen Ausrichter 20 und teilweise im Schnitt, der Kopfeinheit gemäß F i g. 1;

£ wird der Chip auf der Saugnadel in die gewünschte Lage F i g. 3 eine Teilansicht der Vakuteruiadel-Einheit ge-

I gedreht und in dieser auf die Leiterplatte aufgesetzt maß F i g. 7, bei der das Nadelgehäuse ini Schnitt darge-

t| Um nun den Chip auf der Saugnadel genau zu plazieren, stellt ist und Teile weggelassen sind;

% sind am Richtungsprüfer zwei gegenüberliegende Füh- Fig.4 eine Seitenansicht der Kopfeinheit gemäß

;! rungsbacken vorgesehen, die angrenzende Ränder des 25 F i g. 2;

% Chips erfassen und eventuelle Ausrichtungsfehler korn- F i g. 5 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 10-10

§ gieren. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der von in F i g. 4;

3 der Saugnadel gehaltene Chip danach durch einen T- F ig. 6 eine Seitenansicht, ähnlich derjenigen in F ig. 2 % förmigen Ausrichter entsprechend der lage seiner drei der Kopfeinheit gemäß F i g. 1;

i halbkugelförmigen Kontakte zentriert, und'ggf. um ei- 30 Fig. 7a, 7b, 7c drei orthogonale Ansiclrten des Zen-

I nen oder mehrere rechte Winkel gedreht Diese Anord- triereinrichtung y-Achsen Zentrierwerkzeugs gemäß ΐ nung erfordert ebenfalls recht komplizierte Bauteile, die F i g. 6;

'% sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung unwirt- F i g. 8 eine der F i g. 6 ähnliche Ansicht mit geöffne-

■■[ schaftlich machen. - ten Zentner-Stellgliedern und ausgezogener Vakuum-

4 Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zentriereinrich- 35 nadel.

'■i tune der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Dem Schalttisch sind beispielsweise zwei ein Paar bil- ;. mit einfachen Mitteln und während des Betriebs der dende identische Kopfeinheiten zugeordnet, die unable Vorrichtung ein sicheres Feinzentrieren des an der Spit- hängig voneinander jeweils in X-y-HorizontaJebenen ze der Vakuumnadel gehaltenen Chips möglich ist bewegbar sind. Wenn die Kopf einheiten in Y-Richtung :j. Diese Aufgabe wird durch eine Zentriereinrichtung 40 bewegt und nach links oder rechts in den X-Richtungen '.i mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gefahren werden, können sie über den in Reihe angegelöst Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungs- ordneten Vorratsmulden laufen und sind in der Lage, '}, gemäßen Zentriereinrichtung sind in den Unteransprü- einzelne Chips aus jedem Vorrat aufzunehmen. Entspre-• chen gekennzeichnet chend bestimmter X- Y-Anweisungen von einem pro-Die Zentriereinrichtung kann beispielsweise in einer 45 grammierten Steuerschalter bewegt sich eine Kopfeini:;i Vorrichtung eingesetzt werden, wfe sie in der weiter heit über eine Vorratsmulde, die einen gewünschten g obenerwähnten US-PS 39 09 933 beschrieben ist Auf Chip enthält.

*% einem vorzugsweise runden, um eine vertikale Welle Die Kopfeinheit 46 weist eine vertikal angeordnete

1; drehenden Schalttisch sind Halterungen oder Mulden Vakuumnadel 48 auf, die nach unten bewegt wird, um

%i, vorgesehen, in die entsprechende Leiterplatten einge- 50 einen Chip 40 aus dem Vorrat in der Mulde aufzuneh-

|| legt werden. Der Tisch ist in Segmente eingeteilt und men. Die den Chip 40 haltende Vakuumnadel 48 wird

ΐ_: wird stufenweise zu den verschiedenen Arbeitsstatio- angehoben und die Kopfeinheit 46 bewegt sich in den

^:i| nen bewegt, an denen gleichzeitig verschiedene Ärbeits- X- V-Ehenen, bis sie über der gewünschten Position auf

% gänge durchgeführt werden. Bei der ersten Station wird der Leiterplatte ist Durch Drehen der Vakuumnadel 48

II die Leiterplatte eingelegt, bei der zweiten Station wird 55 wird der Chip 40 is eine bestimmte Winkelstellung ausdie Oberseite der Leiterplatte mit einem Schmelzüber- gerichtet und durch die Zentriereinrichtung 298 an der zug versehen und in der dritten Station werden Chips Spitze der Vakuumnadel 48 präzise ausgerichtet. Diese auf die Leiterplatte aufgelegt und durch die Klebe- wird dann nach unten geführt, bis der Chip 40 auf die mif. schmelze für den späteren Lötvorgang gehalten. Die Schmelzüberzug versehene Oberseite einer Leiterplatte Chips werden nacheinander durch jeweils eine Vakuum- 60 gedrückt wird.

nadel aufgenommen und abgelegt Vorzugsweise ist ein Die präzise bearbeitete runde Vakuumnadd 48 ist

Paar solcher Vakuumnadeln vorgesehen, die in einer lotrecht durch einen Kopfblock 200 gesteckt und ist

X-Y-Ebene und senkrecht dazu bewegt werden. Die dariii drehbar und vertikal hin- und herschiebbar gela-

Vakuumnadel nimmt jeweils einen Chip aus einer Viel- gert Das Gehäuse 202 der Vakuumnadel 48 ist fest am

zahl präzise festgelegter Vorratsmulden oder Vorrats- 65 Kopfbfock 200 angebracht und umschließt zwei vertikal

schalen heraus und befördert ihn zu der Leiterplatte, auf im Abstand angeordnete Präzisionshülsen 204, in denen

der er dann an der entstehenden Stelle abgelegt wird. die Vakuumnadel 48 dreht und gleitet (F i g. 3). Sie wird

Um die Genauigkeit des Auflegens eines Chips sicher- vertikal durch einen verlängerten Arm 226 bewegt, der

eine fest am oberen Ende der Vakuumnadel 48 angeordnete Rillenscheibe 228 berührt. Die um diese Rillenscheibe 228 umlaufende Rille 230 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und wird von zwei ein Paar bildenden gegenüberliegenden Rundstiften 232 berührt, die waagerecht von beiden Armen eines Bügels 234 abstehen. Dieser Bügel 234 bildet nahe der Vakuumnadel 48 das Ende des Armes 226. Die Rundstifte 232 laufen gleitend in der rechteckigen Rille 230 und bewirken das lotrechte Anheben und Senken der Vakuumnadel 48, ohne dabei auf diese eine Biegespannung in Längsrichtung auszuüben. Sie gestatten aber eine ungehinderte Drehbewegung der Vakuumnadel 48, die durch einen Schaltmotor 218 bewirkt wird, und zwar unabhängig von der Höhenlage der Nadel (F ig. 1).

Das untere Ende der Vakuumnadel 48 (Fig.3) ist hohl und der Hohlraum 268 ist abgedichtet, ausgenommen der öffnung, aus der die Nadelspitze 266 vorsteht. Die Nadelspitze 266 ist ein Hohlrohr mit kleinem Durchmesser, dessen Durchgang mit dem Hohlraum 268 in der Vakuumnadel 48 kommuniziert. Wenn das untere Ende der Nadelspitze 266 einen Chip 40 berührt, wird durch ein an die Vakuumkammer 268 angelegtes Vakuum der Chip 40 an die Nadelspitze 266 gesaugt und aus dem Vorrat herausgehoben. Wenn der Chip 40 auf einer mit Schmelzüberzug versehenen Leiterplatte 30 gepreßt wird, wird das Vakuum in der Kammer 268 aufgehobea Beim Anheben der Vakuumnadel 48 wird der innere Nadeldruck umgekehrt, wobei dann durch den entstehenden positiven Druck der Chip 40 von der Nadelspitze 266 gelöst wird.

Durch die Kopfeinheit 46 und eine X- K-Stellvorrichtung kann ein aus einem Vorrat ausgewählter Chip 40 angehoben, nach unten bewegt, drehend ausgerichtet und präzise in den X- Y Ebenen hin- und herbewegt werden. Diese Vorrichtung reicht aber nur zum präzisen Inlagebringen der Chips 40 auf präzise gehaltene Leiterplatten 30, wenn jeder Chip 40 zur Zeit des Aufnehmens durch die Nadelspitze 266 an einer genau bekannten X- KStellung oder Ausrichtung gelagert oder verfügbar wäre. Außerdem müßte die Lage des Chips 40 an der Nadelspitze 266 vom Zeitpunkt des Aufnehmens bis zum Zeitpunkt des Auflegens auf die Leiterplatte 30 gehalten werden. Durch die erfindungsgemäße Zentriereinrichtung 298 ist aber diese präzise Lage der Chips 40 zum Zeitpunkt des Aufnehmens nicht erforderlich.

Bei der Zentriereinrichtung sind zwei Paar gegenüberliegende, lineare Nuten 300,301 nahe der Oberseite des Nadelgehäuses 202 vorgesehen (F i g. 2 und 6). Die Scheitel des einen Nutenpaares 300 verlaufen parallel zur K-Achse, während die Scheitel des anderen Nutenpaares 301 parallel zur X-Achse verlaufen. Zwei ein Paar bildende, gegenüberliegende und in der X-Achse gegeneinander schwenkbare Werkzeuge 302 (Fig.2) greifen in die parallel zur V-Achse verlaufenden V-Nuten 300 und sind in diesen frei bewegbar eingehängt. Jedes X-Achsen-Werkzeug 302 besteht aus einem Kopf 304 und einem durch einen Stab 308 damit verbundenen Zentrierbacken 306. Eine am Kopf 304 vorgesehene Messerschneide 310 greift in die V-Nut 300 ein und sorgt für eine weitgehend reibungslose Lagerung des Werkzeugs 302. Eine C-förmige Federklemme 312 umschlingt die Köpfe (Fig. 1) und drückt mit gleicher Kraft auf deren Außenseiten 304 wie durch die Pfeile 314 angedeutet ist (F i g. 2). Auf diese Weise werden die Werkzeuge 302 in den V-Nuten 300 gehalten und es wird eine leichte Federspannung erzeugt, die die Zentrierbacken 306 gegen die Vakuumnadel 48 bewegt. An der Innenseite der Zentrierbacken 306 sind Kurvenbah- , nen 316 vorgesehen, die der Vakuumnadel 48 zugekehrt sind und nach unten in Richtung der Nadelspitze 266 schräg verlaufen. Die Zentrierbacken 306 erstrecken sich nach innen unter dem Nadelgehäuse 202 und weisen zwei parallel gegenüberliegende planare Flächen 318(Fi g. 3) auf, die lotrecht zur X-Achse stehen.

Zwei ein Paar bildende gegenüberliegende und in der V-Achse gegeneinander schwenkbare Werkzeuge 320 (F i g. 1 und 6) sind in den parallel zur X-Achse verlaufenden Nuten 301 schwenkbar eingehängt. Dieses Werkzeugpaar 320 besteht aus zwei ein Paar bildenden ι flachseitigen Kopfstücken 322 (F i g. 7a, 7b, 7c), deren is Messerschneiden 324 in die V-Nut 301 weitgehend rei- ■ ! bungslos eingreifen. Zwischen den flachen Seitenteilen der Kopfstücke 322 sind symmetrisch und sandwichartig zwei ein Paar bildende, flache, längliche Zentrierfinger 326. daran jeweils angrenzend je ein Absiarsdstück 328 und zwischen den Abstandstücken 328 ein Nocken 330 angeordnet (F i g. 7b). Diese Anordnung wird durch Schraubenbolzen 332 zusammengehalten und damit das in der V-Achse schwenkbare Werkzeugpaar (320) verstärkt. Die Zentrierfinger 326 erstrecken sich nach innen unterhalb des Nadelgehäuses 202 und gegen die Nadelspitze 266 und bestehen aus einem dünnen Metall. Eine Dicke in der Größenordnung von 0,127 mm hat sich als zufriedenstellend erwiesen. Der Nocken 330 ist kürzer als die Zentrierfinger 326 und ragt nicht unter das Na-

delgehäuse 202 Sowohl die Zentrierfinger 326 als auch [ der Nocken 330 weisen eine nach unten gegen die Na- ' delspitze 266 schräg verlaufende Kurvenbahn bzw. Kurvenfläche 334 auf. Die gesamte Dicke 336 einschließlich der Zentrierfinger 326 ist ausreichend klein, so daß die verlängerten Enden 338 der Zentrierfinger 326 zwischen die lotrechten parallel gegenüberstehenden Flächen 318 der Zentrierbacken 306 des Werkzeugs 302 (X-Achse) eintreten können, wenn die Werkzeuge ganz nah gegeneinander geschwenkt werden. Diese am wei testen geschlossene Stellung der X-Achsen-Werkzeuge 302 ist durch die Berührung der Zentrierbacken 306 mit der Seitenfläche des Nadelgehäuses 202 bestimmt Die innersten Kanten 340 eines jeden Paares der K-Achsen-Werkzeuge 320 sind parallel zueinander angeordnet und begrenzen eine zur X-Achse parallele Ebene.

Eine C-förmige Federklemme 341 (F i g. 1) drückt mit gleicher Kraft gegen die Außenseite beider Nocken 330 und hält die K-Achsen-Werkzeuge 320 in den V-Nuten 301. Durch die leichte Federspannung werden die Fin gerspitzen 340 gegen die Vakuumnadel 48 gedruckt Die Zentrierbacken 306 und Zentrierfinger 326 sind regelmäßig in Reihe symmetrisch um das Nadelgehäuse 202 angeordnet (Fig. 1, 2,3, 6), in einer Stellung, in der sie die Seitenkanten eines Bauelements oder Chips 40 be rühren, der durch Vakuum an der Nadelspitze 266 ge halten wird, wenn die Vakuumnadel 48 angehoben ist

Ein mittiger Nocken 342 umgreift das und gleitet am Gehäuse 202 der Vakuumnadel 48 (F i g. 1,2,6) und wird durch einen linearen Antrieb 344 (Fig. 1) vertikal be wegt Dieser ist am Block 200 montiert und durch einen Steuerarm 348 mit Verlängerungen 346 am mittigen Nocken 342 angebracht Wenn der mittige Nocken 342 nach unten bewegt wird, berührt seine abgerundete untere Nockenfläche 350 die Kurvenfläche 316 der Zen- trierbacken 306 sowie die Kurvenbahn 334 des Nockens 330 des Werkzeugs 320. An der untersten Stellung des mittigen Nockens 342 (F i g. 8) werden die Zentrierbakken 306 und die Zentrierfinger 326 nach außen gedrückt

und geben die Nadelspitze 266 sowie einen daran haftenden Chip 40 frei. Wenn der mittige Nocken 342 durch den linearen Antrieb 344 und die Steuerstange 348 langsam angehoben wird, gleitet die abgerundete Nockenfläche 350 nach oben zuerst entlang der Kurvenfläche 316 der Zentrierbacken 306, wobei diese langsam wieder gegeneinander geschwenkt werden. Die Höhe 352 der ver^kalen Seite 307 eines Zentrierbackens (F i g. 2) ist kleiner als die Höhe 354 der vertikalen Seiten des Nockens und Seiten 335 des Zentrierfingers 326, so daß ι ο beim Anheben des Nockens 342 die Zentrierbacken 306 vollständig nach innen geschwenkt werden, bevor die Lage der Zentrierfinger 326 wesentlich verändert wird. So wie der mittige Nocken 342 weiter nach oben geht, gleitet die Nockenfläche 350 nach oben entlang der Kurvenbahn 334 und die Zentrierfinger 326 werden nach innen geschwenkt. Der mittige Nocken 342 ist von den Zentrierfingern 326 und Zentrierbacken 306 gelöst, wenn er in seiner höchster. Stellung ist {F i g. 2,6).

Wenn die Vakuumnadel 48 zum Herausnehmen eines Chips 40 aus einem Vorrat nach unten bewegt wird, befindet sich der mittige Nocken 342 unten (F i g. 8), die Zentrierfinger 326 und Zentrierbacken 306 sind gespreizt und die Nadelspitze 266 ragt über die X-Y-Achsen-Werkzeuge 302, 320 hinaus. Zur Erläuterung wird angenommen, daß der ausgewählte Chip 40 quadratisch oder rechteckig und nach dem Aufnehmen an der Vakuumnadel 48 in bezug auf die vertikale Achse der Nadelspitze 266 nicht ausgerichtet ist. Die Vakuumnadel 48 wird dann angehoben und der daran haftende Chip 40 kann, .alls erforderlich, durch Drehen der Vakuumnadel 48 durch den Schaltmotor 218 in eine entsprechende Winkelstellung grob ausgerichtet werden.

Danach wird der Chip 40 durch die Stellvorrichtung 150 in X- V-Richtung zu der programmierten Stelle über die Leiterplatte 30 geführt. An diesem Punkt wird der mittige Nocken 342 langsam angehoben, wobei die an den Messerschneiden 310,324 hängenden Zentrierbakken 306 nach innen geschwenkt werden, bis der nicht orientierte Chip 40 berührt wird. Wenn der Chip 40 in der positiven X-Richtung falsch ausgerichtet ist, berührt der rechte Backen 306 zuerst den Chip 40 und drückt ihn gegen den gegenüberliegenden Backen 306, und umgekehrt, wenn die Falschausrichtung A"-negativ ist Durch die Kraft der C-förmigen Federklemme 312 und das Gewicht der X-Achsen-Werkzeuge 302, wird der Chip 40 in eine zentrierte ^-Stellung an der Nadelspitze 266 gedruckt und mit zwei geraden Kanten in bezug auf die y-Achse genau ausgerichtet Die Breite 356 der planaren Flächen 318 sichert das Ausrichten aller Größen von Chips 40.

So wie sich der mittige Nocken 342 weiter nach oben bewegt, um die Zentrierfinger 326 anzuheben, werden diese durch die C-förmige Federklemme 341 nach innen geschwenkt, bis der falsch ausgerichtete Chip 40 berührt wird. Wenn der Chip 40 in der positiven y-Richtung falsch liegt, wird er zuerst von dem vorderen Zentrierfinger 326 berührt, der ihn gegen den gegenüberliegenden Zentrierfinger 326 drückt, und umgekehrt, wenn die Falschausrichtung negativ ist Durch die Kraft der Federklemme 341 und das Gewicht der y-Achsen-Werkzeuge 320 wird der Chip 40 in eine zentrierte y-Stellung an der Nadelspitze 266 gedrückt, wobei seine Kanten sowohl in bezug auf die X-Achse als auch in bezug auf die y-Achse ausgerichtet werden. Der Chip 40 ist dann an der Nadelspitze 266 ganz präzise zentriert Ein Chip 40, der zur Zeit der Aufnahme bereits zentriert aber in Winkelstellung falsch ausgerichtet war, wird durch die Arbeit der Zentriereinrichtung 298 sowohl zentriert als auch ausgerichtet.

Danach wird der Nocken 342 durch den linearen Antrieb 344 nach unten bewegt, wobei die Zentrierfinger 326 und die Zentrierbacken 306 auseinandergespreizt werden und der zentrierte und ausgerichtete Chip 40 an der Nadelspitze 266 haften bleibt. Dann wird die Vakuumnadel 48 nach unten bewegt, um den Chip 40 auf die beschichtete Oberseite der Leiterplatte 30 zu drücken. Der Chip 40 wird, wie oben beschrieben, von der Vakuumnadel 48 gelöst und diese wird angehoben, um dann wieder seitlich zum Aufnehmen eines anderen Bauelements oder Chips 40 aus einem Vorrat bewegt zu werden. Die Auswahl eines solchen Chips 40 erfolgt entsprechend den Anforderungen der Leiterplatte und wird durch ein programmiertes Steuersystem (nicht dargestellt) durchgeführt. Die beiden Kopfeinheiten arbeiten so, daß sie abwechselnd Chips 40 auf eine LeiterplatDie Zentriereinrichtung arbeitet demnach wie folgt. Wenn die Vakuumnadel 48 einen ausgewählten Chip 40 aus dem Vorrat herausgenommen hat und dieser Chip 40 an der Nadelspitze 266 haftet, wird die Kopfeinheit 46 in X-y-Richtungen verschoben, um den Chip in die gewünschte Stellung über der Leiterplatte 30 in Lage zu bringen. Der die Vakuumnadel 48 umgebende Nocken 342 wird angehoben, wobei zunächst die Zentrierbakken 306 gegeneinander bewegt werden und den Chip 40 berühren, um diese in X· Richtung auszurichten. Wenn der Nocken 342 dann weiter angehoben wird, schließen die Finger 326, berühren den Chip 40 an der Nadelspitze und bewirken seine y-Ausrichtung. Danach wird der Nocken 342 wieder nach unten bewegt, um die Zentrierelemente, nämlich die Zentrierbacken und Zentrierfinger 306,326 zu öffnen, die einen zentrierten und ausgerichteten Chip 40 an der Vakuumnadel 48 zurücklassen.

Nach diesem Zentriervorgang wird die Vakuumnadel nach unten bewegt, um den präzise zentrierten Chip 40 auf die beschichtete Leiterplatte 30 aufzulegen.

Anstelle von quadratischen oder rechteckigen Chips können auch symmetrisch elliptische oder ovale Chips mit der Zentriereinrichtung präzise ausgerichtet werden, vorausgesetzt, daß die Längsachse des Chips vor dem Herausnehmen durch die Vakuumnadel im wesentlichen parallel zu y-Achse liegt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufbringen von rechteckigen oder länglichen Chips auf eine Leiterplatte, mit einer in einem Nadelgehäuse axial verschiebbaren Vakuumnadel zum Aufnehmen, Transportieren und Aufsetzen der Chips und mit einer Einrichtung zum Feinzentrieren der an der Vakuumnadel haftenden Chips, die mindestens ein Paar von senkrecht zur Vakuumnadel aufeinander zu bewegbaren Zentrierbacken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Zentrierwerkzeugen (302,320) am Nadelgehäuse (202) senkrecht zueinander beweglich gelagert sind, daß deren am Chip (40) angreifenden Enden sich in Höhe der Nadelspitze (266) befinden, daß die Werkzeuge des einen Paares (302) in verhältnismäßig breiten parallelen Backen (306) zum Angreifen an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des. Chips (40) enden und daß die Werkzeuge des anderen Paares (320) in schmalen Fingern (326) enden, die zwischen die Backen (306) des ersten Paares (302) hineinbewegt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumnadei (48) im Nadelgehäuse (202) um ihre Achse drehbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierbacken (306) und Finger (326) der Paare der Werkzeuge (302,320) schwenkbar gelagert sind und an ihren der Nadelspitze (266) der Vakuumnadei (48) abgewandten Enden je einen Kopf (304; 322) mit einer Aufhängung aufweisen, die in im oberen Bereich des Nadelgehäuses (202) vorgesehene Lagerungen schwenkbar eingreift, und die Paare der Zentrierwerkzeuge \M2,320) federnd gegen die Vakuumnadel (48) gespannt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nocken (342) das die Vakuumnadel (48) umgebende Nadelgehäuse (202) umgreift und axial an diesem in Richtung zu und in Richtung von der Nadelspitze (266) der Vakuumnadel (48) weg verschiebbar ist, und daß gegenüberliegend an den Backen (306) des ersten Paares der Zentrierwerkzeuge (302) sowie an den schmalen Kanten der Zentrierfinger (326) des zweiten Paares der Zentrierwerkzeuge (320) Kurvenbahnen (316 bzw. 334) angeordnet sind, die in die axiale Bewegungsbahn des Nockens (342) ragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Nocken (342) zusammenwirkenden, eine Spreizbewegung der Paare der Zentrierwerkzeuge (302, 320) verursachenden Kurvenbahnen (316, 334) paarweise eine unterschiedliche axiale Länge aufweisen.