DE2221680A1

DE2221680A1 - Placing solder on nail heads - using pivoted suction arm

Info

Publication number: DE2221680A1
Application number: DE19722221680
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Koeppe
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1972-05-03
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE2221680B2

Abstract

The hole in the nozzle at the end of the arm is 0.1 mm smaller than the dia. of the balls, which are picked up from a supply trough when the arm is in its vertical position. After swinging through a small angle, the ball is ejected, by a short blast of air, into a funnel under the bottom end of which is positioned the nail head previously tinned and coated with flux. The nails are held vertically in a slide, movement of which is synchronised with the movement of the arm.

Description

Vorrichtung zum Vereinzeln und Aufbringen von sehr kleinen Kugeln, nämlich Lötperlen, auf ein Werkstück Zum Kontaktieren von kleinen elektrischen Bauteilen, z.B.Device for separating and applying very small balls, namely solder balls, on a workpiece For contacting small electrical components, e.g.

von Schwingquarzen, Chips oder integrierten Schaltkreisen, dienen u.a. sogenannte Nagelkorfdrähte. Diese Nagelkopfdrähte besitzen einen in Form eines Nagels angestauchten Kopf, Das Verbinden des Nagelkopfdrahtes mit dem Bauteil erfolgt-durch Weichlöten. Vor dem Kontaktieren wird die Kopffläche des Nagelkopfes verzinnt. Zunächst wird die Kontaktfläche des Nagelkopfes des Nagelkopfdrahtes mit einem Flußmittel überzogen und sodann eine dosierte Zinnrnenge in Form einer Lötzinnkugel aufgelegt. Durch Aufschmelzen der Lötperle wird letztlich der Nagelkopf mit der genau bemessenen Zinnmenge überzogen.of quartz crystals, chips or integrated circuits including so-called nail corpus wires. These nail head wires have a shape of a Nail's upset head, the nail head wire is connected to the component Soft soldering. Before making contact, the head surface of the nail head is tinned. First becomes the contact surface of the nail head of the nail head wire with a flux coated and then applied a dosed amount of tin in the form of a solder ball. By melting the solder bead, the nail head with the precisely measured Amount of tin plated.

Die Handhabung derartig kleiner Lötzinnkugeln ist recht schwierig; sie lassen sich mit der Pinzette schlecht greifen. hinzu kommt der Nachteil, daß sich die kleinen, weniger als 0,3 mm im Durchmesser betragenden Itötzinnkugeln schnell mit einer Oxydhaut überziehen. Diese iiötzinnkugeln besitzen nunmehr eine elektrostatische Eigenschaft. Beim Annähern eines #reifwerkzeuges weichen die Kügelchen aus, so daß der Zugriff sehr erschwert ist.Handling such small solder balls is quite difficult; they are difficult to grip with tweezers. there is also the disadvantage that the small tin balls, which are less than 0.3 mm in diameter, move quickly cover with an oxide skin. These tin balls now have an electrostatic Characteristic. When a # hooping tool approaches, the balls give way, so that access is very difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Auflegen von Lötzinnkügelchen auf die zu verzinnende fläche eines Nagelkopfdrahtes zu schaffen. Die Vorrichtung soll so beschaffen sein, daß sie eine Lötzinnkugel aus einer gehäuften Kugelmenge herausgreift und aneinem definierten Ort ablegt. Genuß der Erfindung besteht eine solche Vorrichtung aus einer eine Vielzahl von Kugeln enthaltenden Vorratsschale und einer von der Vorratsschale zu einem Kugelablagekäfig schwenkbaren, mit einem Rüssel verbundenen Düse, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der aufzunehmenden Kugel ist, wobei der Kugelablagekäfig in einem, über einem Nagelkopf eines Nagelkopfdrahtes angeordneten Abgabetrichter mündet.The invention is based on the object of a device for separating and placing solder balls on the surface of a nail head wire to be tinned to accomplish. The device should be designed to hold a solder ball picks out from a heaped set of balls and places it in a defined location. According to the invention, such a device consists of a plurality of Balls containing storage bowl and one of the storage bowl to a ball-bearing cage pivotable, with a nozzle connected to a nozzle, the diameter of which is smaller than the diameter of the ball to be picked up, the ball bearing cage in a dispensing funnel arranged over a nail head of a nail head wire flows out.

Mittels dieser nach der Erfindung gebildeten Vorrichtung ist es möglich, eine einzelne nahezu beliebig kleine Kugel aus einer in einer Vorratsschale gehäuften Kugelmenge heraus zu greifen. Bedingt-dadurch, daß die Düsenmündung einen kleineren Durchnesser besitzt als der Durchmesser der aufzugreifenden Kugel, wird beim Heranführen der Düse an die Kugelmenge und beim Anlegen eines Vakuums an die Düse nun eine Kugel aus der Menge herausgegriffen. Diese von der Düse aufgenommene Kugel verschließt nunmehr die Düsenmündung. Mittels des Rüssels wird die aufgenommende Ku#gel zum Kugelablagekäfig geschwenkt Durch Abschalten des Vakuums und Anlegen eines geringfügigen Uberdruckes an die Düse wird nunmehr die Kugel von der Düsenmündung abgestoßen und in den Kugelauffangkäfig gestoßen. Die freie Kugel gelangt in den Abgabetrichter und somit auf die Lötfläche eines Nagelkopfdrahtes. An der mit einer Lötpaste überzogenen Lötfläche des Nagelkopfdrahtes haftet die Kugel; sie kann jetzt in einem weiteren Arbeitsschritt - wie an sich bekannt - aufgeschmolzen werden.By means of this device formed according to the invention, it is possible a single ball of almost any size from one heaped in a storage bowl To grab the amount of balls. Due to the fact that the nozzle mouth has a smaller one Diameter is greater than the diameter of the ball to be picked up when it is approached the nozzle to the amount of balls and when a vacuum is applied to the nozzle now a ball picked from the crowd. This ball taken up by the nozzle closes now the nozzle mouth. By means of the proboscis, the ball that is picked up becomes a Ball storage cage swiveled By switching off the vacuum and applying a slight Excessive pressure on the nozzle, the ball is now repelled from the nozzle orifice and pushed into the ball catch cage. The free ball ends up in the dispensing funnel and thus onto the soldering surface of a nail head wire. On the one coated with solder paste Soldering surface of the nail head wire sticks the ball; she can now in another Work step - as known per se - be melted.

Für eine selbsttätige Kugelaufnahme urd Ablage durch die Düse des Rüssels ist es erforderlich, daß die jeweiligen Orte der Kugelaufnahme und Ablage unveränderlich sind. Zu diesem Zweck ist gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung die Vorratsschale in Form eines, eine Senke aufweisenden keilförmigen Schlitzes gebildet. Die in diesem Schlitz abgelegten Kugeln haben das Bestreben, die tiefste Lage in ihrer Bettung einzunehmen. Die Steuerung des Rüssels bzw. der Düse erfolgt derart, daß beim Aufnehmen einer Kugel die Düse senkrecht über dem Scheitel der Senke steht. Dadurch wird das Aufnehmen der Kugel aus der Xugelmenge wesentlich erleichtert.For automatic ball pick-up and storage through the nozzle of the Proboscis, it is necessary that the respective places of the ball receptacle and storage are immutable. To this end, according to an additional feature of the invention the storage bowl in the form of a wedge-shaped slot having a depression educated. The balls deposited in this slot tend to be the deepest Position in their bedding. The trunk or the nozzle is controlled such that when a ball is picked up, the nozzle is perpendicular to the apex of the Sink stands. This will make the recording of the sphere from the Xugel set much easier.

Wird eine Kugel aus der Tieflage der Senke entnommen, so gleiten die übrigen Kugeln nach, wobei eine Kugel sich wiederum in den Scheitelpunkt der Senke legt. Der Rüssel der Vorrichtung ist über Umschaltventile mit einem Luftunterdruck- und einem Luftüberdruckerzeuger verbunden. Die Steuerung und Bewegung des Rüssels sowie der Luftüberdruck- und Luftunterventile erfolgt automatisch mittels an sich bekannter elektrischer oder pneumatischer Steerorgane. Vorteilhaft ist der Kugelablagekäfig mit einem siebartigen Mantel ausgerüstet-, wobei die Weite der Siebmaschen kleiner als der Durchmesser der Kugel ist. Durch diese Ausbildung des Kugelablagekäfigs soll gewährleistet werden, daß einerseits die Luft frei entweichen kann, jedoch andererseits beim Abblasen der Kugel von der Düse ein Herausblasen der Kugel aus dem Kugelablagekäfig vermieden wird. Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist unter der Mündung des Abgabetrichters eine die Nagelkopfdrähte aufnehmende, im Takt der Rüsselbewegung betätigbarer Transportschlitten angeordnet. Mit jeder Greifbewegung des Rüssels wird gleichzeitig der Transportschlitten um einen Schritt weiterbefördert. Bei jedem Schritt des Transportschlittens gelangt ein neuer, mit einer Lötzinnkugel zu belegender Nagelkopfdraht unter die Mündung des Abgabetrichters.If a ball is removed from the lower position of the depression, the slide remaining balls after, whereby one ball is in turn in the vertex of the depression lays. The trunk of the device is via switching valves with an air vacuum and connected to a positive air pressure generator. The control and movement of the trunk as well as the air overpressure and air subvalves takes place automatically by means of itself known electric or pneumatic steering organs. The ball rest cage is advantageous Equipped with a sieve-like coat, the width of the sieve mesh being smaller than is the diameter of the sphere. This design of the ball storage cage it should be ensured that on the one hand the air can escape freely, however on the other hand, when the ball is blown off the nozzle, the ball is blown out the ball storage cage is avoided. According to an additional feature of the invention is under the mouth of the dispensing funnel a nail head wire receiving, arranged in the cycle of the trunk movement actuatable transport slide. With everyone The gripping movement of the trunk becomes the transport slide by one step at the same time promoted. With every step of the transport sledge, a new one arrives a solder ball to be covered nail head wire under the mouth of the dispensing funnel.

In den Zeichnungen ist die Funktion und der Aufbau einer Vorrichtung zum Vereinzeln und Ablegen von sehr kleinen Lötsinnkugeln, nämlich Lötperlen, auf den Kopf eines Nagelkopfdrahtes dargestellt. In the drawings is the function and structure of a device for separating and storing very small solder balls, namely solder beads the head of a nail head wire shown.

Gemäß Figur 1 besteht die Kugelaufnahme 1 aus einer Vorratsschale 2, in der eine Vielzahl von Lötzinnkugeln.3 eingelagert sind. An einem in Pfeilrichtung 6 um nahezu 300 Grad schwenkbaren Rüssel 4 ist eine Düse 5 befestigt, die in einer Stellung A des Rüssels senkrecht über dem Scheitelpunkt S der Vorratsschale 2 steht. Wird an den Rüssel ein Vakuum angelegt, so wird die im Scheitelpunkt S befindliche Kugel von der Düse angesaugt. Der Düsendurchmesser ist um annähernd 0,1 mm kleiner als der Durchmesser der Kugel. Die angesaugte Kugel verschließt somit die Saugleitung, ohne sich an der Düsenmündung zu verklemmen. Durch einen hier nur schematisch angedeuteten Antrieb 9 wird der Rüssel 4 in Richtung des Pfeiles 6 in die Anschlagstellung 3 geschwenkt. In dieser Stellung ragt die Düse 5 mit der angesaugten Kugel 7 in einen Auffangkorb 8. Der Auffangkorb besitzt einen siebförmigen Mantel 10, dessen Siebmaschen eine geringere Weite aufweisen, als der Durchmesser der Kugel beträgt. Der Auffangkorb ummantelt einen Abgabetrichter li, dessen mittige Bohrung 12 geringfügig - z.B. 0,05 mm - größer ist als die Lötzinnkugel 7. In der Stellung B wird das Vakuum von der Düse genommen und ein -kurzer Luftüberdruckimpuis an den Rüssel gelegt. Dadurch wird die Kugel 7 von der Düse 5 gestoßen; sie gelangt somit in den Abgabetrichter 11 bzw. in die Bohrung 12. Nach dem Ablegen der Lötzinnkugel schwenkt der Rüssel 4 in die Ausgangslage A zurück. Der dargestellte Vorgang wiederholt sich nunmehr. Unter der Kugelablage ist ein Schlitten 13 gelagert, auf dem Nagelkopfdrähte 14, 14' senkrecht stehend gehalten sind. Die Köpfe 15 der Nagelkopfdrähte sind mit einem Flußmittel 16 beschichtet. Der Schlitten ist in einer Führung 17 gleitbeweglich geführt. Der Vorschub des Schlittens erfolgt taktweise mit einer Schwenkbewegung des Rüssels, und zwar in einem konstanten Teilungsmaß T in Richtung des Pfeiles 18. Mit jedem Vorschubschritt des Schlittens gelangt ein weiterer Nagelkopfdraht unter die Mündung 12' des Abgabetrichters. Die durch die Bohrung 12 des Abgabetrichters fallende Lötzinnkugel gelangt auf die mit einer Lötpaste 16 überzogene Fläche 15 des Nagelkopfdrahtes und haftet dort -wie bei 19 gezeigt. In einer nachfolgenden - hier nicht gezeigten - Station wird die Lötkugel mittels Wärmestrahlung aufgeschmolzen; dabei benetzt das Lötzinn den Nagelkopf. Die Bewegung des Rüssels erfolgt vorzugsweise mittels eines pneumatisch arbeitenden Motors 9 5 der über Ventile 20, 20' hin- und herschwenkbar Ist. Das Aufnehmen und Abwerfen der Kugel mittels Saug- bzw. Druckluft erfolgt ebenfalls selbsttätig, und zwar durch von einer an sich bekannten Relaissteuerung betätigbaren Ventile 21, 21', die mit einer Über- bzw. Unterdruckleitung 22, 22' verbmlden sind. According to Figure 1, the ball seat 1 consists of a storage tray 2, in which a large number of solder balls. 3 are embedded. On one in the direction of the arrow 6 by almost 300 degrees pivotable trunk 4, a nozzle 5 is attached, which in a Position A of the trunk is perpendicular to the vertex S of the storage bowl 2. If a vacuum is applied to the trunk, so will the one in the vertex S is sucked in by the nozzle. The nozzle diameter is approximately 0.1 mm smaller than the diameter of the sphere. The sucked in ball thus closes the suction line without jamming at the nozzle mouth. Only by one here schematically indicated drive 9, the trunk 4 in the direction of arrow 6 in the stop position 3 is pivoted. In this position, the nozzle 5 protrudes with the suctioned Ball 7 in a collecting basket 8. The collecting basket has a sieve-shaped jacket 10, whose screen meshes have a smaller width than the diameter of the ball amounts to. The collecting basket encases a dispensing funnel left, its central hole 12 is slightly - e.g. 0.05 mm - larger than the solder ball 7. In the position B the vacuum is released from the nozzle and a short air pressure pulse is applied to the Trunk laid. This pushes the ball 7 from the nozzle 5; she thus arrives into the dispensing funnel 11 or into the bore 12. After the solder ball has been deposited the trunk 4 pivots back into the starting position A. The process shown is repeated yourself now. A carriage 13 is mounted under the ball rest, on which nail head wires 14, 14 'are held upright. The heads 15 of the nail head wires are with a flux 16 coated. The carriage can slide in a guide 17 guided. The slide is advanced in cycles with a swivel movement of the trunk, in a constant pitch T in the direction of the arrow 18. An additional nail head wire arrives with each advance step of the carriage under the mouth 12 'of the dispensing funnel. The through the bore 12 of the dispensing funnel Falling solder ball reaches the surface 15 coated with a solder paste 16 of the nail head wire and adheres there - as shown at 19. In a subsequent - Station not shown here - the solder ball is melted by means of thermal radiation; the solder wets the nail head. The trunk is preferably moved by means of a pneumatic working engine 9 5 of the valves 20, 20 'can be pivoted back and forth. Picking up and dropping the ball using Suction or compressed air also takes place automatically, namely by from one known relay control actuated valves 21, 21 ', which with an over- or vacuum line 22, 22 'are connected.

Figur 2 zeigt die Ausbildung der Vorratsschale. Die Vorratsschale 2 ist vorteilhaft als muldenförmiger Einschnitt 23 mit im wesentlichen keilförmiger Querschnittsform gebildet. Durch diese Formgebung wird bewerkstelligt, daß sich bei der Entnahme einer Kugel 3 stets eine weitere Kugel 3' in die Scheitellage S der Mulde nachschiebt.Figure 2 shows the design of the storage tray. The storage bowl 2 is advantageous as a trough-shaped incision 23 with a substantially wedge-shaped Cross-sectional shape formed. This shape is achieved that when removing a ball 3, always move another ball 3 'into the apex position S. the trough pushes in.

Eine im Scheitel S errichtete Senkrechte 24 fluchtet mit der Rohrschraube 4' des Rüssels 4 in seiner Stellung A.A vertical 24 erected in the vertex S is aligned with the pipe screw 4 'of the trunk 4 in its position A.

5 Patentansprüche 2 Figuren5 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Device for separating and applying very small balls, especially solder balls, on a workpiece, namely on the Soldering surfaces of a nail head wire, by the fact that they from one, a plurality of solder balls (3) containing supply tray (2) and one from the storage bowl to a ball storage cage (8) pivotable, with a trunk (4) connected nozzle (5), the diameter of which is smaller than the diameter of the ball to be picked up, the ball bearing cage in one, the ball passage permitting dispensing funnel (11) opens.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the supply bowl (2) is in the form of a wedge-shaped, having a depression Slit is formed.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that in each case one solder bead can be created by applying a vacuum to the nozzle (5) from the storage container.> can be removed and by swiveling the trunk (4) enters the dispensing funnel and by applying positive pressure to the nozzle (5) can be repelled by this.

4. Vorrichtwlg according to claims 1 to 3, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the ball storage cage (8) has a sieve-like jacket, wherein the width of the sieve mesh (10) is smaller than the diameter of the ball (3).

5. Device according to claims 1 to 4, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that under the Munaung (12 ') of the ball passage from the discharge funnel (11) a nail head wires (14, 14 ') which can be operated in time with the movement of the trunk -Transport device (13, 17) is arranged.