NL8001114A

NL8001114A - Inrichting voor de montage van aansluitdraadloze plaat- of blokvormige elektronische onderdelen op een substraat.

Info

Publication number: NL8001114A
Application number: NL8001114A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1980-02-25
Publication date: 1981-09-16
Also published as: US4393579A; FR2476963A1; SE8101163L; IT1144101B; FR2476963B1; HK20784A; GB2076703B; CA1164635A; IT8167242A0; BE887642A; JPS56133896A; GB2076703A; DE3106563A1; SG27483G

Description

κ I — *« - ΡΗΝ 9699 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting voor de montage van aansluitdraadloze plaat- of blokvormige elektronische onderdelen op een substraat".

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor de montage van aansluitdraadloze plaat- of blokvormige elektronische onderdelen op een substraat bevattende een tafel, een montagekop en middelen voor de positionering van een substraat.

5 De toenemende trend tot miniaturisatie in de elektronische industrie heeft geleid tot de ontwikkeling van aansluitdraadloze plaat-of blokvormige onderdelen, dat wil zeggen onderdelen zonder de conventionele betrekkelijk lange radiale of axiale aansluitdraden.

Deze draadloze onderdelen zijn of voorzien van op tegenover-10 liggende vlakken of zijden aangebrachte kontaktgedeelten, zoals kon-densatoren, weerstanden, spoelen, of van korte aansluitpoten, zoals dioden en transistoren. De onderdelen worden geplaatst op een substraat met een gedrukte bedrading, op de onderdelenzijde waarvan lijm of sporen van soldeerpasta zijn aangebracht. De onderdelen hebben afmetingen in 15 de orde van grootte van millimeters. Gezien de geringe afmetingen van de onderdelen en gezien het dichte sporenpatroon moeten de onderdelen nauwkeurig ten opzichte van de sporen op het substraat worden gepositioneerd.

Uit de Nederlandse octrooiaanvrage 74 13 494 is een inrich-20 ting volgens de aanhef bekend, waarbij de via buizen en openingen toegevoerde onderdelen op een verschuifbare plaat die zich boven het substraat bevindt, worden geplaatst in een positie overeenkomend met de gewenste plaats van de onderdelen op het substraat; vervolgens wordt de plaat weggeschoven waarbij de onderdelen worden tegengehouden, zodat 25 de onderdelen uiteindelijk op het substraat vallen. Hierbij bestaat het risico dat de onderdelen ten gevolge van de ongecontroleerde valbeweging gaan kantelen, draaien en/of in een niet-gewenste onnauwkeurige positie op het substraat terechtkomen.

De uitvinding heeft een inrichting tot doel met behulp waarvan 30 aansluitdraadloze onderdelen op gecontroleerde en reproduceerbare wijze, met een minimum aan bewegingen en aan richtingsveranderingen en nauwkeurig op een substraat gepositioneerd en gemonteerd kunnen worden.

Dit doel wordt volgens de uitvinding in hoofdzaak bereikt, door- 800 1 1 14 4 * PHN 9699 2 - dat de montagekop een slede bevat, die in een geleiding verplaatsbaar is tussen een opnamestand en een afgiftestand en die is voorzien van een uitsparing voor het opnemen en het transport van een onderdeel, \i/elke montagekop verder een in vertikale richting verplaatsbare pipet 5 bevat voor het opnemen van een onderdeel van de slede wanneer deze zich in de afgiftestand bevindt, waarbij de geleiding althans ter hoogte van de pipet van een schacht is voorzien, waardoorheen de pipet een overgenomen onderdeel op het onder de geleiding gepositioneerde substraat kan plaatsen.

10 Door de slede wordt het onderdeel rechtlijnig en met een be trekkelijk hoge snelheid verplaatst en bevindt zich in de afgiftestand van de slede in de gewenste X-Y positie boven het gepositioneerde substraat net onder de zuigmond van de pipet. Vervolgens wordt het onderdeel door de pipet aangezogen en vastgehouden. Daarna kan de slede 15 in de opnamestand worden teruggebracht, terwijl de pipet met het onderdeel door de schacht heen in de richting van het substraat wordt verplaatst en het onderdeel uiteindelijk op het substraat wordt geplaatst. Na opheffing van het vacuum kan de pipet weer in de beginstand worden gebracht. Dankzij de gecontroleerde verplaatsing van het onderdeel in 20 slechts twee gedwongen bewegingen wordt het onderdeel nauwkeurig op het substraat gepositioneerd.

De onderdelen worden toegevoerd, met de hand of bijvoorbeeld met behulp van een grijper of een pipet vanuit een trilvuller of vanuit een verpakking, en éên voor êên door de slede naar de afgiftepositie 25 gebracht. De inrichting biedt echter bijzondere voordelen in combinatie met een strook- of bandvormige drager die is voorzien van holtes waarin de onderdelen zijn opgesloten. Hiertoe heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk , dat de montagekop ter hoogte van de opnamestand van de slede van een doordrukstem-30 pel is voorzien, waarbij de inrichting verder middelen bevat voor het transport en de geleiding van een strook- of bandvormige drager met aan te voeren onderdelen tussen doordrukstempel en geleiding door.

Dankzij het op eenvoudige wijze overbrengen van een onderdeel vanuit de drager naar de slede met behulp van de doordrukstempel, die 35 slechts een vertikale beweging uitvoert, wordt een relatief hogemon-tagefrequentie verkregen, wat van belang is bij de opeenvolgende montage van een groot aantal onderdelen op eenzelfde substraat.

____________ Blok- of plaatvormige elektronische onderdelen zijn dankzij " 80 0 1 1 14 * t - PHN 9699 3 hun vorm uitermate geschikt om gestapeld te worden in kokervormige magazijnen. Ook de montage van onderdelen, die in magazijnen gestapeld worden aangevoerd, is op eenvoudige en efficiënte wijze mogelijk met een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, 5 die als kenmerk heeft, dat de montagekop ter hoogte van de opnamestand van de slede is voorzien van een houder voor een magazijn met gestapelde onderdelen, waarbij de inrichting verder middelen bevat voor het overbrengen van telkens êén onderdeel naar de uitsparing in de slede.

Doordat bij nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichting 10 volgens de uitvinding de pipet om zijn hartlijn draaibaar is, kan het te monteren onderdeel niet alleen in X-Y richting, maar ook in omtreks-richting gezien in de gewenste hoekstand op het substraat worden gepositioneerd.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening nader worden 15 toegelicht. In de tekening toont:

Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding in perspectief;

Figuur 2 de in figuur 1 getoonde inrichting in een andere stand; 20 Figuur 3 een dwarsdoorsnede van de inrichting volgens lijn III-III in figuur 1;

Figuur 4 de inrichting in dwarsdoorsnede volgens lijn II/-IV in figuur 2;

Figuur 5 een andere uitvoeringsvorm van de inrichting; 25 Figuur 6 de inrichting volgens figuur 5 in dwarsdoorsnede volgens lijn VI-VI;

Figuur 7 de inrichting in een verdere uitvoeringsvorm;

Figuur 8 een dwarsdoorsnede volgens lijn VIII-VIII van de in figuur 7 getoonde inrichting.

30 In de figuren zijn identieke elementen met dezelfde verwij- zingscijfers weergegeven.

De in de figuren 1 tot en met 4 weergegeven inrichting 1 voor de montage van een plaat- of blokvormig onderdeel A met kontaktvlakken F en zonder aansluitdraden op een substraat S dat is voorzien van een 35 gedrukte bedrading, bevat een tafel 3, pennen 5 voor de positionering van het substraat S op de tafel 3 en een montagekop 7. Met behulp van een zijwand 9 is de montagekop 7 in X-Y richting instelbaar op de tafel ________3 vastgezet. De montagekop 7 bevat in hoofdzaak een slede 11 die ver- 8001114 V ’ PHN 9699 4 schuifbaar is in een goot 13 van een kokervormige balk 15, welke goot als geleiding dient voor de slede 11. Het profiel van de goot 13 is in de figuren 3 en 4 weergegeven. De slede 11 is verplaatsbaar tussen twee eindstanden, te weten een in figuur 1 weergegeven opnamestand en 5 een in figuur 2 getoonde afgiftestand. De slede 11 is voorzien van een uitsparing 23, die een zitting vormt voor een op te nemen en te transporteren onderdeel A, en die een horizontaal draagvlak 22 en een vertikaal duwvlak 24 vertoont. Ter hoogte van de afgiftestand van de slede 11 is de balk 15 van een schacht 25 voorzien die in verbinding staat 10 met de goot 13. De dwarsafmetingen van de schacht 25 zijn iets groter dan en afhankelijk van die van het onderdeel A. Ter hoogte van de schacht 25 is de montagekop 7 voorzien van een pipet 27 die in vertikale richting verplaatsbaar is. De slede 11 en de pipet 27 worden verplaatst door middel van pneumatische cylinders 29 respectivelijk 31. De eindstanden 15 van de slede 11 en van de pipet 27 worden bepaald door de eindstanden van de zuigers in de cylinders 29 en 31.

De in de figuren 1 tot en met 4 getoonde inrichting werkt als volgt: door middel van de pennen 5 wordt een substraat S op de tafel 3 gepositioneerd. De slede 11 bevindt zich in de in figuur 1 getoonde 20 opnamestand. Een onderdeel A wordt op geschikte wijze in de uitsparing 23 van de slede 11 geplaatst. Vervolgens wordt de slede 11 in de afgiftestand verschoven, die in figuur 2 is weergegeven, in welke stand de slede 11 de schacht 25 afsluit. De pipet 27 staat hierbij in de in figuur 1 getoonde beginstand met de zuigmond in een opening 28 van de 25 balk 15 en in de nabijheid van het onderdeel A, dat aangezogen en ' enigszins opgetild wordt. De slede 11 wordt vervolgens terug in de opnamestand verschoven; zodra de slede 11 de schacht 25 vrij heeft gegeven, kan de pipet 27 samen met het onderdeel A door de schacht 25 heen worden verplaatst in de richting van het substraat S totdat het onderdeel A 30 in aanraking komt met een van tevoren op het substraat opgebrachte lijm-laag of met sporen van soldeerpasta, waarop het onderdeel door de pipet wordt gedrukt. Vervolgens wordt het vacuum opgeheven en de pipet weer omhoog in de beginstand gebracht.

Zoals in de figuren 1 en 2 is weergegeven is de pipet 27 35 verbonden met een stang 33. In deze stang is een groef 35 aangebracht, die over een hoek van 90° loopt en die kan samenwerken met een pen 37 die op een hefboom 39 is aangebracht. Door middel van de hefboom 39 kan _ de pen 37 in ingrijping of buiten ingrijping met de groef 35 worden ge- 800 1114 * -Λ ΡΗΝ 9699 5 bracht. Indien de pen 37 in ingrijping is met groef 35, dan voert de pipet 27 tijdens de vertikale verplaatsing ook een draaibeweging om de hartlijn H uit over een hoek van 90° zodat het onderdeel A, indien gewenst, tijdens zijn verplaatsing door middel van de pipet over een hoek 5 van 90° verdraaid kan worden. Indien de pen 37 buiten ingrijping is met de groef 35 vindt geen draaibeweging van de pipet plaats.

De montagekop 51 van de in de figuren 5 en 6 getoonde inrichting vertoont behalve de reeds in de figuren 1 tot en met 4 weergegeven identieke elementen bovendien een doordrukstempel 53 dat in vertikale richting verplaatsbaar is en dat is geplaatst boven de balk 15, ter hoogte van de uitsparing 23 in de slede 11, wanneer deze zich in de op-namestand bevindt. De doordrukstempel 53 is verbonden met een trans-portblok 55 dat van een spleet 57 is voorzien voor de geleiding van de slede 11 alsmede van geleiderribben 59 voor de geleiding en de onder-15 steuning van een op te nemen onderdeel A. De onderdelen A zijn opgenomen in holtes C van een bandvormige drager B. De drager B wordt stapsgewijs in de richting van pijl D voortbewogen door middel van een transportrol 63 voorzien van transportpennen 65 die samenwerken met transportgaten P. Het transport van de drager B is zodanig gesynchro-20 niseerd, dat bij stilstand van de drager B een onderdeel A in de drager B voor de doordrukstempel 53 komt te liggen. De stempel 53 kan nu naar beneden worden verplaatst zodat het onderdeel A uit de holte C naar de uitsparing 23 van de slede 11 wordt overgebracht. Vervolgens wordt de slede 11 met het van de drager B overgenomen onderdeel A in de afgif-25 testand geschoven; de verdere montage van het onderdeel A vindt plaats op de reeds beschreven wijze. Nadat de stempel 53 weer omhoog is gebracht, wordt de drager B een stap verder getransporteerd waarna een volgende cyclus kan plaatsvinden.

De figuren 7 en 8 tonen een andere uitvoeringsvorm van de in-30 richting, waarbij de onderdelen A worden aangevoerd in een magazijn 73 waarin zij zijn gestapeld. Hiertoe is de montagekop 71 van deze inrichting voorzien van een kamer 77 die in de balk 15 is aangebracht en die dient als houder voor het magazijn 73. Het magazijn wordt zodanig in de kamer 77 geplaatst, dat de gestapelde onderdelen zich boven de 35 uitsparing 23 in de slede 11 bevinden wanneer deze zich in de opnamestand bevindt. Hierbij komt het draagvlak 22 van de slede in een uitsparing 79 van het magazijn 73 te liggen, zodanig dat het onderste onderdeel in -----het magazijn op het draagvlak 22 komt te rusten. Deze situatie is weer- 800 1 1 14 PHN 9699 6 . gegeven in de figuren 7 en 8.

Voor het verwijderen van een onderdeel A uit het magazijn 73 wordt de slede 11 vanuit de in figuur 7 getoonde opnamestand in de afgiftestand verplaatst, waardoor het onderste onderdeel A, door het 5 vertikale aanslagvlak 24 van de slede 11 meegevoerd wordt in de afgiftestand. De verdere montage van het onderdeel A vindt op de reeds beschreven wijze plaats. De slede 11 heeft een zodanige lengte dat het volgende onderdeel A van de stapel door de slede tegen verplaatsing geborgd is tijdens de heen- en weergaande bewegingen van de slede, 10 doordat dit onderdeel door de bovenkant van de slede wordt ondersteund.

Met 41 is een veer aangeduid die een relatieve verplaatsing van de pipet 27 ten opzichte van de zuiger in de cylinder 31 toelaat, indien de kracht waarmede een onderdeel A door de pipet 27 tegen het substraat S wordt gedrukt, te hoog wordt; hierdoor wordt een beschadiging 15 en/of breuk van de onderdelen voorkomen.

Uit de beschrijving van de getoonde uitvoeringsvoorbeelden blijkt duidelijk dat de inrichting volgens de uitvinding bedoeld is voor de achtereenvolgende montage van identieke onderdelen op opeenvolgende substraten. Nadat met de beschreven inrichting op de beschreven wijze 20 een onderdeel A op het substraat S is geplaatst, wordt dit substraat ten opzichte van een volgende montagekop gepositioneerd terwijl een ander substraat in de getoonde inrichting wordt geplaatst.

25 30 35 —80 0 1 1 14

Claims

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de montagekop ter hoogte van de opnamestand van de slede van een doordruk- 15 stempel is voorzien, waarbij de inrichting verder middelen bevat voor het transport en de geleiding van een strook- of bandvormige drager met aan te voeren onderdelen tussen doordrukstempel en geleiding door.
3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de montagekop ter hoogte van de opnamestand van de slede is voorzien van een 20 houder voor een magazijn met gestapelde onderdelen, waarbij de inrichting verder middelen bevat voor het overbrengen van telkens êén onderdeel naar de uitsparing in de slede.
4. Inrichting volgens conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de pipet om zijn hartlijn draaibaar is. 25 30 8001114 35