DE10000414C2 - Verfahren zur stiftlosen versatzfreien Montage von Multilayer-Innenanlagen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur stiftlosen versatzfreien Montage von Multilayer-Innenlagen (ML) mit Klebefolien (Prepregs), bestehend aus einer Einricht-/Zentrierstation mit optischem Erfassungssystem (Kamera) und einer mit dieser über ein Transport-/Leiterplattenfixier-System verbundenen Montagestation, wobei das Leiterplattenfixier-System in Form einer vertikal bewegbaren Vakuumsaugplatte mit mindestens einem darin integrierten Schweißstempel ausgebildet ist, wobei ein erster Zylinder einen Beladehub und ein zweiter Zylinder einen Schweißhub ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stiftlosen versatz­ freien Montage von Multilayer-Innenlagen (ML) und Klebefolien (Prepregs) bestehend aus einer Einricht-/Zentrierstation mit optischem Erfassungssystem (Kamera) und einer mit dieser über ein Transport-/Leiterplattenfixier-System verbundenen Montage­ station.

Mehrlagige Leiterplatten, sogenannte Multilayer, bestehen aus einer Mehrzahl von einzelnen Innenlagen, die über Zwischen­ schichten, sogenannte Prepregs miteinander verbunden sind.

Aus der DE 196 28 163 A1 ist eine Vorrichtung zur stiftlosen versatzfreien Montage von Multilayer-Innenlagen und Klebefolien (Prepregs) bekannt. Die Vorrichtung weist eine Einricht- /Zentrierstation mit einem optischem Erfassungssystem (Kamera) auf, die über ein Transport-/Leiterplattenfixier-System aus ei­ ner Innenlagenstation mit Multilayer-Innenlagen und aus einer Prepregstation mit Klebefolien bzw. Pregregs bestückbar ist. Die Einricht-/Zentrierstation ist Teil einer mit dem Transport- /Leiterplattenfixier-System verbundenen Montagestation. Die Ka­ mera dient zur Erkennung von Zielmarken auf den Multilayer- Innenlagen und steuert die Position eines Leiterplattengreifers oder einer anderen Zentriereinrichtung, mit der der sogenannte Registriervorgang durchgeführt wird.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, dass sie ein re­ lativ aufwendiges und kostenintensives Transport- /Leiterplattenfixier-System aufweist, das neben einem Leiter­ plattengreifer in einer Zentrierstation, jeweils einen Prepreggreifer in der Montage- und in der Prepregstation und jeweils einen Leiterplattengreifer in der Montagestation und in der Innenlagenstation benötigt. Die Montagestation weist im Be­ reich der Zentrierstation eine Mehrzahl von Schweißzangen zur punktförmigen Verbindung von Multilayer-Innenlagen und Klebefo­ lien auf. Weiterhin nachteilig dabei ist, dass das Leiterplat­ tenfixier-System auch gegenüber den fest angeordneten Schweiß­ zangen justiert werden muss.

Weiterhin ist aus der DE 196 18 254 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung als automatisch arbeitendes System zur vollautoma­ tischen Registrierung und Fixierung von Multilayer-Innenlagen bekannt, das keinerlei mechanische Registrierung erfordert. Die Ausrichtung erfolgt ebenfalls auf Grundlage von Zielmarken bzw. Referenzpunkten. Die Vorrichtung arbeitet in einem Durchlauf­ prinzip mit den Optionen, dass die sortierten Innenlagen an die erforderlichen Prepreglagen manuell oder automatisch, beispiel­ weise mittels geeigneter computerunterstützter Handhabungsgerä­ te, zugeführt werden. Die einzelnen Lagen (Multilayer-Innenlage oder Prepreglage) werden in einer Einricht-/Zentrierstation mit einem optischen Erfassungssystem (Kamera) auf einem Ausricht­ tisch ausgerichtet und mit Hilfe eines Transportsystems zu ei­ ner Montagestation transportiert und montiert. In der Montage­ station erfolgt die Fixierung mit Hilfe eines Saugsystems.

Nachteilig dabei ist, dass die sortierten Multilayer-Innenlagen und die erforderlichen Prepreglagen mit Hilfe geeigneter compu­ terunterstützter Handhabungsgeräte zugeführt werden sollen. Dies erfordert zum einen relativ kostenintensive Handhabungsge­ räte und zum anderen, soweit die einzelnen Lagen durch Schweiß­ punkte fixiert werden sollen, eine zusätzlichen Anordnung von Schweißstempeln im Bereich der Montagestation.

Weiterhin ist aus der DE 43 35 735 A1 eine Vakuumsaugplatte zum Transport von Leiterplatten bekannt. Die Vakuumsaugplatte weist eine Unterdruckansaugung für den Transport innerhalb einer Be­ arbeitungsmaschine und/oder eines Handhabungsgerätes auf und umfasst mind. eine Unterdruckkammer, wobei die Unterdruckkammer mit einer Vielzahl von Blenden über mind. eine Außenseite mit dem Werkstück und/oder der Umgebung in Verbindung steht und mind. eine Absaugöffnung aufweist. Durch eine derartige Ansaug­ baugruppe können Werkstücke, wie zum Beispiel Leiterplatten ü­ ber eine Vielzahl von Blenden angesaugt und gehalten werden. Die Verwendung einer solchen Vakuumsaugplatte in einem Lei­ terplattenfixier-System löst jedoch nicht das Problem, dass das Leiterplattenfixier-System auch gegenüber fest angeordneten Schweißzangen justiert werden muss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Vorrichtungen so zu verbessern, dass sie wenig aufwendig und kostenintensiv ausgebildet sind und die bekannten Verfahren zur Herstellung von Multilayern einfacher und kostengünstiger durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Lei­ terplattenfixier-System in Form einer vertikal bewegbaren Vaku­ umsaugplatte mit mind. einem darin integrierten Schweißstempel ausgebildet ist, wobei ein erster Zylinder einen Beladehub und ein zweiter Zylinder einen Schweißhub ermöglicht.

Dadurch, dass das Leiterplattenfixier-System in Form einer Va­ kuumsaugplatte mit mind. einem darin integrierten Schweißstem­ pel ausgebildet ist, kann auf eine Justierung des Leiterplat­ tenfixier-Systems gegenüber fest angeordneten Schweißzangen bzw. Schweißstempeln verzichtet werden. Auch ist es durch eine dadurch bedingte kompakte Anordnung möglich, auf zusätzlich Prepreg- und Leiterplattengreifer zu verzichten. Das Transport- /Leiterplattenfixier-System kann so relativ einfach und kosten­ günstig gestaltet werden. Entsprechend einfach und kostengüns­ tig können damit auch die mit dieser Vorrichtung durchzuführen­ den Verfahren gestaltet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vakuumsaugplatte eine Mehrzahl von Schweißstempeln auf, die in einander gegenüberliegenden Reihen angeordnet sind.

Durch die Anordnung einer Mehrzahl von Schweißstempeln, kann eine entsprechende Anzahl von Schweißpunkten in einem Arbeits­ gang gesetzt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Schweißstempel in den gegenüberliegenden Reihen eine unsymmetrische Anordnung auf. Die Vakuumsaugplatte ist dabei um eine vertikale Achse drehbar. Durch das Verschwenken um eine vertikale Achse der Vakuumsaugplatte mit Schweißstempeln in ge­ genüberliegenden Reihen mit unsymmetrischer Anordnung, lassen sich vorteilhaft versetzte Schweißpunkte anordnen. Auch ist es so möglich, die Zahl der Schweißstempel zu reduzieren.

Dadurch, dass die Schweißstempel der Vakuumsaugplatte (Vakuum- Handling-Platte)zugeordnet bzw. verbunden sind, kann die jewei­ lige Multilayer-Innenlage in der Einricht-/Zentrierstation aus­ gerichtet, von der Vakuumsaugplatte aufgenommen und exakt in die Montagestation (Registrierstation) umgesetzt und ver­ schweißt werden. Grundsätzlich können durch die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung auch Teilpakete von ausgerichteten und fixierten Innenlagen zueinander ausgerichtet, fixiert und verschweißt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeich­ nungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur stiftlosen versatzfreien Montage von Multilayer-Innenlagen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Presspaketaufbaues aus ML- Innenlagen und Klebefolien im Schnitt und Ausriss.

Eine Vorrichtung 1 zur Registrierung bzw. versatzfreien Montage von Innenlagen bzw. Multilayer-Innenlagen (ML) 2 zu einer Lei­ terplatte bzw. einem Multilayer 3 besteht im Wesentlichen aus einer Justagestation bzw. Einricht-/Zentrierstation 4, einer Registrierstation bzw. Montagestation 5 und einer Arbeitsein­ heit bzw. einem Leiterplattenfixier-System 6.

In der Einricht-/Zentrierstation 4 ist eine Justageplatte 7 zur Aufnahme einzelner Multilayer-Innenlagen 2 angeordnet. Die Jus­ tageplatte 7 ist als eine Vakuumplatte ausgebildet, auf der ei­ ne aufliegende Innenlage 2 durch ein Vakuum fixierbar bzw. spannbar ist. Die Justageplatte 7 ist durch eine Justageeinheit 8 in einer horizontalen Ebene justierbar. Zu diesem Zweck weist die Justageeinheit 8 nicht dargestellte von einem Kamerasystem 9 gesteuerte Stelleinheiten auf.

Das Leiterplattenfixier-System 6 weist einen ersten Zylinder 10 für einen in einer senkrechten Achse erfolgenden Beladehub und einen zweiten Zylinder 11 für einen ebenfalls in der senkrech­ ten Achse liegenden Schweißhub auf. An seinem der Justageplatte 7 zugewandten unteren Ende weist das Leiterplattenfixier-System 6 eine parallel zur Justageplatte 7 angeordnete Vakuum- Handling-Platte bzw. Vakuumsaugplatte 12 auf.

Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle der Justageplatte 7 die Vakuumsaugplatte 12 mit der Justageeinheit 8 zu verbinden, um die Innenlage 2 zu justieren.

Das Leiterplattenfixier-System 6 ist beispielweise über zwei parallele Schienen 13 zwischen der Einricht-/Zentrierstation 4 und der Montagestation 5 verfahrbar.

Die Montagestation 5 weist in einer ebenfalls horizontal ange­ ordneten Ebene eine Unterlage 14 auf. Die Unterlage 14 ist e­ benfalls als eine Vakuumplatte ausgebildet, auf der eine auf ihr aufliegende erste Innenlage 15 fixiert bzw. gespannt wird.

Der Vakuumsaugplatte 12 sind insgesamt zwölf Schweißstempel 16 in gegenüberliegenden Reihen zugeordnet, so dass zwölf Schweiß­ punkte 17 gleichzeitig gesetzt werden können. Durch Verschwen­ ken der Vakuumsaugplatte 12 um 180° um eine senkrechte Achse können bei unsymmetrischer Anordnung der Schweißstempel 16 die Schweißpunkte 17 aufeinanderfolgender Multilayer-Innenlagen 2 versetzt zueinander angeordnet werden.

Zum Verschweißen von Leiterplatten 3 aus gestapelten Multilay­ er-Innenlagen 2 können den Schweißstempeln 16 gegenüberliegend angeordnete von unten zuführbare, nicht dargestellte Gegenstem­ pel als Schweißstempel zugeordnet sein.

Zur Registrierung von Multilayer-Innenlagen 2 des Multilayers 3 wird die erste Innenlage 15 auf die Justageplatte 7 aufge­ bracht. Zu diesem Zweck kann die Justageplatte 7 manuell oder automatisch beladen werden. Die Multilayer-Innenlage 2 bzw. die erste Innenlage 15 wird auf der Justageplatte 7 durch ein Vaku­ um gespannt. Mit Hilfe des Kamerasystems 9 und der Justageein­ heit 8 wird die Multilayer-Innenlage 2 anhand der auf ihr ange­ ordneten Registrierpunkte ausgerichtet und von der Vakuumsaug­ platte 12 ausgerichtet, d. h. in einer vorgegebenen Lage, über­ nommen. Die Vakuumsaugplatte 12 wird nach Einschalten ihres Va­ kuums und Ausschalten des Vakuums der Justageplatte in vertika­ ler Richtung nach oben, d. h. von der Justageplatte 7 weg, und durch seitliches Verfahren auf den Schienen 13 und Absetzen auf der Unterlage 14 umgesetzt. Nach dem Absetzen der ersten Innen­ lage 15 auf der Unterlage 14 wird die erste Innenlage 15 durch Anlegen eines Vakuums auf der Unterlage 14 gespannt und die Va­ kuumsaugplatte 12 in ihrer Ausgangsposition in die Einricht- /Zentrierstation 4 zurückgefahren. Während eine zweite Innenla­ ge 18 in der Einricht-/Zentrierstation 4 ausgerichtet wird, wird die erste Innenlage 15 in der Montagestation 5 mit einer Zwischenschicht 19 beladen. Anschließend wird die zweite Innen­ lage 18 von dem Leiterplattenfixier-System 6 bzw. Vakuumsaug­ platte 12 von der Justageplatte 7 übernommen und lagerichtig auf die erste Innenlage in der Montagestation 5 umgesetzt.

Anschließend wird die zweite Innenlage 18 durch Verschweißen über die Zwischenschicht 19 auf der ersten Innenlage 15 fi­ xiert. Zu diesem Zweck werden über die Schweißstempel 16 die Schweißpunkte 17 gesetzt. Anschließend wird der Vorgang mit den weiteren Multilayer-Innenlagen 2 wiederholt. Die zu dem Multi­ layer 3 gestapelten Multilayer-Innenlagen 2, die fixiert und lagerichtig zueinander angeordnet sind, werden anschließend komplettiert und in einer Presse unter Druck und Vakuum verbun­ den.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur stiftlosen versatzfreien Montage von Multilayer-Innenlagen (ML) und Klebefolien (Prepregs) bestehend aus einer Einricht-/Zentrierstation mit optischem Erfassungs­ system (Kamera) und einer mit dieser über ein Transport- /Leiterplattenfixier-System verbundenen Montagestation, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterplattenfixier-System in Form ei­ ner vertikal bewegbaren Vakuumsaugplatte (12) mit mind. einem darin integrierten Schweißstempel (16) ausgebildet ist, wobei der erste Zylinder (10) einen Beladehub und der zweite Zylinder (11) einen Schweißhub ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumsaugplatte (12) eine Mehrzahl von Schweißstem­ peln (16) aufweist, die in einander gegenüberliegenden Reihen angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstempel (16) in den gegenüberliegenden Reihen eine unsymmetrische Anordnung aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumsaugplatte um eine vertikale Achse drehbar ist.