DE69210441T2

DE69210441T2 - Vorrichtung zur Halterung und Positionierung von elektronischen Chips

Info

Publication number: DE69210441T2
Application number: DE69210441T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Ujiie; Kazuya C O Limited C Yasuraoka
Original assignee: Matsumoto Giken Co Ltd
Current assignee: Matsumoto Giken Co Ltd
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2012-02-08
Also published as: EP0500246B1; EP0500246A1; US5282659A; DE69210441D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteils auf einem Chip.
Elektronische Chip-Bauteile, die in der Oberflächenmontage weit verbreitet sind, werden dem Benutzer mit einem gespulten Basisband geliefert, das Rezesse übereinstimmender Größe aufweist, um die einzelnen Bauteile aufzunehmen, die in gleichen Abständen entlang der Länge des Basisbandes vorgesehen sind und die mit einem lösbaren Abdeckband bedeckt sind.
Eine Montagevorrichtung, die solche Bauteilchips verwendet, die in den Montagerezessen auf einem Band zur verfügung gestellt werden, weist ein Luftzylinder-getriebenes Zahnrad auf, dessen Zähne in die Perforationen des Basisbandes greifen, um das Band vorwärts zu schieben, und eine Aufnahmespule, die intermittierend von einem Luftzylinder angetrieben wird, um das Abdeckband von dem Basisband zu entfernen, so daß ein Chip nach dem anderen in die gewünschte Position gesetzt wird.
Eine Düse, die mit einer vakuumquelle verbunden ist, saugt den freigelegten Chip in Position, um ihn aus dem Montagerezeß herauszunehmen, wobei dann die so entfernten Düse und Chip beide zusammen verbunden in die gewünschte Position auf einer gedruckten Schaltkarte getragen werden.
Bauteil-Chips dieser Art weisen Anschlüsse an vorgegebenen Stellen ihrer Gehäuse auf, um eine Verbindung mit externen Stromkreisen aufzubauen. Um eine elektrische Verbindung mit dem gedruckten Muster auf einer Schaltkarte aufzubauen, muß deshalb jeder Chip in Übereinstimmung damit ausgerichtet sein. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, weisen die (Spann)Futter nach dem U.S.-Patent Nr. 4,135,630 und dem japanischen vorläufigen Gebrauchsmuster, Veröffentlichungsnummer 78288 aus 1987, an der Spitze einer Düse einen Chippositions- Korrigierer auf, der die Richtung und die Position eines Chips, der davon angesaugt worden ist, über einen vorgegebenen Winkel im Hinblick auf die Referenzposition der Düse justiert.
Fig. 15 zeigt ein Beispiel der gerade erwähnten Spannfutter, das eine vertikal bewegliche Saugdüse A, die in der Mitte und von vier justierbaren Backen D umgeben, die drehbar auf einem Drehgelenk B angeordnet und von einer externen Antriebseinheit C angetrieben werden, angeordnet ist.
Wenn die Saugdüse A mit einem Chip in Kontakt gebracht wird, der von den Spitzen der aufgeweiteten Backen D (wie durch die strich-doppelpunktierte Linie in der Figur angedeutet ist) umgeben ist, zieht sie den Chip an deren Spitze. Die Spitzen der Backen D treten dann mit dem in die Saugdüse A gesaugten Chip in Kontakt, wenn sie mittels der Antriebseinheit C dorthin gedreht sind, worauf die Lage des Chips in Übereinstimmung mit der Position und Ausrichtung der Backen D verändert wird. Die Justierung der Chiphaltung entsprechend der von den Backen D bestimmten Position und Ausrichtung erlaubt das Positionieren jeden Chips in genauer Übereinstimmug mit dem Schaltungsmuster, das auf die Karte gedruckt ist.
Da sich nun die Backen D um die Drehgelenke B drehen, wenn sie einen Chip erfassen, bewegt sich die Saugdüse A unvermeidlich in axialer Richtung. Auflerdem verursacht der große Abstand zwischen den Spitzen der Backen und den Drehgelenken, auf denen sie sich drehen, ein beträchtliches Spiel an den Aufnahmespitzen der Backen. Eine derartige axiale Bewegung bzw. ein derartiges axiales Spiel machen das Halten von Bauteilchips ultrakleiner Größe in der Größenordnung von einem Quadratmillimeter und die Korrektur ihrer Position und Ausrichtung extrem schwierig.
Ein weiteres Beispiel für ein Futter zum Positionieren eines elektronischen Bauteils ist in EP-A 0 235 047 offenbart.
Ein Ziel dieser Erfindung ist es, ein verbessertes Futter zur verfügung zu stellen, das die Backen öffnet und schließt, um einen Bauteilchip zu halten, ohne darauf eine Drehbewegung zu übertragen.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Futter zu schaffen, das vier Seiten eines Bauteilchips, der von einer Saugdüse in Position gehalten wird, wobei die Backen genau radial und parallel zur Oberfläche der Bodenplatte geführt werden, hält und die Mitte des Bauteilchips mit der Achse der Saugdüse ausrichtet, indem die gegenüberliegenden Backen um einen gleichen Abstand durch Justieren der Verbindungsstücke bewegt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Futter zu schaffen, das einen Bauteilchip extrem kleiner Größe, wie 0,5 mm mal 1,0 mm mal 0,5 mm in Breite, Länge und Dicke, in der gewünschten Position auf einer gedruckten Schaltkarte genau zu plazieren, wobei seine Mitte exakt an der Achse der Saugdüse ausgerichtet wird.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Futter zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, den Kopfabschnitt schnell zu bewegen und plötzlich anzuhalten, wenn die Position eines Bauteilchips aufgrund des verringerten Trägheitsmoments des Kopfabschnittes geändert wird, was aus der koaxialen Anordnung der Antriebseinheit und anderer schwererer Komponententeile mit der Saugdüse resultiert.
Nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip einen Kopfabschnitt und einen Grundabschnitt über dem Kopfabschnitt; wobei der Kopfabschnitt ein Kopfgehäuse umfaßt, das eine in axialer Richtung bewegliche Saugdüse zum Halten des Bauteils auf einem Chip durch Saugen in dessen Mitte, wenigstens vier Backen, die, an einer Grundplatte des Kopfgehäuses befestigt, symmetrisch um die Achse der Saugdüse angeordnet und so ausgebildet sind, daß sie sich radial bezüglich der Achse und parallel zur Oberfläche der Grundplatte bewegen, Verbindungen zum Kuppeln jedes Paares einander gegenüberliegender Backen miteinander, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Achse angeordnet sind, elastische Mittel zum Drücken der Backen in Richtung auf die Achse zu und Bewegungsumwandlungsmittel aufnimmt, um die Backen radial durch die Wirkung erster Antriebsmittel zu bewegen; und wobei der Grundabschnitt die ersten Antriebsmittel zur Ausführung der radialen Bewegung in Richtung auf die Achse der Saugdüse und zweite Antriebsmittel aufnimmt, um die Saugdüse entlang der Richtung der Achse zu bewegen.
In den begleitenden Zeichnungen ist bzw. zeigt:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer automatischen Montagevorrichtung, die ein Futter entsprechend dieser Erfindung verwendet;
Fig. 2 eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Bauteilchip-Zuführers zeigt;
Fig. 3 eine Anordnung, die ein in dem Zuführer aus Fig. 2 verwendetes Klinkenrad enthält;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Bauteilchip-Zuführerbandes in (a) und (b);
Fig. 5 schematisch Bewegungen desselben Bauteilchip-Zuführers in (I) und (II);
Fig. 6 eine Vorderansicht eines Beispiels einer Grundplatte, auf der ein Futter angebracht ist;
Fig. 7 eine Unteransicht der gleichen Grundplatte;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Luftzylinders;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Futters zum Anbringen von Bauteilchips nach dieser Erfindung;
Fig. 10 eine Draufsicht, die die Struktur der Kopfabschnitts des gleichen Futters zeigt;
Fig. 11 ein Querschnitt, der den Kopfabschnitt aus Fig. 10 zeigt, wobei die daran angebrachten Backen offengehalten sind;
Fig. 12 schematisch die Bewegungen des gleichen Futters in (I) bis (IV);
Fig. 13 Querschnitte einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, wobei deren Backen in (a) und (b) geschlossen und geöffnet sind;
Fig. 14 Querschnitte noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, wobei deren Backen in (a) und (b) geschlossen und geöffnet sind;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Futters zum Anbringen von Bauteilchips.
Eine unten angeführte detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung sollte nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gelesen werden.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer automatischen elektronischen Schaltungs-Montagevorrichtung, die für die Verwendung mit einem Futter entsprechend der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Bezugszeichen 1 bezeichnet in der Figur einen Bauteilchip-Zuführer, der später beschrieben werden soll. Die Anzahl der angebrachten Chip-Zuführer 1 ist gleich der Anzahl der Arten von Bauteilchips, die in der Schaltung verwendet werden sollen. Das Futter 2 kann mittels einer über eine Basisplatte 100 verbundenen Antriebseinheit 3 zweidimensionale (X-Y) Bewegungen ausführen.
Diese Maschine ist dafür entworfen, eine von einem Zuführbandförderer 6 zugeführte gedruckte Schaltkarte am entsprechenden Platz zu befestigen und erforderliche elektronische Bauteile in Übereinstimmung mit den Anweisungen, die von einem über ein Steuerpult 5 eingegebenen Lehrpogramm erteilt werden, darauf anzubringen.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines zuvor erwähnten Bauteilchips-Zuführers. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Grundplatte, die eine nicht gezeigte Spulenklammer trägt, um eine Spule eines Bauteilchip-Zuführerbands an deren oberen linken Ende zu unterstützen, und eine Kupplung 14, die in eine Luftbetriebene Kupplung 13 einer automatischen Montagevorrichtung 12 am entgegengesetzten Ende greift.
Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Schieber, der parallel zur Grundplatte 10 bewegt werden kann, wobei er immer von einer Feder 16, deren Ende an der Grundplatte 10 befestigt ist, in eine Richtung (nach links in der Figur) gedrängt wird, und der in seiner Mitte mit einem Fenster 17 versehen ist. Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Luftzylinderblock, der auf der Grundplatte 10 befestigt ist, um den Schieber 15 zu veranlassen, durch das darin vorgesehene Fenster 17 zu gleiten, oder den Schieber 15 zu führen, sich relativ zur Grundplatte 10 zu bewegen.
Der Luftzylinderblock 18 weist eine Positionierschraube 19, die das Fenster 17 des Gleiters 15 an dessen rückwärtigem Ende berührt, und einen zylinderraum 20 zur Unterbringung des Kolbens in der Mitte auf. Wenn Luft zugeführt wird, drängt der Kolben 21 eine Kolbenstange 22 heraus, um auf eine Sperrklinke 25 zu drücken, die mit dem vorderen Ende 17a des Fensters 17 des Schiebers 15 in Kontakt gehalten und von einer Feder 23 gegen ein Sperrad 26 auf den Kolben zu gedrängt wird.
Das Klinken- oder Sperrad 26 ist drehbar auf einer Drehwelle 30 am vorderen Ende des Schiebers 15 angebracht, und zwar mit Zähnen 26a, deren Profil aus einer leicht schrägen und einer im wesentlichen vertikalen Fläche besteht, sowie mit Vorsprüngen 26b, die in die Führungsperforationen in dem Bauteilchip-Zuführband 60, das um die Peripherie davon vorgesehen ist, eingreifen. Die Zähne 26a drehen, in einen Zuführ greifer 28 eingreifend, der drehbar auf einer Drehwelle 27 auf der Grundplatte 10 angebracht und immer von einer Feder 29 zu dem Sperrad 26 hin gedrängt wird, das Sperrad 26 um einen Abstand, der dem Hub des Kolbens 21 in Richtung des Pfeils A entspricht, wenn der Schieber 15 in der Figur nach links zurückgezogen wird. Eine Bandführungsspule 32a ist an der Drehwelle 30 des Sperrads 26 mit einem Sicherungsstift 31, wie in Fig. 3 gezeigt, befestigt.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 31 einen Kniehebelarm, der drehbar auf einer Welle 31a auf der Grundplatte 10 gelagert ist, wobei ein Schlitz an dessen einem Ende an einem an dem Schieber 15 befestigten Stift 32 angreift und das andere Ende mit einer Einweg-Konstant-Drehmoment-Reibungskupplung 35 auf einer Aufnahmespule 34 über eine Stange 33 verbunden ist. Ein Drehungsbegrenzungsarm 36, der an der Einweg-Konstant-Drehmoment-Reibungskupplung 35 befestigt ist, begrenzt den Drehwinkel des Kniehebelarms 31 an einem Stift 38 auf einem an der Grundplatte befestigten Drehanschlag 37 und bringt dadurch die Länge des Rückhubs des Schiebers 15 in Übereinstimmung mit dem Abstand/der Teilung benachbarter von dem Förderband transportierter Bauteilchips.
Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Ventilkörper, der an einem Arm 41 angreift, der sich bewegt, wenn sich der Kopf eines Futters 2 (in Fig. 1 gezeigt) bewegt. Wenn sich das Futter 2 zurückzieht, bewegt eine Feder 42 den Arm 41 um eine Welle 41a, um eine Antriebsstange 43 nach unten zu drücken, wie dies durch die strichpunktierte Linie angedeutet wird. Als Konsequenz daraus schneidet der Ventilkörper 40 die Verbindung mit einer Luftversorgungsquelle durch ein Rohr 49 ab, während er eine Zylinderkammer 20 in Verbindung mit der Umgebung bzw. Atmospäre bringt. Wenn sich das Futter 2 nach vorn bewegt, um den Arm 41 (wie von der durchgezogenen Linie angedeutet) nach vorn zu drücken, zieht eine Feder 40b die Betätigungsstange 43 nach oben, um die Verbindung mit der Umgebung abzuschneiden, während sie die Luftversorgungsquelle mit der Zylinderkammer 20 in Verbindung bringt.
Bezugszeichen 50 bezeichnet ein Element zum Zurückfalten des Abdeckbandes, das hinter dem Punkt in der Figur oder auf der linken Seite desselben vorgesehen ist, wo eine Saugdüse 151 des Futters 2 herunterkommt.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Bauteilchips, der in auf einem Trageband vorgesehenen Rezessen eingeschlossen ist. Bezugszeichen 60 bezeichnet ein Basisband, das gleichmäßig beabstandete Führungsperforationen 61 auf seiner einen Seite und gleichmäßig beabstandete Rezesse 63 zur Aufnahme von Chip elektronischen Elementen 62 in der Mitte aufweist. Bezugszeichen 64 bezeichnet ein lösbares Abdeckband zum Abdecken eines jeden Rezesses 63 von oben, das an beiden Seiten des Basisbandes 60 befestigt ist.
Bei dem eben beschriebenen Bauteilchipzuführer ist ein elektronische Chipelemente tragendes aufgespultes Band auf einer nicht gezeigten Spulenkonsole angebracht, und sein führendes Ende wird entlang einer Führung zur Spule 32 herausgezogen, wobei das Basisband 60 nach unten weist, die Perforationen 61 im Basisband 60 mit einem Stift 26b in Verbindung gebracht sind und das Abdeckband 64 von dem Rückfaltelement 50 nach oben zurückgefaltet und auf der Aufnahmespule 34 positioniert ist.
Wenn die Grundplatte 10 durch Einführen ihrer Verbindungsvorsprünge 52 in passende Löchern 53 in der Montagevorrichtung 12 in Position gebracht worden ist, wird durch die Verbindungsstücke 13 und 14 Luft zugeführt.
Wenn das Futter 2, das später beschrieben werden soll, sich dann bewegt, um auf den Arm 41 zu drücken, öffnet sich der Ventilkörper 40, um die Luft in die Zylinderkammer 20 zu schicken, wodurch sich der Kolben 21 in Richtung auf das Sperrad 26 zu bewegt (auf der rechten Seite in der Figur). Der von der Kolbenstange 22 geschobene Schieber 15 bewegt sich relativ zur Grundplatte 10 in der Figur nach rechts. Selbst wenn das Sperrad 26 mit dem Zuführgreifer 28 bei diesem Schiebevorgang in Berührung kommt, verhindert die Sperrklinke 25, die mittels der Stange 22 gegen das Sperrad 26 gedrückt wird, dessen Drehung. Zur selben Zeit dreht sich auch der Kniehebel 31a (wie durch den Pfeil B angedeutet wird) um die Welle 31a, wenn sich der Schieber 15 bewegt. Dann dreht die Einweg-Konstant-Drehmoment-Reibungskupplung 35 die Aufnahmespule 34 in Richtung des Pfeils C, wodurch die Spule 34 das Abdeckband 64 in einer Länge aufnimmt, die der Länge des Basisbandes 60 entspricht, die durch die Bewegung des Schiebers 15 (wie bei (I) in Fig. 5 gezeigt) herausgezogen wird. Wenn der Kolben 21 die obere Totpunktlage erreicht, beendet der Schieber 15 die Bewegung zur Vervollständigung der Zufuhr eines Abstandes des Bandes oder eines davon getragenen Bauteilchips. Der Bauteilchip 62 in einem Rezeß 63 auf dem Basisband 60 wird dann zur Entfernung durch eine Saugdüse 151 auf der Montagemaschine freigegeben.
Wenn sich das Futter von dem Arm 41 zurückzieht, nachdem der Bauteilchip von der Spitze der Saugdüse 151 aufgenommen worden ist, bewegt die Feder 42 den Arm 41 in die in der Figur von der strichpunktierten Linie angezeigte Position, wodurch der Ventilkörper 40 die Luftzufuhr zur Zylinderkammer abschneidet, während er die Zylinderkammer 20 mit der Umgebung in Verbindung bringt. Dann zieht die Feder 16 den Schieber 15 in Richtung der Aufnahmespule 34 (auf der linken Seite in der Figur) zurück, und der Gleiter 15 drückt den Kolben 21 damit wieder unter Berührung damit in die untere mittlere Totpunktlage.
Die Feder 23 drückt die Sperrklinke 25 hilfsweise gegen das Sperrad 26. Weil die Zylinderkammer 20 mit der Umgebung in Verbindung steht, wenn der Zuführgreifer 28 das Sperrad 26 in Richtung des Pfeils A dreht, ist es der Stange 22 möglich, sich frei zu bewegen mit dem Ergebnis, daß die Sperrklinke 25 weiterhin nicht in die Zähne des Sperrads 26 greift. Folglich dreht der Zuführgreifer 28 das Sperrad 26 in der Aufnahmerichtung des Bandes (angezeigt durch den Pfeil A), wie bei (II) in Fig. 5 gezeigt ist. Obwohl der sich zurückziehende Schieber 15 den Kniehebelarm 31 in diesem Vorgang ebenfalls dreht, dreht sich die Aufnahmespule 34 nicht in entgegengesetzter Richtung, weil sie mit der Stange 33 über die Einweg- Konstant-Drehmoment-Reibungs kupplung 35 verbunden ist.
Obwohl bei dem Freigabevorgang davon die Beschleunigungskraft darauf wirkt, springt der Bauteilchip nicht aus dem Basisband heraus, selbst wenn die Zufuhr mit hoher Geschwindigkeit geschieht, weil sein vorderes und hinteres Ende von den Wänden des Rezesses, der darauf vorgesehen ist, gehalten wird.
Während der Ventilkörper 40 bei dieser bevorzugten Ausführungsform mechanisch mittels des Futters betätigt wird, kann offensichtlich ein ähnliches Ergebnis durch die Verwendung eines Magnetventils, das entsprechend der Bewegung der Saugdüse 151 angetrieben wird, die mittels eines Begrenzungsschalters festgestellt wird, erzielt werden.
Fig. 6 und 7 zeigen ein Beispiel für eine Antriebseinheit des Futters, das noch beschrieben werden soll. Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Bais bzw. Grundplatte, die an der Antriebseinheit 3 der automatischen Montagevorrichtung so befestigt ist, daß sie zweidimensionale Bewegungen zuläßt. Unter der Grundplatte 100 ist ein Luftzylinder 101 vorgesehen, in dem sich zwei Kolben hin- und herbewegen. Während eine Kolbenstange 102 mit der Grundplatte 100 verbunden ist, ist die andere Kolbenstange 103 mit einer Riemenscheibe 104 verbunden, die ihrerseits mit einem äußeren Zylinder 133 des später zu beschreibenden Futters mittels eines Gurtes 105 verbunden ist.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel des Luftzylinders zum Antrieb der Riemenscheibe 104. Der Zylinder 101 ist mittels einer Trennwand 111 in der Mitte in zwei Zylinderkammern 113 und 114 aufgeteilt. Luftführungen 115a, 115b, 116a und 116b sind vorgesehen, um jede der Zylinderkammern 113 und 114 individuell mit Luft zu versorgen. Die Zylinderkammern 113 bzw. 114 beherbergen jeweils die Kolben 117 bzw. 118. Während eine Antriebsriemenscheibe 104 über ein Drehelement 120 mit einer mit dem Kolben 117 verbundenen Stange 119 verbunden ist, ist die Grundplatte 100 über ein Drehelement 122 mit einer mit dem anderen Kolben 118 verbundenen Stange 121 verbunden.
Die Hübe der Kolben 117 und 118 sind so eingestellt, daß der äußere Zylinder 133 zu dem Bezugspunkt bewegt wird, wenn beide Kolben 117 und 118 zu der Trennwand 111 gezogen werden, zu dem Punkt 90 Grad entfernt von dem Bezugspunkt, wenn der Kolben 117 herausgedrückt ist, und zu dem Punkt 180 Grad entfernt von dem Bezugspunkt, wenn beide Kolben 117 und 118 herausgedrückt sind. Dies gestattet die Auswahl der Position des Bauteilchips an der Spitze der Saugdüse 151 in einer Ebene aus dem Bezugspunkt heraus, und zwar 90 (oder 270) Grad von dem Bezugspunkt weg und 180 von dem Bezugspunkt weg.
Fig. 9 zeigt ein Futter, das das Prinzip dieser Erfindung verkörpert. Bezugszeichen 130 bezeichnet einen inneren Zylinder, dessen oberes Ende an der Grundplatte 100 angebracht ist. Der innere Zylinder 130 nimmt einen ersten Kolben 135, der komprimierte Luft durch einen Lufteinlaß 134 hereinläßt, und einen zweiten Kolben 137 auf, der komprimierte Luft durch einen anderen Lufteinlaß 136 hereinläßt. Während der erste Kolben 135 stets durch eine Feder 140 nach oben gedrängt wird, ist eine Vakuumversorgungsleitung 142, die in der Mitte angeordnet ist, daran durch eine Feder 141 befestigt. Die vertikal bewegbare Vakuumversorgungsleitung 142 ist über ein Führungselement 148 in den inneren Zylinder 130 eingepaßt, wobei eine öffnung 142a am oberen Ende davon mit einer Vakuumversorgungsquelle verbunden ist. Während der zweite Kolben 137 stets von einer Feder 143 nach oben gedrängt wird, ist dessen unteres Ende 137a so ausgebildet, daß es aus dem inneren Zylinder 130 herausragt. Der äußere Zylinder 133 ist mittels Lagern 131 und 132 drehbar über dem inneren Zylinder 130 gelagert, wobei eine an seinem oberen Ende ausgebildete Scheibe 139 mit der Antriebsriemenscheibe 104 (in Fig. 6 und 7 gezeigt) über einen Gurt 105 verbunden ist.
Bezugszeichen 150 bezeichnet ein Kopfgehäuse, das lösbar mittels einer Befestigungsklemme 145 von dem äußeren Zylinder 133 mit einer Saugdüse 151 hängt, die einen Bauteilchip durch Saugkraft, die an dessen Mitte zur Verfügung gestellt wird, aufnehmen soll. Ein Führungselement 152 unterstützt die axial hin- und herbewegbare Saugdüse 151, deren eines Ende stets mittels einer Feder 159 nach oben gedrängt wird, die mit dem Führungselement 152 in Kontakt gehalten und elastisch mit der Vakuumversorgungsleitung 142 so in Berührung gebracht wird, daß man einen luftdichten Abschluß erhält. An der Spitze der Saugdüse 151 ist eine Düsenöffnung 151a vorgesehen, die kleiner ist als die Oberseite des Bauteilchips, der davon angezogen werden soll. Die Saugdüse 151 ist so angeordnet, daß die Spitze der öffnung 151a in einer angehobenen Position entweder im wesentlichen bündig mit paarweise angeordneten, später zu beschreibenden Backen 153 und 154 oder etwas dichter an der Grundplatte 100 angeordnet ist.
Die paarweisen Backen 153 und 154, die ausgebildet sind, die Haltung und Position des Bauteilchips, der durch Ansaugen an der Saugöffnung 151a gehalten wird, zu korrigieren, sind so radial in in der Bodenplatte 155 des Kopfgehäuses 150 vor gesehene Schlitze 156 und 157 eingefügt, daß sie über die Oberfläche der Bodenplatte 155 gleiten. Die Backen 153 und 154 werden stets von Federn 160 und 161 so beaufschlagt, daß sich ihre Spitzen zur Mittelachse der Saugdüse 151 ausrichten. Wenigsten vier Backen 153 und 154 sind um die Saugdüse 151 vorgesehen, um die vier Seiten des in Position gehaltenen Bauteilchips zu halten. Über Verbindungen 163 und 164 miteinander verbunden, sind die zwei Paare einander gegenüberliegender Backen 153 und 154 zu dem Zweck ausgebildet, sich um einen gleichen Betrag in gleicher Geschwindigkeit im Verhältnis zur Mittelachse der Düsenöffnung 151a zu bewegen.
Bezugszeichen 170 bezeichnet Blattfedern, die als Bewegungsumwandlungsmittel dienen und die zwischen einem um das Führungselement 152 eingefügten beweglichen Ring 171 und Haltern 153a und 154a eingesetzt sind, um die Backen 153 und 154 an Ort und Stelle zu halten. Die Spitzen der Blattfedern 170 dehnen sich aus, wenn sie von dem absteigenden Ring 171 hinabgedrückt werden.
Wenn Luft durch den Lufteinlaß 136 eingelassen wird, drückt der zweite Kolben 137 den Ring 171 gegen die Kraft der Feder 143 nach unten, wodurch die Blattfedern 170 die Backen 153 und 154 veranlassen, sich gegen die Kraft der Federn 160 und 161 radial durch die Schlitze 156 und 157 entlang der Oberfläche der Bodenplatte 155 zu bewegen. Dann bewegen sich die Spitzen der Backen 153 und 154 auseinander, um die Spitze der Saugdüse 151, wie in Fig. 11 gezeigt, freizulegen.
Wenn in diesem Zustand Luft durch den Lufteinlaß 134 eingelassen wird, wird der erste Kolben 135 nach unten gedrückt, um die Vakuumversorgungsleitung 142 durch die Feder 141 nach unten zu drücken. Wenn sich die Saugdüse 151 nach unten bewegt, kommt die Düsenöffnung 151a mit dem von dem Grundplattenband freigegebenen Bauteilchip in Berührung. Wenn der Kolben 135 sich weiter hinabbewegt, nachdem die Düsenöffnung 151a mit dem Bauteilchip in Berührung gekommen ist, zieht sich die Feder 141 zusammen, um die Saugdüse 151 davon abzuhalten, unerwünschten überschüssigen Druck auf den Bauteilchip auszuüben.
Wenn durch die Vakuumversorgungsleitung 142 Vakuum angelegt wird, zieht die Düsenöffnung 151 den Bauteilchip durch Ansaugen an. Wenn die Luftversorgung durch den Lufteinlaß 134 beendet wird, um den Zylinder 130 in Verbindung mit der Umgebung zu bringen, drückt die Feder 140 den Kolben 135 wieder zurück nach oben, wodurch sich die damit verbundene Düse 151 gemeinsam mit dem Bauteilchip an ihrer Spitze zurück in ihre ursprüngliche Position nach oben zurück bewegt (in Fig. 9 gezeigt).
Wenn die Luftversorgung durch den Lufteinlaß 136 beendet wird, um den Zylinder 130 in Verbindung mit der Umgebung zu bringen, drückt die Feder 143 den Kolben 137 nach oben zurück. Weil die Blattfedern nicht länger Kraft ausüben, beaufschlagen die Federn 160 und 161 die Backen 153 und 154, sich durch die Schlitze 156 und 157 entlang der Oberfläche der Bodenplatte 155 in Richtung auf die Düse 151 zu zu bewegen. Die Genauigkeit der Gleitbewegung der Backen 153 und 154 entlang der Bodenplatte 155 hängt von der Oberflächenglattheit der Bodenplatte 155 und der Genauigkeit, mit der die Schlitze 156 und 157 ausgeführt worden sind, ab.
Die einander gegenüberliegenden Backen 153 und 154, die über die Verbindungen 163 und 164 miteinander verbunden sind, bewegen sich so auf die Mitte der Saugdüse 151 zu, wobei sie eine gleiche Entfernung bei gleicher Geschwindigkeit zurücklegen. Wenn die Mitte des angesaugten Bauteilchips zu der Mittelachse der Düsenöffnung 151a falsch ausgerichtet ist, kommt deshalb die am weitesten vorstehende Seite des Bauteilchips P mit dem vorderen Ende der gegenüberliegenden Backe 153, wie in (I) von Fig. 12 gezeigt, in Berührung. Wenn die Backen 153 und 154 sich weiter auf die Mitte zu bewegen, drückt das vordere Ende der Backe 153, die zuerst in Berührung kam, auf den Bauteilchip P, um dessen Ausrichtung zu korrigieren, indem es dessen vorstehende Seite mit der Oberfläche des vorderen Endes der Backe 153, wie in (II) von Fig. 12 gezeigt, parallel ausrichtet. Nur durch Ansaugen durch die Saugdüse 151 in Position gehalten, gleitet der Bauteilchip P, der Bewegung der Backe 153 folgend, über die Oberfläche der Düsenöffnung 151a.
Indern sich die Backen 153 und 154 dichter auf die Mitte zu bewegen, richten die Backen 153 den Bauteilchip P zu der Mittelachse der Düse 151 aus, wobei sie die Düsenöffnung 151a zu der Längenmitte des Bauteilchips P, wie in (III) von Fig. 12 gezeigt, ausrichten. Dann treten die Backen 154 mit dem Bauteilchip P in Kontakt, um es seitlich auf die Mitte zu zu bewegen, wie dies in (IV) von Fig. 12 gezeigt ist. Weil die durch Verbindungen 163 und 164 miteinander verbundenen Backen 153 und 154 so ausgebildet sind, daß sie sich um eine gleiche Distanz auf die Mitte der Düsenöffnung 151a zu bewegen, ist die Mittelachse der Düsenöffnung 151a vollständig zu der Mitte des Bauteilchips P ausgerichtet, wenn alle Backen 153 und 154 damit in Kontakt stehen, wobei die Backen 153 und 154 den Bauteilchip P quadratisch in der richtigen Position halten.
Die Winkelbezieheung zwischen dem Bauteilchip, der an der Düsenöffnung 151a gehalten wird, und der Schaltkarte kann durch Drehen des äußeren Zylinders 133 durch Schritte von 90 Grad, indem der in Fig. 7 gezeigte Luftzylinder 101 mit Luft versorgt wird, um die Backen 153 und 154 um die gleichen Schritte zu drehen, verändert werden. Dann ändert der Bauteilchip seine Ausrichtung in Übereinstimmung mit der Bewegung des äußeren Zylinders 133.
Die koaxiale Anordnung schwererer Komponenten, wie der Kolben 135 und 137 mit der als Drehachse dienenden Vakuumversorgungsleitung 142 erlaubt die Minimierung des Trägheitsmoments des gesamten Futters, und ermöglicht somit eine schnelle Drehung und schnelles Anhalten, das durch das schnelle und genaue Positionieren des Bauteilchips notwendig geworden ist.
Die in Fig. 3 gezeigte Antreibseinheit 3 bewegt die Gesamtheit des Futters zu dem gewünschten Punkt auf der gedruckten Schaltkarte, wobei der Bauteilchip in Bezug auf die Mittelachse der Saugdüse 151 in Position gehalten wird. Nachdem die Backen 153 und 154 durch das Zuführen von Luft durch den Lufteinlaß 136 geöffnet sind, bringt die Luftzufuhr durch den Lufteinlaß 134 die Saugdüse 151 nach unten in Kontakt mit der gedruckten Schaltkarte. Wenn die Vakuumversorgung durch die Vakuumversorgungsleitung 142 abgeschnitten wird, wird der von der Düsenöffnung 151a freigegebene Bauteilchip auf der gedruckten Schaltkarte in Position gebracht.
Fig. 13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform des Kopfabschnittes bei (a) und (b). Bezugszeichen 180 bezeichnet einen Ring, der stets mittels einer Feder 183 nach oben gedrängt wird. Ein zweiter, in einem inneren Zylinder 130 angeordneter Kolben 137 bewegt ein Führungselement 181 nach oben und nach unten. Bezugszeichen 184 bezeichnet Dreipunkthebel, die als Bewegungsumwandlungsmechanismen dienen, von denen jeder einen hakenartigen Rezeß an seinem einem Ende aufweist und deren Verbindung mit einer festen Klammer 185 als Drehpunkt 184a dient. Während ein anderes Ende 184b des Hebels 184 mit dem Ring 180 in Kontakt ist, steht ein drittes Ende 184c mit jeder der später zu beschreibenden Backen 186 in Verbindung. Die Backen 186, die stets mittels Federn 185 auf eine Saugdüse 181 hin gedrängt werden, sind über eine Verbindung 190 miteinander verbunden.
Wenn der zweite Kolben 137 (in Fig. 9 gezeigt) in dieser Ausführungsform den Ring 181 nach unten drückt, dreht sich jeder Hebel 184 um den Drehpunkt 184a, um die Backe 186, die mit einem Ende 184c davon entlang der Oberfläche einer Grundplatte 187 in Verbindung gehalten wird, auszudehnen. Geführt von Schlitzen 189 in der Grundplatte 187 und deren Oberfläche, bewegen sich die Backen 186 radial parallel zur Oberfläche der Bodenplatte 187 nach außen, wie dies in (b) von Fig. 13 gezeigt ist.
Wenn Luft durch einen Lufteinlaß 134 eingelassen wird, bewegt sich der Kolben 135 (in Fig. 9 gezeigt) nach unten, um es einer Düsenöffnung 151a an der Spitze einer Saugdüse 191 zu ermöglichen, einen Bauteilchip durch Ansaugen aufzunehmen. Wenn die Luftzufuhr für den ersten Kolben 135 bei Vollendung des Aufnehmens des Bauteilchips durch die Düsenöffnung 151a abgeschnitten wird, bewegt sich die Düse 151 zusammen mit dem angesaugten Bauteilchip nach oben. Wenn die Luftversorgung des zweiten Kolbens in diesem Zustand abgeschnitten wird, bewegen sich die Backen 186, die von den Federn 185 gedrängt werden, auf die Düsenöffnung 151 zu, bis ihre Spitzen mit den entgegengesetzten Seiten des Bauteilchips in Berührung kommen, um die Saugdüse zu deren Mitte auszurichten.
Der Dreipunkthebel 184 dieser Ausführungsform dreht sich um den Drehpunkt, der an der Verbindung von dessen hakenartigem Rezeß mit der fixierten Klammer 185 angeordnet ist. Im Vergleich dreht sich ein Hebel 200, der in Fig. 14 gezeigt ist, glatter bzw. ruhiger mittels eines Stiftes 202, der auf einer festen Klammer 201 angebracht und drehbar durch ein in dem Drehpunkt des Hebels 200 vorgesehenes Loch gesteckt ist. Der äußere Zylinder 130 der obigen bevorzugten Ausführungsform ist über einen Gurt 105 mit einer Riemenscheibe verbunden, um durch einen Luftzylinder ein Drehen zu ermöglichen. Im Vergleich erlaubt ein äußerer Zylinder, der direkt von einem Schrittschaltmotor oder einer anderen elektrischen Antriebseinheit angetrieben wird, eine freiere Winkelpositionierung des Bauteilchips.

Claims

1. Ein Futter (2) zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles (62 oder p) auf einem Chip, umfassend einen Kopfabschnitt und einen Grundabschnitt (100) über dem Kopfabschnitt;

wobei der Kopfabschnitt ein Kopfgehäuse (150) umfaßt, das eine in axialer Richtung bewegliche Saugdüse (151) zum Halten des Bauteils auf einem Chip durch Saugen in dessen Mitte, wenigstens vier Backen (153, 154), die an einer Grundplatte (155) des Kopfgehäuses befestigt, symmetrisch um die Achse der Saugdüse angeordnet und so ausgebildet sind, daß sie sich radial bezüglich der Achse und parallel zur Oberfläche der Grundplatte bewegen, Verbindungen zum Kuppeln (163, 164), jedes Paares einander gegenüberliegender Backen miteinander, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Achse angeordnet sind, elastische Mittel (160, 161) zum Drücken der Backen in Richtung auf die Achse zu und Bewegungsumwandlungsmittel (170) aufnimmt, um die Backen radial durch die Wirkung erster Antriebsmittel (137) zu bewegen; und

wobei der Grundabschnitt die ersten Antriebsmittel zur Ausführung der radialen Bewegung in Richtung auf die Achse der Saugdüse und zweite Antriebsmittel (135) aufnimmt, um die Saugdüse entlang der Richtung der Achse zu bewegen.

2. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 1, bei dem der Grundabschnitt einen inneren Zylinder (130), der an dem Grundabschnitt befestigt ist, und einen äußeren Zylinder (133) umfaßt, der in Bezug auf den inneren Zylinder drehbar ist, wobei der innere Zylinder die ersten und zweiten Antriebsmittel aufnimmt und der Kopfabschnitt lösbar an dem äußeren Zylinder befestigt ist.

3. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 2, bei dem der Kopfabschnitt durch die Wirkung einer externen Energieversorgungseinheit um die Achse der Saugdüse gedreht wird, die nur in der Richtung deren Achse beweglich ist.

4. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 1, bei dem das Bewegungsumwandlungsmittel sich radial erstreckende Blattfedern (170) umfaßt, wobei deren Spitzen in Kontakt mit den Backen gehalten werden, die so ausgebildet sind, daß sie sich radial öffnen, wenn die ersten Antriebsmittel einen Druck darauf ausüben.

5. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 1, bei dem das Bewegungsumwandlungsmittel Nocken umfaßt, die so ausgebildet sind, daß sie ihre untere Enden um einen Drehpunkt (184a) derselben öffnen, wenn die ersten Antriebsmittel einen Druck darauf ausüben.

6. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 5, bei dem der Drehpunkt der Nocken durch einen darin ausgebildeten Rezeß vorgesehen ist.

7. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 5, bei dem der Drehpunkt der Nocken durch eine Kombination eines darin vorgesehenen Loches und eines dadurch gesteckten Stiftes vorgesehen ist.

8. Ein Futter zum Positionieren eines elektrischen Bauteiles auf einem Chip nach Anspruch 1, bei dem das Vakuum, mit dem die Saugdüse versorgt wird, eine Größe hat, daß es ausreicht, daß die Saugdüse mit dem angesaugten elektrischen Bauteil auf einen Chip unter dem Einfluß der Kraft, die von den Backen ausgeübt wird, gleiten kann.