NL8201653A - Werkwijze en inrichting voor het plaatsen van chipvormige electrische en/of electronische onderdelen op een substraat. - Google Patents

Description

* ft Μ ψ ΡΗΝ 10.316 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Werkwijze en inrichting voor het plaatsen van chipvormige electrische en/of electronische onderdelen cp een substraat.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het plaatsen van chipvormige electrische en/of electronische onderdelen op een substraat, waarbij een aantal onderdelen vanuit aanbiedposities alle tegelijk worden opgenomen met behulp van een opneeminrichting met een 5 aantal opneemelementen, waarna de opneeminrichting tot boven het substraat wordt bewogen.

Een werkwijze van de soort waarop de onderhavige uitvinding betrekking heeft is beschreven in GB-PA 20 25 910. Bij deze bekende werkwijze worden de onderdelen verpakt in magazijnen en daarna 10 worden deze magazijnen in een roostervormig patroon opgesteld. Boven dit roostervormig patroon bevindt zich een opneeminrichting welke met behulp van vacuum uit elk van de magazijnen een onderdeel qpneemt, daarna alle onderdelen naar het substraat brengt en alle onderdelen tegelijkertijd op hun plaats cp het substraat neerzet. Deze bekende 15 werkwijze en inrichting leent zich goed voor die gevallen waarbij grote aantallen onderdelen steeds volgens hetzelfde patroon cp steeds dezelfde soort substraten moeten worden geplaatst.

Een nadeel van deze bekende inrichting is dat er een tamelijk grote kans op fouten is bij het periodiek verwisselen van de 20 lege magazijnen door volle en ook bij het vullen van de magazijnen kan er gemakkelijk een fout optreden in de positionering van de onderdelen in de magazijnen.

Een verder nadeel is dat het rooster een vaste onderverdeling heeft met veelal een te grove indeling om tot een optimale vulling 25 van een substraat te geraken.

Wanneer cm een of andere reden uit één magazijn geen onderdeel, is opgenomen en cp het substraat geplaatst dan kan herstel van deze fout slechts achteraf plaatsvinden.

Voor elk type substraat is een apart rooster nodig wat 30 grote gereedschapskosten per substraattype betekent.

Verder zijn in de praktijk ook wel inrichtingen bekend welke een enkelvoudige opneeminrichting bezitten die telkens één onderdeel pakt en dat daarna plaatst cp de gewenste positie van het substraat.

8201653 EHN 10.316 2 * *

De opneeminrichting is daarbij zo gestuurd, dat deze boven elke positie van een substraat kan warden gebracht volgens een bepaald programma. De montagesnelheid is bij dit soort inrichting gering.

De uitvinding beoogt een werkwijze en inrichting van de 5 hiervoor geschetste soort te verschaffen waarmee met grote snelheid onderdelen op substraten kunnen warden geplaatst en zeer flexibel is zodat vele typen onderdelen qp substraten van zeer verschillende afmetingen kunnen worden geplaatst.

De werkwijze volgens de uitvinding vertoont het kenmerk, 10 dat door bewegen van de qpneeminrichting en/of het substraat t.o.v. elkaar elk van de opneemelementen of groepen van elementen achtereenvolgens boven hun gewenste positie op het substraat wordt (worden) gebracht, waarna het (de) betreffende onderde (e) 1 (en) op die positie (s) wordt (worden) neergezet en door het (de) opneemelement(en) warden los-15 gelaten.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding gebeurt het opnemen van alle onderdelen weer tegelijk en vanuit een vast patroon van aan-biedposities. Daarna worden de opneeminrichting en/of het substraat in alle richtingen t.o.v. elkaar bewogen waarbij de opneemelementen elk 20 achtereenvolgens boven een substraatpositie worden gebracht. Op deze wijze is een oneindig gairma van neerzetmogelijkbeden verkregen wat betékent, dat zowel de neerzetposities als ook* de substraatafmetingen naar wens gevarieerd kunnen worden. Omwisseling van magazijnen is hierbij niet nodig. De substraten kunnen hierbij van een zeer dicht patroon van 25 onderdelen worden voorzien. Steeds wordt met dezelfde opneeminrichting gewerkt zodat de gereedschapskosten laag kunnen zijn.

De volgorde waarin de opneemelementen achtereenvolgens boven hun neerzetpositie worden gebracht kan daarbij volgens de uitvinding zo worden gekozen, dat steeds de af te leggen weg de kortste is.

30 Dit garandeert een korte montagetijd per onderdeel.-

Bij een gunstige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de opneeminrichting na het opnemen van de onderdelen eerst boven een lijminrichting gebracht met een aantal lijmstenpels die in een zelfde patroon zijn opgesteld als de aanbiedposities. Cp deze wijze 35 kunnen alle onderdelen in een beweging van lijm worden voorzien waarbij geen cmstelling van de lijmstempels per substraat nodig is.

Volgens een verdere gunstige uitvoeringsvorm kan de opneem- 8201653 \ EHN 10.316 3 * inrichting en/of het substraat door een aandrijving worden bewogen welke aandrijving dan volgens een prograrana wordt gestuurd.

In plaats van de opneeminrichting en/of het substraat middels een prograranagestuurde aandrijving te bewegen is het ook 5 mogelijk om de opneeminrichting of het substraat te sturen net een pantograaf waarmee een voorbeeldsubstraat wordt afgetast. Het aftasten van het voorbeeld met de pantograaf kan daarbij met de hand gebeuren zodat deze methode zich goed leent voor de montage van kleine series substraten. De prograranagestuurde methode leent zich voor grotere series 10 waarbij een zeer korte montagetijd bereikbaar is en het omstellen van de inrichting op een ander soort substraat of op een andere montagevolgorde zeer snel kan gebeuren en in feite slechts bestaat uit een prograrana omwisseling.

De uitvinding betreft verder een inrichting voor het uit-15 voeren van de hiervoor beschreven werkwijze. Deze inrichting bevat een opneeminrichting met een aantal volgens een bepaald patroon gerangschikte opneemelementen, wélke opneeminrichting beweegbaar is tussen een positie waarin de opneemelementen zich boven een aantal onderdeel-aan-bied-posities bevinden en posities waarin de opneeminrichting zich boven 20 een substraatondersteuning bevinden. Deze inrichting wordt volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de inrichting is voorzien van tenminste twee onderling loodrechte geleidingen waarlangs enerzijds de opneeminrichting kan bewegen van boven de aanbiedposities tot boven de substraatondersteuning en anderzijds de opneeminrichting of de substraat-25 ondersteuning In een richting loodrecht daarop kan bewegen zodanig dat elk van de opneemelementen of groepen daarvan achtereenvolgens boven hun substraatpos ities kunnen worden gebracht en waarbij de qpneemele-menten elk apart hun betreffend onderdeel qp het substraat kunnen plaatsen en loslaten.

3q Volgens een verdere gunstige uitvoeringsvorm maakt de opneamnrichting deel uit van twee in onderling loodrechte richtingen beweegbare sledes welke elk met een aandrijving zijn gekoppeld.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm zijn de sledeaan-dr ij vingen en de opneemelementen stuurbaar met behulp van een prograrana.

35 Het is eventueel ook mogelijk de sledes en de qpneemele- menten te sturen met behulp van een pantograaf.

Cp deze wijze is een inrichting verkregen waarmee zeer snel, betrouwbaar en goedkoop onderdelen op substraten geplaatst kunnen 8201653

•ί V

ΡΗΝ 10.316 i worden en die een zodanige flexibiliteit bezit dat zeer snel aan veranderende omstandigheden kan worden aangepast.

De opneemelementen kunnen alle in één of neer rijen zijn gerangschikt. Eventueel kan de afstand tussen de elementen in de rijen 5 de helft zijn van de afstand tussen de aanbiedposities. In deze uitvoering nemen eerst de oneven elementen een onderdeel qp uit een eerste rij aanbiedposities en daarna nemen de even elementen een onderdeel op uit een tweede rij aanbiedposities. Deze uitvoering heeft als voordeel dat de dwarsafmeting van de cpneeminrichting beperkt kan blijven zodat 10 de ruimte waarin de inrichting werkt in zijdelingse richting niet te groot zal zijn wat bij toepassing van een aantal van deze Inrichtingen naast elkaar voordelig- is.

Aan de hand van de tekening zal hierna de uitvinding nader worden toegelicht.

.15 Fig. 1 en 2 tonen schematisch in zij- en bovenaanzicht een inrichting voor het plaatsen van onderdelen op een substraat.

Fig. 3, 4 en 5 tonen het overzetmechanisme van de inrichting volgens fig. 1 en 2 in bovenaanzicht, zijaanzicht en in een doorsnede volgens de lijn V-V.

20 Fig. 6 toont schematisch een andere uitvoeringsvorm van een overzetmechanisme.

In Fig. 1 en 2 is respectievelijk in zij- en bovenaanzicht schematisch één mogelijke uitvoering van een inrichting voor het plaatsen van onderdelen (¾) een substraat schematisch weergegeven. In 25 deze figuren is met het verwijzingscijfer 1 een substraat, bijvoorbeeld een gedruktebedradingspaneel, aangegeven dat aan zijn onderzijde reeds is voorzien van conventionele onderdelen 2 die met hun uitlopers zijn geplaatst in gaten in het substraat. Aan de bovenzijde moeten qp het substraat een groot aantal verdere onderdelen worden geplaatst welke 30 zeer klein zijn en geen uitlopers hebben. De afmetingen van dit soort onderdelen ook wel aangeduid met "chips"liggen in de orde grootte van 2,3 x 1,6 urn en moeten met onderling zeer geringe afstand op het substraat zeer nauwkeurig worden gepositioneerd.

Het substraat1 is ondersteund door een substraatdrager 3.

35 De te plaatsen onderdelen zijn verpakt in banden waarbij de onderdelen los liggen in holtes in de band welke aan de ene zijde zijn afgesloten door een onderfolie en aan de andere zijde door een afdekfolie.

8201653 PHN 10.316 5 4Γ i.

Een aantal van deze banden is opgespoeld op haspels 4 aanwezig in een houder 5. De houder 5 is aan zijn beide zijden voor-zien van een uitstekende plaat 100 met een gat 101 dat kan samenwerken met een pen 102 qp een toevoerinrichting 7. Aan de onderzijde rust de 5 houder 5 met twee steunen 103 tegen de toevoerinrichting.

Vanaf de haspels 4 lopen de banden 6 naar een inrichting voor het toevoeren van de banden aan een aantal aanbiedposities 11 voor de onderdelen. Vanuit deze posities kunnen de onderdelen worden opge-nomen door een overzetmechanisme 8. Dit overzetmechanisme 8 omvat in 10 hoofdzaak. een slede 9 welke in de X-richting kan bewegen en een eveneens als slede uitgevoerde opneaninrichting 10 welke in de Y-richting kan bewegen. De opneeminrichting 10 is daarbij verder voorzien van een aantal als vacuuirpipetten uitgevoerde opneemelementen 12.

De houder 5 en de toevoerinrichting 7 kunnen zijn uitge-15 voerd als in detail beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 81 03 573.

De opneemelementen 12 zijn in de opneaninrichting 10 geplaatst volgens een patroon dat overeenkomt met het patroon van de aanbiedposities 11. Dit betekent dat wanneer door bewegen van slede 9 20 de opneeminrichting 10 boven de aanbiedposities is gebracht elk van de opneemelementen zich boven zulk een positie bevindt.

De pipetten 12 worden dan tot op de onderdelen gebracht en alle pipetten nemen dan tegelijk een onderdeel op.

Daarna wordt, indien gewenst, de opneeminrichting boven 25 een lijm aanbrenginrichting 13 gebracht. Deze cravat een lijmreservoir 14 en een aantal qp en neer beweegbare lijmstempels 15 welke zijn gerangschikt volgens het patroon van de aanbiedposities en de opneemelementen. Met deze constructie is het Hogelijk cm na het oppakken van de onderdelen de opneeminrichting eerst te verplaatsen tot boven de lijm-30 inrichting en daarna door de lijmstempels omhoog en/of de vacuuirpipetten met onderdelen omlaag te bewegen lijm op alle onderdelen tegelijk aan te brengen.

Daarna wordt de opneeminrichting 10 verder in de X-richting bewogen tot boven het substraat. Dan begint een proces waarbij elk van 35 de opneemelementen 12 achtereenvolgens boven die positie van het substraat wordt gebracht waar het betreffende onderdeel moet worden neergezet. Het neerzetten gebeurt daarbij door de betreffende pipet naar beneden te bewegen en wanneer het onderdeel qp het substraat ligt het 8201653 \ % EHN 10.316 6 vacuum af te schakelen.

Wanneer dit zo uitkcmt is het ook mogelijk om meerdere pipetten die zich gelijktijdig boven hun juiste substraat positie bevinden te bedienen zodat een groep onderdelen in één stand van de 5 cpneeminrichting op het substraat wordt geplaatst.

De arm 9 en de lineaal 10 (cpneeminrichting) kunnen elk door een aparte motor warden aangedreven waarbij de motoren door een prograrana kunnen worden gestuurd.

Het programma zal daarbij bij voorkeur zo zijn uitgevoerd 10 dat de opneeminrichting zijn kortste weg over het substraat af legt.

Hoewel in het hier gegeven voorbeeld de aanbiedposities 11 en de opneemelementen 12 qp een rechte lijn zijn gerangschikt zal het duidelijk zijn dat ook andere rangschikkingen kunnen worden gekozen.

In het beschreven voorbeeld zijn de beide bewegings-15 mogelijkheden (X en Y) gegeven aan de overneeminrichting, eventueel is het ook mogelijk cm de X-beweging door de arm 9 te laten uitvoeren en de Y-beweging door het substraat te laten uitvoeren waarbij dan bijvoorbeeld de substraatondersteuning 3 langs een daartoe geeigende geleiding verplaatsbaar is., 20 In de figuren 3/ 4 en 5 is het overzetmechanisme 8 in bovenaanzicht, in zijaanzicht en gedeeltelijk in doorsnede en in een doorsnede over de lijn IV-IV weergegeven.

. Uit deze figuren blijkt hoe de slede 9 op een aantal rollen 20 is geleid welke draaibaar zijn om vast in het huis 21 aangebrachte 25 assen.

De slede 9 is voorzien van een tandheugel 22 waarin een tandwiel 23 ingrijpt. Dit tandwiel 23 is aangebracht qp een as, 24 welke is gelagerd in huis 21 en aan zijn bovenzijde is voorzien van een verder tandwiel 25 dat samenwerkt met een tandwiel 26 op de as van 30 een electromotor 27. Met behulp van deze motor 27 kan dus de arm 9 in het huis 21 warden heen en weer bewogen.

Aan de ene zijde is de arm 9 voorzien van een dwarsdeel 30 dat is voorzien van een aantal geleidingen 31.

Een dwarsslede 32 kan met een aantal rollen 33 samenwerken 35 met de geleidingen 31.

Een electrcmotor 34 is via een tandwieloverbrenging 35-36-37 in ingrijping met een tandheugel 38 welke deel uitmaakt van de dwarsslede 32.

8201653 PHN 10.316 7.

V

\

Met de dwarsslede 32 is gekoppeld een balkvormig -deel 40 dat een groot aantal, in dit geval 32, vacuumpipetten 41 draagt. Deze vacuumpipetten kunnen bijvoorbeeld zijn van dezelfde cbnstructie als beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage......... (PHN 10.325).

5 Elk van de pipetten 41 kan met behulp van luchtdruk tegen veerkracht in naar beneden worden bewogen en in die stand worden aangesloten qp een vacuumbron. De houder waarin elk van de pipetten is opgenanen is aan de bovenzijde voorzien van een tandwiel 42 dat in- . grijping is met een tandheugel 43 welk is verbonden met een zich over 10 de hele breedte van de balk uitstrekkend deel 44 dat via een luchtmotor 45 tussen twee standen kan worden heen en weer bewogen. De slag van deel 44 is daarbij zodanig dat bij elke slag de pipetten een rotatie van 180° uitvoeren.

Elk van de pipetten 41 werkt samen met een perslucht aan-15 sluiting 46 en een vacuumaansluiting 47. Elk van deze aansluiting is via een flexibele slang 50 verbonden met een kleppenhlok 51 waarin bestuurbare kleppen zitten welke op de daartoe geeigende momenten pro-gramnagestuurd de betreffende slangen vrijgeven of-.afsluiten.

Op deze wijze is een inrichting verkregen waarmee het 20 mogelijk is cm volgens een bepaald programma ten eerste alle pipetten 41 boven de chip aanbiedposities te brengen.

Dan de kleppen van het kleppenblok 51 alle tegelijk te openen zodat de pipetten tot qp de chips worden gebracht en deze daarna middels vacuum elk een chip opnemen.

25 Daarna warden de balk 40 met de pipetten 41 boven lijm- stempels gebracht en de chips van lijm voorzien.

Vervolgens wordt de balk 40 met de pipetten 41 boven een substraat gebracht en de motoren 27 en 34 zo gestuurd dat elk van de pipetten achtereenvolgens boven de plaats komt waar het betreffende 30 onderdeel moet worden geplaatst.

Wanneer een van de pipetten boven zijn substraat positie aangekomen is wordt de betreffende luchtklep geopend en zal de pipet het onderdeel qp het substraat brengen waarna het vacuum wordt afgesloten. Eventueel kan voor het plaatsen de betreffende pipet nog 180° 35 worden gedraaid.

Op deze wijze kan volgens een vast programma een substraat zeer snel van onderdelen worden voorzien.

In fig. 6 tenslotte is aangegeven hoe de pipettenbalk 60 8201653 PHN 10.316 8 ook verbonden kan zijn roet een balk 61 welke is verbonden met een pantograafsysteem 62. Op deze wijze kan de balk 60 ook weer in elke gewenste positie worden gebracht. De pipetten zijn daarbij weer lucht en vacuum gestuurd via een daartoe geeigend kleppenblok waarvan de 5 kleppen afhankelijk van de door de balk 60 ingencmen positie worden gestuurd. De balk 60 is daarbij verder nog voorzien van een pen 63 welke achtereenvolgens volgens een bepaald programma boven een aantal referentie punten wordt gebracht.

10 15 20 25 30 35 ƒ 8201653

Claims (11)

1. Werkwijze voor het -plaatsen van chipvorrnige electrische en/of electronische onderdelen op een substraat, waarbij een aantal onderdelen vanuit aanbiedposities alle tegelijk worden qpgenaren met behulp van een opneeminrichting met een aantal cpneemelementen, waarna de 5 opneeminrichting tot boven het substraat wordt gebracht, met het kenmerk, dat door bewegen van de cpieeminrichting en/of het substraat t.o.v. elkaar elk van de opneemelementen of groepen van opneemelementen achtereenvolgens boven hun gewenste positie op het substraat wordt (worden) gebracht, waarna het (de) betreffende onderde (e) 1 (en) cp die 10 positie (s) wordt (worden) neergezet en door het (de) opneemelement(en) wordt (worden) losgelaten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de volgorde waarin de opneemelementen achtereenvolgens boven hun betreffende positie worden gebracht zo wordt gekozen dat steeds de af te leggen 15 weg de kortste is.

3. werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat na het opnemen van de onderdelen de opneeminrichting eerst boven een lijminrichting wordt gebracht met een aantal lijmstempels die in een zelfde patroon zijn opgesteld als de aanbiedposities.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de opneeminrichting en/of het substraat door een aandrijving kan worden bewogen welke aandrijving volgens een prograirma wordt gestuurd, welk programma tevens de opneemelementen bestuurt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, 25 dat de opneeminrichting en/of het substraat wordt bestuurd met behulp van een pantograaf waarmee een voorbeeldsubstraat wordt af getast.

6. Inrichting voor het plaatsen van chipvarmige electrische en/of electronische onderdelen cp een substraat volgens de werkwijze van één of meer der voorgaande conclusies, bevattende een beweegbare 30 opneeminrichting met een aantal volgens een bepaald patroon gerangschikte opneemelementen, welke opneeminrichting tot boven een aantal posities waarin de onderdelen aangeboden warden kan worden gebracht en in die posities met alle opneemelementen een onderdeel kan oppakken waarna de opneeminrichting met behulp van aandrij fmiddelen tot boven 35 een substraatondersteuning kan worden gebracht, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van twee onderling loodrechte geleidingen waarlangs de cpneeminrichting kan bewegen van boven de aanbiedposities tot boven de substraatondersteuning en de opneeminrichting of de sub- 8201653 PHN 10.316 10 straatondersteuning in een richting loodrecht daarop kan bewegen zodanig dat elk van de opneemelementen of groepen daarvan achtereenvolgens boven hun substraatposities werden gebracht, waarbij de cpneemr elementen elk apart een betreffend onderdeel op het substraat kunnen 5 plaatsen en loslaten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de opneeminrichting deel uitmaakt van twee in onderling loodrechte richtingen beweegbare sledes welke elk met een aandrijving zijn gekoppeld.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de aan drijvingen alsmede de opneemelementen stuurbaar zijn met behulp van een programma.

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de aandrijvingen alsmede de opneemelementen stuurbaar zijn door een pantograaf 15 waarmee een voorbeeldsubstraat kan worden afgetast.

10. Inrichting volgens conclusie 6, 7, 8 of 9, met het kenmerk, dat alle opneemelanenten in één of meer rijen zijn gerangschikt.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de afstand tussen de elementen in de rijen de helft is van de afstand 2o tussen de aanbiedposities. 25 30 35 8201653