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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kleben einer Schaltungskomponente
auf einer Leiterplatte, das im Rahmen der automatisierten Montage
von elektronischen, optischen oder hybriden Schaltungen einsetzbar
ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Im
Rahmen der automatisierten Schaltungsmontage ist es bekannt, auf
einer zu bestückenden Leiterplatte
durch Siebdruck Klebstofffelder aufzubringen, auf die anschließend zu
verklebende Schaltungskomponenten gesetzt werden. Derartige Verfahren
sind schnell und effizient, da sie in einem einzigen Arbeitsgang
sämtliche
auf einer Leiterplatte benötigten
Klebstofffelder erzeugen. Da die Verteilung der Klebstofffelder
auf der Leiterplatte in der Regel für jeden Typ von herzustellender
Schaltung spezifisch ist, wird für
jeden solchen Typ auch ein spezifisches Drucksieb benötigt. Dessen
Herstellung sowie der bei einem Wechsel des herzustellenden Schaltungstyps
erforderliche Austausch der Siebe nimmt viel Arbeitszeit in Anspruch,
die dieses Verfahren nur für
große
Serien wirtschaftlich erscheinen lässt.
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Ein
weiteres Problem des herkömmlichen Verfahrens
ist, dass es schwierig ist, die Menge des aufgetragenen Klebstoffs
exakt zu dosieren. Einerseits soll die Klebstoffmenge groß genug
sein, damit sie, wenn sie zwischen der Leiterplatte und einer darauf
platzierten Schaltungskomponente flach gedrückt wird, die Grundfläche der
Schaltungskomponente vollständig
benetzt, andererseits darf sie nicht so groß sein, dass der Klebstoff
in größeren Mengen
an den Kanten der Schaltungskomponente hervorquillt. Insbesondere
bei Hochfrequenzschaltungen kann dies zu erheblichen Problemen führen, wenn
Schaltungskomponenten in einem engen, aufgrund von Anforderungen
an die Hochfrequenzanpassung zwischen den Komponenten exakt vorgegebenen
Abstand voneinander platziert werden müssen. Wenn Klebstoff in größerer Menge
in einen Spalt zwischen zwei eng benachbarten Schaltungskomponenten eindringt
und darin, z.B. durch Kapillareffekt, zwischen sich gegenüberliegenden
Flanken der Schaltungskomponenten ansteigt, so verändert er
die den Induktivitätsbelag
der den Spalt überbrückenden
Leitungen und somit die Hochfrequenzanpassung zwischen den benachbarten
Komponenten.
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Ein
weiteres Problem des Klebstoffauftrags mit Drucktechniken ist, dass
eine exakt ebene Leiterplatte erforderlich ist. Wenn eine Schaltung
Hybridkomponenten mit einem auf der Leiterplatte montierten Substrat
und weiteren auf dem Substrat montierten Schaltungskomponenten aufweist,
so ist es nicht möglich,
diese Hybridkomponenten sukzessive auf der Leiterplatte aufzubauen,
indem zunächst
das Substrat aufgeklebt, dann Klebstoff auf dieses aufgebracht und
darauf wiederum die weiteren Schaltungskomponenten platziert werden;
statt dessen muss eine solche Hybridkomponente komplett vormontiert
und als fertige Einheit auf der Leiterplatte platziert werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Kleben von Schaltungskomponenten auf
einer Leiterplatte und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Vorrichtung anzugeben, die eine hoch flexible Fertigung von kleinen
Serien ermöglichen,
die die Umrüstzeiten
bei einem Wechsel des herzustellenden Schaltungstyps minimieren
und die dazu geeignet sind, Hybridkomponenten sukzessive auf einer
Leiterplatte aufzubauen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 17.
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Durch
die aufeinander abgestimmte Wahl des Abstands der ersten Linie von
der Kante der zu platzierenden Schaltungskomponenten und der auf dieser
Linie auszubringenden Klebstoffmenge kann, auch wenn die Dosierbarkeit
der Klebstoffmenge Einschränkungen
unterliegt, ein unerwünschter, übermäßiger Austritt
von Klebstoff entlang der Kante zuverlässig vermieden werden. Durch
geeignete Wahl der Lage der weiteren Linien auf der Grundfläche wird
eine großflächige Verklebung
erreicht.
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Wenn
die zu klebende Schaltungskomponente zwei parallele Kanten hat,
so wird zweckmäßigerweise
parallel zu beiden Kanten Klebstoff in der gewählten Menge entlang einer im
gewählten
Abstand von der Kante verlaufenden ersten Linie ausgebracht. Die
Fläche
zwischen den parallelen ersten Linien wird zweckmäßigerweise
mit weiteren parallelen und äquidistanten
Klebstofflinien ausgefüllt.
Luft, die sich im Moment des Aufsetzens der Schaltungskomponente
auf die Leiterplatte zwischen der Leiterplatte, der Schaltungskomponente
und zwei Klebstofflinien befindet, kann, wenn die Schaltungskomponente
gegen die Leiterplatte gedrückt
wird, entlang der Zwischenräume
zwischen den Linien entweichen.
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Die
Zahl der äquidistanten
Linien wird vorzugsweise so gewählt,
dass sich ein Abstand der Linien untereinander von in etwa dem Zweifachen
des in Schritt a) gewählten
Abstands ergibt. So ist durch Andrücken der Schaltungskomponente
eine kontinuierliche oder nahezu kontinuierliche Klebstoffschicht auf
deren gesamter Grundfläche
erreichbar, ohne dass Klebstoff in maßgeblicher Menge unter der Schaltungskomponente
herausgedrängt
wird.
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Einer
ersten Ausgestaltung des Verfahrens zufolge wird der Klebstoff entlang
jeder Linie kontinuierlich ausgebracht. Dies kann z.B. mit Hilfe
einer hohlen Nadel geschehen, die von einer Pumpe mit Klebstoff
versorgt wird, die kontinuierlich arbeitet, während die Nadel entlang der
Linie bewegt wird. Diese Vorgehensweise ist bevorzugt zum Verkleben von
Schaltungskomponenten mit einer Kantenlänge von einigen mm oder darüber.
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wenn
am Ende einer Linie die Klebstoffförderung unterbrochen wird,
besteht die Möglichkeit, dass
sich dort ein Tropfen bildet, der beim Andrücken der Schaltungskomponente
an deren Kante hervorquellen könnte.
Um eine solche Tropfenbildung zu vermeiden, ist es bevorzugt, eine
den Klebstoff fördernde
Pumpe in einem festgelegten Abstand vor dem Erreichen des Endpunktes
jeder Linie zu stoppen oder gegebenenfalls sogar jeweils am Ende
jeder Linie die Förderrichtung
der Pumpe umzukehren, so dass noch nicht ausgebrachter Klebstoff
zur Pumpe zurückgezogen
wird. Eine andere Möglichkeit, Tropfenbildung
zu vermeiden, ist, jeweils bei Erreichen des Endes einer Linie die
Bewegungsrichtung der Nadel umzukehren und dabei die Pumpe zu stoppen,
so dass eventuell nachlaufender Klebstoff entlang der Linie verteilt
wird.
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Einer
zweiten Ausgestaltung des Verfahrens zufolge, die zum Verkleben
von kleinen Schaltungskomponenten oder von Schaltungskomponenten
mit definiert geringen Klebstoffschichtdicken bevorzugt ist, wird
der Klebstoff entlang jeder Linie in Form von gleichmäßig beabstandeten
Punkten ausgebracht.
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Der
Abstand der Punkte jeder Linie untereinander entspricht dabei vorzugsweise
in etwa dem Zweifachen des in dem Schritt a) gewählten Abstands, so dass sich
ein quadratisches Gitter von Klebstoffpunkten ergibt.
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Um
eine vollflächige
Verklebung der Schaltungskomponente bis in die Ecken ihrer Grundflächen hinein zu
erreichen, sollte in einer Ecke der Grundfläche jeweils ein zusätzlicher
Klebstoffpunkt gesetzt werden, vorzugsweise auf einer Winkelhalbierenden
dieser Ecke. Der Abstand dieses zusätzlichen Punkts von einer benachbarten
Kante sollte kleiner sein als der in Schritt a) gewählte Abstand.
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Auch
zum Setzen der Klebstoffpunkte kann eine kontinuierlich mit Klebstoff
versorgte Spitze wie etwa die bereits erwähnte, von einer Klebstoffpumpe versorgte
Nadel verwendet werden. Eine Steuerung der Klebstoffmenge in jedem
einzelnen Punkt ergibt sich dann aus dem Verhältnis des Durchsatzes der Pumpe
zu der Frequenz, mit der die Punkte gesetzt werden. Um besonders
kleine Klebstoffpunkte zu erzeugen, eignet sich besonders eine diskontinuierliche
Vorgehensweise, bei der abwechselnd Klebstoff auf eine Spitze aufgebracht
und dann die Spitze mit der Leiterplatte in Kontakt gebracht wird.
Das Aufbringen kann insbesondere erfolgen durch Inkontaktbringen
der Spitze mit einer Klebstoffmenge in einem Reservoir. Die in einem
Punkt enthaltene Klebstoffmenge hängt unter anderem von der Flächenausdehnung
der Spitze ab, die mit dem Klebstoff im Reservoir bzw. der Leiterplatte
in Kontakt gebracht wird und kann Volumina von 0,2 nl und darunter
erreichen.
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Um
eine möglichst
exakte Dosierung des Klebstoffs trotz eventuell schwankender Viskosität oder anderer
Eigenschaften des Klebstoffs sowie einer zum Auftragen verwendeten
Pumpe zu gewährleisten,
wird vorzugsweise vor dem Schritt b) eine Probelinie des Klebstoffs
ausgebracht und die darin enthalte ne Klebstoffmenge durch berührungslose Vermessung
beurteilt. Eine solche Beurteilung kann in verschiedenen Stadien
des Verfahrens stattfinden. Wenn sie vor Schritt a) geschieht, kann
die beurteilte Klebstoffmenge in Schritt a) als die auszubringende Klebstoffmenge
gewählt
werden, und Linienabstände und/oder
Geschwindigkeit der den Klebstoff auftragenden Spitze werden daran
angepasst. Die Beurteilung kann auch zwischen den Schritten a) und
b) erfolgen, wobei sie dann dazu dient, durch Beeinflussen der Geschwindigkeit
der Spitze oder der Fördermenge
der Pumpe die zuvor gewählte
auszubringende Klebstoffmenge exakt zu realisieren.
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Wenn
die Klebstofflinien aus einzelnen Punkten zusammengesetzt sind,
kann eine solche Beurteilung der Klebstoffmenge auch anhand eines Probepunktes
erfolgen; und die Linienabstände und/oder
die Punktabstände
innerhalb einer Linie und/oder, im Falle der Verwendung einer kontinuierlich
fördernden
Pumpe die Klebstoffmenge innerhalb eines Punktes, können anhand
des Beurteilungsergebnisses festgelegt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
auf einen Bestückungsautomaten
als Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ver schiebungsrichtung zum
Aufbringen von Klebstoff auf eine Leiterplatte;
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2 eine Seitenansicht eines
Klebstoff-Verteilerkopfes;
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3A einen schematischen Schnitt
durch den Klebstoff-Verteilerkopf in einer ersten Stellung;
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3B einen schematischen Schnitt
durch den Klebstoff-Verteilerkopf in einer zweiten Stellung;
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4 ein Flussdiagramm eines
Arbeitsverfahrens des Bestückungsautomaten
gemäß der Erfindung;
und
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5 eine Draufsicht auf eine
Leiterplatte mit darauf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten
Klebstoff.
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Der
in 1 gezeigte Bestückungsautomat umfasst
auf einer schwingungsgedämpften
Tischplatte 1 zwei Bandfördereinrichtungen 2, 3,
die dazu dienen, Schaltungsträger 4,
auf denen eine zu bestückende
Leiterplatte 6 mit Hilfe von Pratzen 5 festgespannt
ist, von einem nicht im Detail dargestellten Magazinlader 7 zu
einer Bestückungsstelle 8 und, nach
erfolgter Bestückung,
zur weiteren Verarbeitung aus dem Bestückungsautomaten herauszubefördern. Die
Bandfördereinrichtungen 2, 3 weisen
jeweils eine langgestreckte horizontale Platte 9 auf, um die
in einem Randbereich angetriebene Bänder 10 geschlun gen
sind, auf denen die zu befördernden Schaltungsträger 4 ruhen.
Die Schaltungsträger 4 sind
mit geringem Spiel zwischen seitlichen Flanken 11 geführt.
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Die
Bestückungsstelle 8 ist
durch einen in die Platte 9 der Bandfördereinrichtung 3 eingelassenen, vertikal
verschiebbaren Tisch gebildet, der zum Bestücken gegen einen Anschlag hochgefahren
wird, um den Schaltungsträger 4 von
den Bändern 10 abzuheben
und in eine exakt bestimmte und reproduzierbar einstellbare Höhe zu bringen.
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Ein
Dispenser 13 für
Klebstoff und ein Greifer 14 sind an Schienen 15 parallel
zur Förderrichtung der
Bandfördereinrichtungen 2, 3 und
an Schienen 16, 17 quer zur Förderrichtung beweglich. Außerdem sind
der Dispenser 13 und der Greifer 14 höhenverstellbar.
Eine Steuerschaltung 18 steuert die Bewegungen des Dispensers 13 und
des Greifers 14 anhand von Konstruktionsdaten der auf der
Leiterplatte 6 zu montierenden Schaltung. Zum Empfang dieser Konstruktionsdaten
ist die Steuerschaltung 18 mit einer digitalen Schnittstelle
und/oder einem Lesegerät für tragbare
Datenträger
(nicht dargestellt) ausgestattet.
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2 zeigt eine Seitenansicht
des unteren Bereichs des Dispensers 13. Zwei Dispenserköpfe 20, 21 sind
auf einer hier halbkreisförmig
dargestellten Schiene 19 zwischen zwei Stellungen verschiebbar,
wie durch einen Pfeil P angedeutet. Auf entgegengesetzten Seiten
der Schiene 19 und in Bezug zu dieser unbeweglich sind
eine Laserdiode 32 und ein (in 2 verdeckter, siehe 3A, 3B)
optischer Sensor 33 angeordnet.
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Die
Laserdiode 32 und der Sensor 33 sind auf die Spitze
einer Nadel eines zwischen ihnen platzierten Dispenserkopfes, in
der Konfiguration der 2 des
Dispenserkopfes 21, ausgerichtet und bilden eine berührungslose
Messvorrichtung zum Messen eines Abstands des Dispensers von einer
unter dem betreffenden Dispenserkopf liegenden Oberfläche.
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3A zeigt einen schematischen
Schnitt durch den unteren Bereich des Dispenserkopfes 20. Ein
nicht vollständig
dargestellter oberer Bereich des Dispenserkopfs 20 enthält einen
Klebstofftank 25, von dem ein Kanal 26 zu einer
Pumpe führt,
die hier durch eine Kammer 27 mit einer darin untergebrachten,
durch einen Motor 28 drehantreibbaren Schnecke 29 gebildet
ist. Von der Unterseite des Dispenserkopfs 20 steht eine
hohle Nadel 30 nach unten vor. Durch die Nadel 30 erstreckt
sich ein mit der Kammer 27 verbundener Auslasskanal 31.
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Der
Dispenserkopf 21 ist brauchbar, um damit Klebstoff in Form
von kontinuierlichen Linien oder von einzelnen Punkten auszubringen.
Um auf einer Leiterplattenoberfläche
eine kontinuierliche Klebstofflinie 36 abzusetzen, steuert
die Steuerschaltung 18 einerseits die Bewegung des Dispensers 13 entlang
der Linie 36 und andererseits die pro Zeiteinheit von der
Schnecke 29 geförderte
Klebstoffmenge so, dass die Klebstofflinie 36 mit einem
gewünschten Querschnitt
erzeugt wird. Je höher
die Förderrate und
langsamer die Bewegung des Dispensers 13, um so größer ist
der Querschnitt, je schneller sich der Dispenser bewegt und je kleiner
die Förderrate
ist, um so kleiner ist der Querschnitt.
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Zum
Ausbringen von Klebstoffpunkten wird die Schnecke 29 entweder
intermittierend betrieben, um pro ausgebrachtem Punkt eine bestimmte
Klebstoffmenge zu fördern,
oder die Schnecke 29 rotiert kontinuierlich, während die
Nadel 30 mit einer festgelegten, gleichbleibenden Frequenz
gegen die mit Klebstoff zu versehende Oberfläche getupft wird.
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Beim
kontinuierlichen oder intermittierenden Aufbringen des Klebstoffs
wird die Höhe
der Nadel 30 über
der Leiterplatte mit Hilfe der Laserdiode 32 und des Sensors 33 fortlaufend
geregelt. Dies erlaubt es, die Spitze der Nadel 30 beim
kontinuierlichen Auftragen des Klebstoffs auf die Leiterplatte in
sehr geringem Abstand von deren Oberfläche zu führen, so dass sehr fein strukturierte
Klebstoffmuster auf der Oberfläche
erzeugt werden können,
bzw. beim Auftupfen die Nadel 30 jedes Mal in gleichbleibendem Abstand
kurz vor Berühren
der Oberfläche
anzuhalten, so dass Klebstoffpunkte von genau reproduzierbarer Form
und gleichem Volumen erzeugt werden.
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Der
in 3B gezeigte Dispenserkopf 21 ist massiv.
Seine Nadel 37 hat eine flache Endfläche 38 von ca. 75 μm Durchmesser.
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Der
Dispenserkopf 21 ist vorgesehen, um mit einer Spitze 38 abwechselnd
in einen Klebstofftiegel eingetaucht und dann auf einer Oberfläche aufgetupft
zu werden, auf der ein Kraftstoffpunkt erzeugt werden soll. Der
Klebstofftiegel 22, in 1 schematisch
in Draufsicht gezeigt, hat hier die Form eines flachen, schrittweise
drehbaren Tellers, in dem eine zur Drehachse konzentrische Rille 23 gebildet
ist, die den Klebstoff aufnimmt. Ein Spatel 24 taucht in
die Rille 23 ein und glättet
bei jeder Drehung die durch Eintauchen der Nadel 37 verformte
Oberfläche
des Klebstoffs. So trifft die Nadel 37 bei jedem Eintauchen
auf eine frische Klebstoffoberfläche
in gleichbleibender Höhe,
so dass die bei jedem Eintauchen aufgenommene Klebstoffmenge konstant
bleibt. Mit Hilfe der Laserdiode 32 und des Sensors 33 wird
die Eintauchtiefe der Nadel 37 in den Klebstoff der Rille 23 und
der Abstand zur Leiterplatte beim Auftupfen konstant gehalten.
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Der
Greifer 14 weist zwei gegeneinander bewegliche Klemmbacken
zum Aufnehmen von Schaltungskomponenten von auf der Tischplatte 1 angeordneten
Trägern
und Andrücken
dieser Komponenten auf zuvor mit Klebstofflinien oder Punkten versehenen
Oberflächenbereichen
einer Leiterplatte auf. Andrückzeit
und – kraft
sind durch die Steuerschaltung 18 steuerbar.
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Im
Folgenden wird der Arbeitsablauf der Steuerschaltung 18 beim
Auftragen von Klebstoff auf eine Leiterplatte anhand des Flussdiagramms
der 4 beschrieben. In
einem ersten Schritt S1 empfängt
die Steuerschaltung CAD-Daten, die geometrische Parameter der Leiterplatte
sowie von darauf zu montierenden Schaltungskomponenten umfassen. Die
Daten können über die
digitale Schnittstelle oder über
das Lesegerät
in die Steuerschaltung 18 eingespeist werden. Die in den
CAD-Daten spezifizierten Schaltungskomponenten können zur unmittelbaren Montage
auf der Leiterplatte oder zur Montage auf einer anderen, bereits
auf der Leiterplatte montierten Schaltungskomponente, wie etwa einem
keramischen Substrat, vorgesehen sein.
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In
Schritt S2 entscheidet die Steuerschaltung für jede in den CAD-Daten definierte
Schaltungskomponente, ob sie mit Hilfe von punktweise oder linienweise
aufgetragenem Klebstoff verklebt werden soll. Eine Vorgabe zur Art
der Verklebung kann bereits in den CAD-Daten enthalten sein; wenn
dies nicht der Fall ist, legt die Steuerschaltung 18 die
Art der Verklebung anhand der Abmessungen der Schaltungskomponente
fest: bei Kantenlängen
von weniger als ein paar Millimetern, d.h. insbesondere,, wenn es
sich um elektronische Bauteile handelt, wird eine punktuelle Verklebung
gewählt;
bei größeren Bauteilen
wie etwa Substraten, Abschirmungselementen etc. wird eine linienweise
Verklebung gewählt.
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Bevor
mit dem Klebstoffauftrag auf eine zu bestückende Leiterplatte begonnen
wird, kann eine Kalibrierung des Dispensers 13 vorgenommen
werden. Dies ist zweckmäßig, um
trotz im Laufe der Zeit veränderlicher
Viskosität
des Klebers dessen reproduzierbare Dosierung zu gewährleisten.
Die herkömmlicherweise
verwendeten Kleber haben nach An bruch eines Gebindes eine begrenzte
Standzeit, auch als „Topfzeit" bezeichnet, für die der
Hersteller die Brauchbarkeit des Klebers zusichert. Es ist jedoch
nicht ausgeschlossen, dass bei ungünstigen klimatischen Bedingungen
der Kleber noch vor Ablauf der Topfzeit eine Viskosität erreicht,
bei der eine ordnungsgemäße Dosierung
des Klebers nicht mehr möglich
ist oder sogar die Pumpe Schaden nimmt. Die Kalibrierung erlaubt
es, einen solchen Fall zu erkennen und ggf. den Kleber auszutauschen.
Genauso wird durch sie erkannt, wenn unter günstigen Bedingungen der Kleber
auch nach Ablauf der Topfzeit noch brauchbar ist und weiterverwendet
werden kann.
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Die
Kalibrierung kann für
punktuellen Auftrag mit dem Kopf 20, für punktuellen Auftrag mit dem Kopf 21 und
für linienförmigen Auftrag
oder auch nur für
eine oder zwei dieser Alternativen durchgeführt werden, wenn die anderen
bei dem anstehenden Bestückungsvorgang
nicht zum Einsatz kommen.
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Beim
Kalibrieren des Linienauftrags fährt
die Steuerschaltung 18 den Dispenserkopf 20 mit
einer Geschwindigkeit und einer Förderrate der Schnecke 29,
die in etwa der Förderrate
und der Geschwindigkeit beim späteren
Auftragen des Klebstoffs auf Leiterplatten entsprechen, über eine
an der Bestückungsstelle 8 angeordnete
Probeplatte und trägt
dabei eine Klebstofflinie auf (Schritt S3). Anschließend wird
der Dispenser 13 quer zur Richtung der aufgetragenen Klebstofflinie über diese
gefahren und dabei der Abstand des Dispenserkopfs 20 von
der gegenüberliegenden
Oberfläche
der Probe platte mit Hilfe der Laserdiode 32 und des Lichtsensors 33 laufend
erfasst, um auf diese Weise die Querschnittsfläche der Klebstofflinie und
damit die pro Längeneinheit
der Linie aufgebrachte Klebstoffmenge zu erfassen. Wenn in Schritt 54 festgestellt
wird, dass die erfasste Klebstoffmenge nicht mit einer gewünschten Menge übereinstimmt,
werden proportional zu einer relativen Abweichung zwischen der gewünschten und
der erfassten Klebstoffmenge die Förderrate der Schnecke 29 und/oder
die Bewegungsgeschwindigkeit des Dispenserkopfs 20 angepasst
(Schritt S5). Dieser Vorgang kann iteriert werden, bis hinreichende Übereinstimmung
zwischen einer gewünschten und
einer tatsächlich
aufgetragenen Klebstoffmenge erzielt ist.
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Im
Falle von Punktauftrag mit dem Dispenserkopf 20 werden
unter für
den späteren
Bestückungsbetrieb
beabsichtigten Bedingungen ein oder mehrere Probepunkte auf die
Probeplatte gesetzt und deren Volumen mit einem Sollwert verglichen (S6).
Wenn eine Abweichung von dem Sollwert festgestellt wird (S7), kann
diese Menge angepasst werden, indem die Förderrate der Schnecke 29 und/oder die
Frequenz, mit der die Punkte aufgetupft werden, variiert werden
(S8).
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Bei
Punktauftrag mit dem Dispenserkopf 21 werden ebenfalls
Probepunkte gesetzt und deren Volumen gemessen (S9). Das Volumen
der Punkte kann dabei auf einen Sollwert eingestellt werden, indem
die Eintauchtiefe der Nadelspitze 38 des Dispenserkopfs 21 in
den Klebstofftiegel 22 und damit die bei jedem Eintauchen
in den Tiegel 22 mitgenommene Klebstoffmenge angepasst
werden (S11).
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Wenn
die mit der Laserdiode 32 und dem Lichtsensor 33 erreichbare
Auflösung
für eine
Volumenmessung an den aufgetragenen Linien oder Punkten nicht ausreicht,
ist es auch möglich,
diese außerhalb
der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung
zu vermessen und die dabei erhaltenen Messwerte in die Steuerschaltung 18 einzugeben, um
die aufgetragene Klebstoffmenge auf den gewünschten Wert zu bringen.
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In
Schritt S12 wählt
die Steuerschaltung 18 unter den in den CAD-Daten spezifizierten
Schaltungskomponenten eine aus, für die ein Klebstoffmuster auf
die zu bestückende
Leiterplatte aufgetragen werden soll.
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Zunächst soll
angenommen werden, dass der für
diese Schaltungskomponente zu verwendende Modus das Auftragen von
Klebstofflinien mit dem Dispenserkopf 20 ist. In diesem
Fall ermittelt die Steuerschaltung 18 in Schritt S13 aus
den CAD-Daten die Kanten der Schaltungskomponente, die von einer
HF-Signalleitung
gekreuzt werden. Wenn es sich bei der ausgewählten Schaltungskomponente z.B.
um das Substrat 51 aus 5 handelt,
so existieren zwei parallele Kanten 52, 53, über die
eine (nicht dargestellte) HF-Signalleitung zu einem Nachbarsubstrat 54 bzw. 55 verläuft. Ein
Abstand d1, den die den Kanten 52, 53 nächstbenachbarten
zu erzeugenden Klebstofflinien 56, 57 haben müssen, ist
für alle
auf der Leiterplatte 6 anzubringen Substrate in Abhängigkeit
von einer gewünschten
Dicke der Klebstoffschicht zwischen dem Substrat 51 und
der darunter liegenden Leiterplatte 6 und der zuvor kalibrierten
Klebstoffmenge pro Längeneinheit
festgelegt. In der Fig. ist der Abstand d1 bei den Substraten 51, 54, 55 jeweils
der gleiche; wenn die gewünschten
Dicken der Klebstoffschicht an verschiedenen Substraten unterschiedlich
sind, wird man jedoch auch unterschiedliche Abstände d1 wählen. Aus der Lage der Kanten 52, 53 und
dem Abstand d1 berechnet die Steuerschaltung in Schritt S14 die
Koordinaten der Klebstofflinien 56, 57.
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In
Schritt S15 werden die Koordinaten von äquidistanten Linien 58 berechnet,
mit denen der Zwischenraum zwischen den Linien 56, 57 aufgefüllt wird,
wobei die Steuerschaltung 18 diejenige Zahl dieser Linien 58 einfügt, für die der
Abstand d2 zwischen benachbarten Linien 56, 57, 58 sich
am wenigsten von 2 × d1
unterscheidet. So wird eine im Wesentlichen vollständige Benetzung
der Unterseite des Substrats 51 mit Klebstoff erreicht,
ohne dass Gefahr besteht, dass beim Andrücken des Substrats 51 Klebstoff
unter den Kanten 52, 53 hervorquillt.
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Die
Klebstofflinien 56, 58, 57 werden in Schritt
S16 an den berechneten Koordinaten auf die Leiterplatte 6 aufgetragen.
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Es
können
in einer HF-Schaltung auch Substrate wie etwa das Substrat 55 der 5 vorkommen, die HF-Signalübergänge an nicht
parallelen Kanten aufweisen. So weist das Substrat 55 jeweils einen
HF- Signalübergang
an seinen Kanten 59, 60 zum Substrat 51 bzw.
zu einem Schaltungsbaustein 61 auf. In diesem Fall verzweigt
die Steuerschaltung 18 von Schritt S13 zu Schritt S17,
wo eine Unterteilung der Grundfläche
des Substrats 55 in mehrere Teilflächen vorgenommen wird, die
jeweils nur an einer Kante oder an parallelen Kanten HF-Signalübergänge aufweisen.
An diesen Teilflächen
werden nacheinander die oben für
das Substrat 51 beschriebenen Schritte S14 bis S16 durchgeführt. Daraus
resultieren für
das Substrat 55 zwei Gruppen von jeweils untereinander
parallelen Klebstofflinien 62, 63, deren kantennächste jeweils
von der Kante 59 bzw. 60 den gleichen Abstand
d1 wie zwischen der Kante 52 und der Linie 57 hat
und deren Abstände
d2', d2'' untereinander nach dem gleichen Verfahren
wie oben für
den Abstand d2 beschrieben festgelegt sind, sich aber von d2 und
untereinander unterscheiden können.
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In
der gleichen Weise erzeugt die Steuerschaltung 18 auch
Muster von parallelen Klebstofflinien für Schaltungskomponenten, die
selbst kein HF-Signal führen,
wie etwa für
eine Wellenleiterabdeckung 62, in die ein freies Ende des
Substrats 55, mit einer (nicht dargestellten) Leiterbahn
als Antenne versehen, hineinragt.
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Wenn
die Kantenlängen
einer zu klebenden Schaltungskomponente klein sind, in der Größenordnung
von bis zum 5- bis 6-fachen des Abstands d1, ist es schwierig, mit
dem oben beschriebenen Verfahren des linienweisen Klebstoffauftrags
eine ausreichende Benetzung der Kontaktfläche zwischen Schal tungskomponente
und Unterlage zu erzielen. Da insbesondere die kleinformatigen Komponenten häufig aktive
Komponenten sind, an denen Verlustleistung abfällt, ist hier ein vollflächiger,
gut wärmeleitender
Kontakt mit der Unterlage über
eine Klebstoffschicht von definierter, geringer Dicke besonders wichtig.
Dies ist z.B. bei der Schaltungskomponente 61 aus 5 der Fall. Hier entscheidet
sich die Steuereinheit 18 in Schritt S12 für ein aus
einzelnen Punkten aufgebautes Klebstoffmuster. Ein solches Muster kann
mit jedem der beiden Dispenserköpfe 20, 21 erzeugt
werden. Bei sehr kleinen Abmessungen der Schaltungskomponente 61 wählt die
Steuerschaltung in Schritt S18 den Kopf 20, sonst den Kopf 21. Die
beim Berechnen der Punktmuster zu berücksichtigenden Randbedingungen
sind ähnlich
wie bei der Erzeugung von Linien: die Klebstoffmenge pro Punkt ist
durch die Kalibrierung fest vorgegeben, und aus dieser festen Vorgabe
resultiert ein fester Abstand d1',
den die Punkte von einer vom HF-Signal gekreuzten Kante der Schaltungskomponente
haben müssen,
um zu gewährleisten,
dass sich beim Andrücken
der Schaltungskomponente der Klebstoff bis zu deren Kante ausbreitet,
und andererseits ein Herausquellen des Klebstoffs an dieser Kante
beim Andrücken
zu verhindern. Um zu gewährleisten,
dass in einer Linie ausgebrachte Punkte beim Andrücken der Schaltungskomponente
verschmelzen, sollte ihr Abstand voneinander nicht größer als
2d1' sein; das gleiche
gilt für
den Abstand der Punktlinien untereinander. Anhand dieser Randbedingungen
berechnet die Steuerschaltung 18 die Koordinaten von Klebstoffpunkten
auf zu zwei Kanten der Schaltungskomponen te benachbarten Linien
(S19) und anschließend
von Klebstoffpunkten auf zwischen diesen zwei Linien äquidistant
verteilten Linien (S20).
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Wie
in der mit 70 bezeichneten Ausschnittvergrößerung deutlich
zu sehen, wird an den Ecken der Schaltungskomponente 61 jeweils über dem
letzten Klebstoffpunkt 71 einer Linie ein zweiter Klebstoffpunkt 72 versetzt
angeordnet (S21, S22). Der versetzte Klebstoffpunkt 72 liegt
näher an
den Kanten der Schaltungskomponente 61 als der Klebstoffpunkt 71 und
ist auf der Winkelhalbierenden der Ecke angeordnet, so dass der
in ihm enthaltene Klebstoff beim Andrücken der Schaltungskomponente 61 gegen
die Leiterplatte 6 die Ecke der Schaltungskomponente so
gut wie vollständig
ausfüllt.
Auf diese Weise ist eine Benetzung der Unterseite der Schaltungskomponente 61 mit
Klebstoff von nahezu 100 % erreichbar.
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Eine
abgewandelte Klebstoffverteilung, die die Steuerschaltung 18 insbesondere
bei kleinformatigen Schaltungskomponenten wählt, ist anhand der in 5 vergrößert herausgehobenen Schaltungskomponente 73 dargestellt.
Zum Verkleben dieser Komponente werden zwei zu den Längskanten
der Schaltungskomponente 73 parallele Linien von Punkten 74 berechnet
(S19) und auf die Leiterplatte 6 gesetzt. Wie beim Schaltungsbaustein 61 ist
der Abstand d1' der
Punkte 74 von den Längskanten
so gewählt,
dass beim Andrücken
der Schaltungskomponente 73 alle in einer Linie liegenden
Punkte 74 zu einem kontinuierlichen Band verschmelzen,
ohne dass Klebstoff entlang der Längskanten der Schal tungskomponente 73 austritt.
Da der Abstand der zwei Linien untereinander bei der Komponente 73 zwar
größer als
2d1' aber kleiner
als 4d1' ist, besteht die
Gefahr, dass die Punkte 74 der zwei Linien beim Andrücken nicht
verschmelzen, andererseits ist kein Platz, um eine weitere Punktlinie
unterzubringen. Es werden daher im Zwischenraum zwischen den zwei Punktlinien
einzelne Klebstoffpunkte 75 selektiv an solchen Orten gesetzt,
an denen die Verlustleistung der Schaltungskomponente 73 besonders
groß ist, so
dass selbst dann, wenn die Unterseite der Schaltungskomponente 73 nach
dem Andrücken
nicht vollständig
mit Klebstoff benetzt ist, eine effektive Wärmeableitung von der Schaltungskomponente
zur Leiterplatte 6 gewährleistet
ist.
-
Bei
vereinfachten Ausgestaltungen der Erfindung kann am Dispenser 13 der
Kopf 20 entfallen, so dass ein Setzen von Punkten nur mit
dem Kopf 21 möglich
ist, oder es ist eine vereinfachte Steuerschaltung 18 vorgesehen,
die das Setzen von Punkten nur mit dem Kopf 20, nicht aber
mit dem Kopf 21 unterstützt.