DE8531940U1 - Device for equipping substrates with micropacks - Google Patents

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser deichen Berlin und München VPA85 IH 1825 DESiemens Aktiengesellschaft Our dikes Berlin and Munich VPA85 IH 1825 DE

^Vorrichtung zur Bestückung von Substraten mlLt Mikropacks \ ^Device for loading substrates mlLt micropacks \

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Bestückung von Substraten mit Mikropacks*The innovation concerns a device for equipping substrates with micropacks*

Der Wunsch nach der Verkleinerung von Leiterplatten [^! The desire to reduce the size of printed circuit boards [ ^!

führte dazu, daß die Oberflächenmontage von Bauelementen, jled to the surface mounting of components, j

wie sie schon bei Schichtschaltungen seit langem üblich jas has long been the case with shift switching j

ist, nun auch zunehmend bei Leiterplatten zur Anwendung ,is now increasingly used in printed circuit boards,

kommt. &igr;comes. &igr;

j Dabei werden die oberflächen-lötbären Bauelemente, die I j The surface-solderable components, the I

entsprechend dem englischsprachigen Begriff "Surface I;corresponding to the English term "Surface I;

Mounted Devices" auch kurz SMDs genannt werden, nicht mehr in die Löcher der Platinen gesteckt, sondern auf deren Oberfläche aufgelötet. Sie benötigen 30* bis 60% weniger Platz. Da sich natürlich auch die Zahl der Durchkontaktierungen verringert, kann insgesamt mit einer Kostenreduzierung im Bereich von etwa 509» gerechnet werden.Mounted Devices" also called SMDs for short, are no longer inserted into the holes in the circuit boards, but are soldered onto their surface. They require 30* to 60% less space. Since the number of through-holes is also reduced, an overall cost reduction of around 509» can be expected.

Durch die Ausweitung der Oberflächenmontage auf Leiterplatten ergab sich die Notwendigkeit, Bauelemente mit veränderten Abmessungen und Anschlüssen zu entwickeln. Als kleinste, flachste und leichteste IC-Bauform entstand als Ergebnis dieser Entwicklung das sogenannte Mikropack, bei welchem es sich um eine in Bandform vorliegende integrierte Schaltung handelt.The expansion of surface mounting to circuit boards created the need to develop components with different dimensions and connections. The smallest, flattest and lightest IC design was the result of this development: the so-called micropack, which is an integrated circuit in tape form.

Mikropacks bestehen beispielsweise aus hermetisch versiegelten Chips mit lötfähigen Kontakten und nach ArtMicropacks, for example, consist of hermetically sealed chips with solderable contacts and

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von Fiimbändern ausgestalteten Bändern mit verzinnten Kupferleitbahnen. Auf der Oberfläche der Chips wird über der Al-Verdrahtung ganzflächig &egr;&iacgr;&eegr;&egr; dünne Glasschicht abgeschieden und Kontaktlöcher zu den Anschlüssen des ICs freigeäzt. Diese werden wiederum mit lötfähigen, überlappenden Metallschichten in Form von Höckern verschlossen. Das Glas ergibt nun zusammen mit den Höckern einen hermetisch dichten Verschluß des Chips, der so vor Umwelteinflüssen völlig geschützt ist*of film strips with tinned copper conductors. A thin layer of glass is deposited over the entire surface of the chips over the aluminum wiring and contact holes to the IC connections are etched out. These are then sealed with solderable, overlapping metal layers in the form of bumps. The glass, together with the bumps, creates a hermetically sealed seal for the chip, which is thus completely protected from environmental influences*

Für die Herstellung des Filmbandes dient als Ausgangsmaterial ein 40mm breites, 127pm dickes, hochtemperaturfestes Polyimid-Band, beschichtet mit einem dünnen Epoxidharzkleber, in das ein Fenster für den Chip und Perforationslöcher entsprechend den Maßen eines Super-8-Filmes gestanzt werden.The starting material for the production of the film tape is a 40 mm wide, 127 pm thick, high-temperature resistant polyimide tape, coated with a thin epoxy resin adhesive, into which a window for the chip and perforation holes are punched according to the dimensions of a Super 8 film.

Das Polyimid-Band wird dann mit einer Kupferfolie verklebt, mit Fotolack beschichtet und mit einer zum IC passenden Maske belichtet, partiell galvanisch verzinnt und so geäzt, daß feine Cu-Anschlüsse für die Lötung der Chips und die später benötigten Außenanschlüsse der Mikropack-Bauform entstehen.The polyimide tape is then glued to a copper foil, coated with photoresist and exposed with a mask that matches the IC, partially electroplated with tin and etched to create fine copper connections for soldering the chips and the external connections of the micropack design that are required later.

Durch die flexible Aufhängung des ICs im Mikropack und die ebenfalls flexiblen äußeren Anschlüsse können durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien nur sehr geringe mechanische Kräfte auf den Chip ausgeübt werden. Das bedeutet, die Oberflächenmontage von Mikropacks kann problemlos auf ein- oder mehrlagigen Substraten aus Keramik, Glas, Epoxidharz, Hartpapier oder Polyimid-Folien durchgeführt werden.Due to the flexible suspension of the IC in the micropack and the external connections, which are also flexible, only very low mechanical forces can be exerted on the chip due to the different expansion coefficients of the various materials. This means that the surface mounting of micropacks can be carried out without any problems on single or multi-layer substrates made of ceramic, glass, epoxy resin, hard paper or polyimide films.

Als Verbindungstechnologie für Mikropacks hat sich bislang besonders die impulsgesteuerte Kontaktlötung be-To date, pulse-controlled contact soldering has proven to be the most popular connection technology for micropacks.

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währt. Aber auch das Reflow-, Kondensations- oder Laser-Loten und das Kleben mit elektrisch leitenden Klebern sind mögliche Verbindungsverfahren, wobei die Temperatur, gemessen am Chip, je nach Ausführungsform 220° C bzw. 260° C nicht überschreiten sollte.But reflow, condensation or laser soldering and bonding with electrically conductive adhesives are also possible connection methods, whereby the temperature, measured on the chip, should not exceed 220° C or 260° C, depending on the design.

Da Mikropacks in Bandform geliefert werden, werden die Außenanschlüsse vor der Bestückung zuerst ausgeformt, worauf die Mikropacks aus den Band ausgeschnitten werden. Die entsprechenden Ausform- und Ausschneidestationen können in den Lötvorrichtungen integriert werden.Since micropacks are supplied in tape form, the external connections are first formed before assembly, after which the micropacks are cut out of the tape. The corresponding forming and cutting stations can be integrated into the soldering devices.

Für die Verarbeitung von Mikropacks sind im Handel sogenannte Außenlötmaschinen (Outerlead-Bonder) erhältlich, die alle nach dem gleichen Prinzip arbeiten. Dabei wird ein Metallbügel durch einen kurzen Stromimpuls erhitzt und so das Lot auf der Substratplatte und den Mikropack-Außenanschlüssen zum Schmelzen gebracht. Erst nach dem Erstarren der Lotschicht hebt der Impulslötstempel ab. Eine Gefahr von sogenannten kalten Lötstellen wird somit vermieden. Die genaue Positionierung der Mikropacks auf den Substraten wird unter dem Mikroskop mit entsprechenden Manipulatoren vorgenommen.So-called outer lead bonders are available for processing micropacks. They all work according to the same principle. A metal bracket is heated by a short current pulse, thus melting the solder on the substrate plate and the micropack external connections. The pulse soldering stamp is only lifted off once the solder layer has solidified. This avoids the risk of so-called cold solder joints. The precise positioning of the micropacks on the substrates is carried out under the microscope using appropriate manipulators.

Weitere Einzelheiten über Mikropacks gehen aus der Firmendruckschrift "Mikropack eine kompakte IC-Bauform für die Oberflächenmontage" Bestell-Nr.: Bl-B 3166, PA 05 855, S3d 3/85, herausgegeben von Siemens AG, Bereich Bauelemente, Produktinformation, Balanstraße 73, D-8000 München 80 hervor.Further details about micropacks can be found in the company brochure "Micropack a compact IC design for surface mounting" Order No.: Bl-B 3166, PA 05 855, S3d 3/85, published by Siemens AG, Components Division, Product Information, Balanstrasse 73, D-8000 Munich 80.

Für die automatische Bestückung von Leiterplatten oder Keramiksubstraten mit oberflächen-lötbaren Bauelementen wie Widerständen, Kondensatoren, Dioden, Transistoren und dergleichen werden BestücVcautomaten eingesetzt, dieFor the automatic assembly of circuit boards or ceramic substrates with surface-solderable components such as resistors, capacitors, diodes, transistors and the like, assembly machines are used which

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nach dem sogenannten Piok & Place Prinzip arbeiten. Die Zuführung der Bauelemente richtet sich dabei nach ihrem Anlieferungszustand. Sowohl für Schüttgut, wie auch für Magazine, Vorratsbänder etc. stehen Zuführmodule zur Verfügung, wobei insbesondere Vibrationsrundförderer-Module für Schüttgut, Vibrationslängsförderer-Module für Stangenmagazine und Gurt-Zuführmodule eingesetzt werden. Über diesen Zuführmodulen und der im Bestückbereich ortsfest zentrierten Leiterplatte oder einem im Bestückbereich ortsfest zentrierten Keramiksubstrat bewegt sich ein Bestückkopf, der an eine freiprogrammierbare Positioniereinheit mit zwei Freiheitsgraden angeflanscht ist. Der zur Aufnahme der Bauelemente mit einer Saugpipette und zum Zentrieren der aufgenommenen Bauelemente mit zwei Zangenpaaren ausgerüstete Bestückkopf enthält weitere drei freiprogrammierbare Achsen für die Funktionen Heben und Senken der Saugpipette, Zentrieren der Bauelemente und Drehen der Bauelemente. Der Bestückkopf nimmt die Bauelemente aus den Spuren der Zuführmodule an den jeweiligen Entnahmestellen mit Hilfe der Saugpipette auf, worauf das jeweils aufgenommene Bauelement mit Hilfe der beiden Zangenpaare in zwei Achsrichtungen zentriert, in die Einbaulage gedreht und in der vorgesehenen Bestückposition auf der Leiterplatte oder dem Keramiksubstrat abgesetzt wird. Anschließend werden die derart bestückten Substrate zum Reflow-Löten weitergegeben, wobei die Oberflächenmontage der Bauelemente insbesondere durch die Dampfphasenlötung (Vapor phase soldering) abgeschlossen wird.work according to the so-called pick & place principle. The feeding of the components depends on their delivery condition. Feeding modules are available for both bulk goods and magazines, supply belts, etc., whereby in particular vibration rotary conveyor modules for bulk goods, vibration longitudinal conveyor modules for bar magazines and belt feeding modules are used. A placement head moves over these feed modules and the circuit board that is fixed in the placement area or a ceramic substrate that is fixed in the placement area. This is flanged to a freely programmable positioning unit with two degrees of freedom. The placement head, which is equipped with a suction pipette to pick up the components and with two pairs of pliers to center the picked up components, contains three further freely programmable axes for the functions of raising and lowering the suction pipette, centering the components and rotating the components. The placement head picks up the components from the tracks of the feed modules at the respective removal points using the suction pipette, whereupon the picked-up component is centered in two axial directions using the two pairs of pliers, rotated into the installation position and placed in the intended placement position on the circuit board or the ceramic substrate. The substrates populated in this way are then passed on for reflow soldering, with the surface mounting of the components being completed in particular by vapor phase soldering.

In der US-PS 4 135 630 ist ein Bestückautomat beschrieben, der nach dem Pick & Place Prinzip arbeitet und einen mit Saugpipette und zwei Zangenpaaren zum Zentrieren der aufgenommenen Bauelemente ausgerüsteten Bestückkopf besitzt.US Patent No. 4,135,630 describes an automatic placement machine that works according to the pick & place principle and has a placement head equipped with a suction pipette and two pairs of pliers for centering the picked-up components.

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Für die Oberflächenmontage von Mikropacks durch Reflow-Lötverfahren wie z. B. der Dampfphasenlötung sollte die Bestückung der Mikropacks zusammen mit den anderen Bauelementen mit dem vorstehend geschilderten Bestückauto- j maten vorgenommen werden können. Die Bestückung von Sub- ] straten mit Mikropacks nach dem Pick &. Place Prinzip ist | jerioch nicht ohne weiteres möglich, da die Mikropack- JFor the surface mounting of micropacks using reflow soldering processes such as vapor phase soldering, it should be possible to mount the micropacks together with the other components using the placement machine described above. However, mounting substrates with micropacks using the pick & place principle is not possible without further ado, as the micropacks are

Bauform für eine Zentrierung der mit der Saugpipette &iacgr;Design for centering the suction pipette &iacgr;

aufgenommenen Bauelemente mit Hilfe von zwei Zangenpaaren viel zu empfindlich ist. Ohne Kenntnis der Relativlage zwischen Mikropack und Bestückkopf ist jedoch ein lagerichtiges Absetzen der Mikropacks in den programmierten Bestückpositionen nicht möglich.picked up components using two pairs of pliers is much too sensitive. Without knowledge of the relative position between the micropack and the placement head, however, it is not possible to place the micropacks correctly in the programmed placement positions.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Bestückung von SubstratenThe innovation is based on the task of developing a device for the automatic assembly of substrates

mit Mikropacks nach dem Pick & Place Prinzip zu |with micropacks according to the pick & place principle |

schaffen. |create. |

Eine gemäß der Neuerung ausgebildete Vorrichtung zur 5A device designed according to the innovation for 5

Bestückung von Substraten mit Mikropacks ist ?Loading substrates with micropacks is?

gekennzeichnet durch Imarked by I

- eine Vorratsrolle, von welcher die Mikropacks in Band- , form abziehbar sind, &iacgr;- a supply roll from which the micropacks can be peeled off in tape form, &iacgr;

- eine der Vorratsrolle nachgeordnete Ausschneideeinrichtung zum Ausschneiden der Mikropacks aus dem Band mit einem von unten in die zugeordnete Schneid-- a cutting device downstream of the supply roll for cutting the micropacks out of the tape with a cutting device inserted into the associated cutting device from below.

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- 6 - VPA 85 H 1825 DE platte einführbaren Schneidstempel und durch - einen Bestückkopf, dessen Saugpipette zur Aufnahme der ausgeschnittenen Mikropacks von oben her in die Schneidplatte der Ausschneideeinrichtung einführbar ist.- 6 - VPA 85 H 1825 DE plate insertable cutting punch and by - a placement head, whose suction pipette for picking up the cut-out micropacks can be inserted from above into the cutting plate of the cutting device.

Der Neuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, das eine automatische Bestückung von Substraten mit Mikropacks mit einer Verarbeitung direkt vom Band dann vorgenommen werden kann, wennn die Schneidplatte einer Ausschneideeinrichtung zum Ausschneiden der Mikropacks aus dem Band als genau definierte Entnahmeposition für die Mikropacks herangezogen wird. Der Bestückkopf nimmt also mit der Saugpipette die ausgeschnittenen Mikropacks unmittelbar in der Schneidplatte stets in der gleichen Lage auf. Mit einer derart genauen Entnahmeposition in der Schneidplatte ist dann aber auch ohne zusätzliches Zentrieren der Mikropacks ein exaktes Positionieren mit den durch ein Bestückprogramm vorgegebenen Bestückpositionen gewährleistet. Für die Oberflächenmontage der Mikropacks können somit die gleichen Bestückautomaten und die gleichen Löttechnologien wie für die übrigen oberflächen-lötbaren Bauelemente eingesetzt werden.The innovation is based on the knowledge that substrates can be automatically fitted with micropacks using processing directly from the tape if the cutting plate of a cutting device for cutting the micropacks out of the tape is used as a precisely defined removal position for the micropacks. The placement head therefore uses the suction pipette to pick up the cut-out micropacks directly in the cutting plate, always in the same position. With such a precise removal position in the cutting plate, exact positioning with the placement positions specified by a placement program is then guaranteed even without additional centering of the micropacks. The same placement machines and the same soldering technologies can therefore be used for the surface mounting of the micropacks as for the other surface-solderable components.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Neuerung ist zwischen der Vorratsrolle und der Ausschneideeinrichtung eine Biegeeinrichtung zum Ausformen der Außenanschlüsse der Mikropacks angeordnet. Mit der zwischen Vorratsrolle und Ausschneideeinrichtung angeordneten Biegeeinrichtung kann also das für die Oberflächenmontage der Mikropacks in der Regel erforderliche Ausformen der Außenanschlüsse ohne Unterbrechung des Verarbeitungsflusses vorgenommen werden.According to a preferred embodiment of the innovation, a bending device for forming the external connections of the micropacks is arranged between the supply roll and the cutting device. With the bending device arranged between the supply roll and the cutting device, the forming of the external connections, which is usually required for the surface mounting of the micropacks, can be carried out without interrupting the processing flow.

Um eine exakte Lage der Mikropacks in der Ausschneideeinrichtung zu gewährleisten sind vorzugsweise in derTo ensure an exact position of the micropacks in the cutting device, preferably in the

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Ausschneideeinrichtung zwei in eine Perforation des Bandes einführbare Positionierstife angeordnet. Dies kann mit besonders geringem Aufwand bewerkstelligt werden, wenn die Positionierstifte zu-sammen mit dem Schneidstempel betätigbar sind.Cutting device has two positioning pins that can be inserted into a perforation of the tape. This can be accomplished with particularly little effort if the positioning pins can be operated together with the cutting punch.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An example of the innovation is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Band, aus welchem die einzelnen Mikropacks ausgeschnitten werden,Fig. 1 a tape from which the individual micropacks are cut out,

Fig. 2 die Anordnung eines Mikropacks im Band in vergrößerter Darstellung,Fig. 2 the arrangement of a micropack in the tape in an enlarged view,

Fig. 3 einer Zuführmodul für Mikropacks,Fig. 3 of a feeding module for micropacks,

Fig. 4 den Einsatz des in Fig. 3 dargestellten Zuführmoduls in einem Bestückautomaten,Fig. 4 the use of the feed module shown in Fig. 3 in a placement machine,

Fig. 5 und 6 die Wirkungsweise der in dem Zuführmodul gemäß Fig. 3 eingesetzten Biegevorrichtung zum Ausformen der Außenanschlüsse der Mikropacks,Fig. 5 and 6 show the operation of the bending device used in the feed module according to Fig. 3 for forming the external connections of the micropacks,

Fig. 7 bis 10 verschiedene Stadien beim Ausschneiden und bei der Entnahme der Mikropacks in dem in Fig. 3 dargestellten Zuführmodul und dieFig. 7 to 10 different stages of cutting and removing the micropacks in the feed module shown in Fig. 3 and the

Fig. 11 und 12 verschiedene Schnitte durch die Ausschneideeinrichtung des in Fig. 3 dargestellten Zuführmoduls.Fig. 11 and 12 various sections through the cutting device of the feed module shown in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt ein nach Art eines Filmbandes ausgebildetes Band B, welches seitlich mit einer Perforation Pf versehen und als Träger für einzelne Mikropacks Mp dient. Wie es durch einen Pfeil Pl angedeutet ist, werden die einzelnen Mikropacks Mp so aus dem Band B herausgetrennt, daß die einzelnen Außenanschlüsse Aa frei über einen verbleibenden Po.lyimid-Rahmen hinausragen.Fig. 1 shows a tape B designed like a film tape, which is provided with a perforation Pf on the side and serves as a carrier for individual micropacks Mp. As indicated by an arrow Pl, the individual micropacks Mp are separated from the tape B in such a way that the individual external connections Aa protrude freely over a remaining polyimide frame.

·· Mit IUI·· With IUI

• * I·* I• * I·* I

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Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Bandes B, in welchem die Innenenschlüsse Ia, der Polyimid-Rahmen PR und die Außenanschlüsse Aa zu erkennen sind. In das Band B sind pro Mikropack Mp insgesamt vier rechteckförmige Aussparungen As eingebracht, in welche die Außenanschlüsse Aa ragen und die durch ihre Abstände in den Eckbereichen die Verbindung zwischen Polyimid-Rahmen PR und Band B definieren. Zum Ausschneiden der Mikropacks Mp aus dem Band B werden dann lediglich die verbliebenen Verbindungen zwischen den Aussparungen As in den Eckbereichen durchtrennt, wobei in Fig. 2 die entsprechenden Trennstellen durch Pfeile Ts aufgezeigt sind.Fig. 2 shows an enlarged section of the band B, in which the internal connections Ia, the polyimide frame PR and the external connections Aa can be seen. A total of four rectangular recesses As are made in the band B for each micropack Mp, into which the external connections Aa protrude and which define the connection between the polyimide frame PR and band B through their spacing in the corner areas. To cut out the micropacks Mp from the band B, only the remaining connections between the recesses As in the corner areas are severed, with the corresponding separation points being shown by arrows Ts in Fig. 2.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einenFig. 3 shows a perspective view of a

. insgesamt mit Zm bezeichneten Zuführmodul für Mikropacks. feeding module for micropacks, designated Zm

\ Mp. In diesem Zuführmodul Zm wird das Band B mit den \ Mp. In this feed module Zm, the belt B is fed with the

^! Mikropacks Mp von einer Vorratsrolle Vr abgezogen und ^! Micropacks Mp are taken from a supply roll Vr and

über zwei Rollen RoI und Ro2 zunächst einer Biegeeinrichtung Be zum Ausformen der Außenanschlüsse Aa (vergl.via two rollers RoI and Ro2, first of all a bending device Be for forming the external connections Aa (cf.

\ Fig. 1 und 2) und dann einer A'jsschneideeinrichtung Ae \ Fig. 1 and 2) and then an A'js cutting device Ae

zugeführt, von welcher lediglich die obenliegende Schneidplatte Sdp zu erkennen ist. In Fig. 3 ist ferner angeoeutet, dab die Schneidplatte Sdp die Entnahmeposition für die aus dem Band B ausgeschnittenen Mikropacks Mp bildet und daß die Mikropacks Mp in Richtung des Pfeiles P2 mit Hilfe eines Saugpipettenadapters Spa entnommen werden., of which only the upper cutting plate Sdp can be seen. In Fig. 3 it is also indicated that the cutting plate Sdp forms the removal position for the micropacks Mp cut out of the strip B and that the micropacks Mp are removed in the direction of the arrow P2 with the help of a suction pipette adapter Spa.

Fig. 4 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung den Einsatz des in Fig. 3 dargestellten Zuführmoduls Zm in einem Bestückautomaten für die Bestückung von Substraten S mit oberflächen-lötbaren Bauelementen,Fig. 4 shows in a highly simplified schematic representation the use of the feed module Zm shown in Fig. 3 in a placement machine for the placement of substrates S with surface-solderable components,

-S- VPA 85 H 1825 DE -S- VPA 85 H 1825 DE

Bei diesem Bestückautomaten wird das Substrat S, bei welchem es sich beispielsweise um eine Leiterplatte handelt im Bestückbereich ortsfest zentriert. Seitlich sind der Zuführmodul Zm für die Bereitstellung der Mikropacks Mp und weitere in der Zeichnung nicht dargestellte Zuführmodule für die Bereitstellung anderer oberflächen-lötbarer Bauelemente angeordnet, über diesen fest aufaebauten Anareaaten hewaat sich ein Bestünkkonf Bk der an eine in der Zeichnung nicht dargestellte, freiprogrammierbare Positioniereinheit mit zwei Freiheitsgraden angeflanscht ist. Der Bestückkopf Bk entnimmt mit einer Saugpipette Sp die Bauelemente aus den Spuren der entsprechenden Zuführmodule, zentriert die Bauelemente in zwei Achsrichtungen durch die Betätigung von zwei Zangenpaaren Zp, dreht die aufgenommenen und zentrierten Bauelemente erforderlichenfalls in die Einbaulage und setzt die Bauelemente dann in den vorgegebenen Bestückpositionen auf dem Substrat S ab. Für die Bestückung mit Mikropacks Mp holt der Bestückkopf Bk zunächst einen den Mikropacks Mp angepaßten Saugpipettenadapter Spa selbsttätig aus einem seitlich angeordneten Magazin Mz ab, wie es durch Pfeile P3 und P4 angedeutet ist. Mit dam Saugpipettenadapter Spa werden die Mikropacks Mp dann aus dem Zuführmodul Zm entnommen und in den vorgegebenen Bestückpositionen auf dem Substrat S abgesetzt, so wie es durch den Pfeil P5 angedeutet ist. Nach der vollständigen Bestückung mit Mikropacks Mp und den anderen oberflächen-lötbaren Bauelementen werden die Substrate S dann in Richtung des Pfeiles P6 zum Abschluß der Oberflächenmontage durch ein Reflow-Lötverfahren und insbesondere durch Dampfphasenlötung weitertransportiert. In this placement machine, the substrate S, which is, for example, a circuit board, is centered in a fixed position in the placement area. The feed module Zm for the provision of the micropacks Mp and other feed modules (not shown in the drawing) for the provision of other surface-solderable components are arranged on the side. Above these fixed areas there is a placement module Bk which is flanged to a freely programmable positioning unit with two degrees of freedom (not shown in the drawing). The placement head Bk removes the components from the tracks of the corresponding feed modules using a suction pipette Sp, centers the components in two axial directions by operating two pairs of pliers Zp, rotates the picked and centered components into the installation position if necessary and then places the components in the specified placement positions on the substrate S. For the assembly with micropacks Mp, the assembly head Bk first automatically picks up a suction pipette adapter Spa adapted to the micropacks Mp from a magazine Mz arranged at the side, as indicated by arrows P3 and P4. The suction pipette adapter Spa is then used to remove the micropacks Mp from the feed module Zm and place them in the specified assembly positions on the substrate S, as indicated by arrow P5. After the complete assembly with micropacks Mp and the other surface-solderable components, the substrates S are then transported further in the direction of arrow P6 to complete the surface assembly using a reflow soldering process and in particular by vapor phase soldering.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in stark vereinfachter schematischer Darstellung die Wirkungsweise der Biegeeinrichtung Be des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Zuführ-Fig. 5 and 6 show in a highly simplified schematic representation the operation of the bending device Be of the feed system shown in Fig. 3 and 4.

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moduls Zm. Die Biegeeinrichtung Be besteht aus einem ortsfest angeordneten Biegegesenk Bg und einem heb- und senkbaren Biegestempel Bs. Gemäß Fig. 5 wird das Band B mit den einzelnen Mikropacks Mp in Richtung des Pfeiles P7 schrittweise derart vorwärts transportiert, daß jeweils das nächste Mikropack Mp, dessen Außenanschlüsse Aa (vergl. Fig. 1 und 2) ausgeformt werden sollen, ge- &eegr;&agr;&igr;&igr; &igr; &eegr; riot» rinhf &iacgr; non I ana 7Uii enhan rlöm nKaran Di &ohgr;&pgr;&ohgr;module Zm. The bending device Be consists of a stationary bending die Bg and a bending punch Bs that can be raised and lowered. According to Fig. 5, the strip B with the individual micropacks Mp is transported forwards step by step in the direction of the arrow P7 in such a way that the next micropack Mp, the external connections Aa of which (cf. Fig. 1 and 2) are to be formed, is bent at the same time .

gesenk Bg und dem abgesenkten Biegestempel Bs angeordnet ist. Zum Ausformen der Außenanschlüsse Aa (vergl. Fig. Und 2) wird dann der Biegestempel Bs in Richtung des Pfeiles P8 nach oben gefahren, wobei die nicht zu verformenden Teile des Mikropacks Mp in entsprechenden Ausnehmungen des Biegestempels Bs und des Biegegesenks Bg aufgenommen werden.die Bg and the lowered bending punch Bs. To form the external connections Aa (see Fig. And 2), the bending punch Bs is then moved upwards in the direction of the arrow P8, whereby the parts of the micropack Mp that are not to be deformed are received in corresponding recesses in the bending punch Bs and the bending die Bg.

Die Fig. 7 bis 10 zeigen verschiedene Stadien beim Ausschneiden der Mikropacks Mp aus dem Band B und bei der Entnahme der ausgeschnittenen Mikropacks Mp aus der Ausschneideeinrichtung des in Fig. 3 dargestellten Zuführmoduls Zm. In Fig. 7 sind von dieser Ausschneideeinrichtung die bereits in Fig. 3 dargestellte Schneidplatte Sdp und der in einer Führungsplatte Fp geführte Schneidstempel Ss zu erkennen. Zwischen der Schneidplatte Sdp und der Führungsplatte Fp befindet sich das Band B, welches schrittweise in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung bewegt wird. Die Schneidplatte Sdp besitzt eine Öffnung 0, die so bemessen ist, daß der Schneidstempel Ss eindringen kann und die sich nach oben hin mit einer Stufe St etwas erweitert.Fig. 7 to 10 show various stages in cutting out the micropacks Mp from the strip B and in removing the cut-out micropacks Mp from the cutting device of the feed module Zm shown in Fig. 3. In Fig. 7, the cutting plate Sdp already shown in Fig. 3 and the cutting punch Ss guided in a guide plate Fp can be seen from this cutting device. Between the cutting plate Sdp and the guide plate Fp is the strip B, which is moved step by step in a direction perpendicular to the plane of the drawing. The cutting plate Sdp has an opening 0 which is dimensioned so that the cutting punch Ss can penetrate and which widens slightly towards the top with a step St.

Gemäß Fig. 8 wird der an die Saugpipette Sp des Bestückkopfes Bk angefügte Saugpipettenadapter Spa (vergl. Fig. 4) zunächst in die Öffnung 0 der Schneidplatte Sdp so eingeführt, daß er mit einer nicht näher bezeichnetenAccording to Fig. 8, the suction pipette adapter Spa (see Fig. 4) attached to the suction pipette Sp of the placement head Bk is first inserted into the opening 0 of the cutting plate Sdp so that it is in contact with an unspecified

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Stufe auf der Stufe St aufliegt. Anschließend wird gemäß rig. 9 der Schneidstempel Ss nach oben bewegt, wobei ein hier l-ein schernatisch dargestelltes Mikropack Mp aus dem Band B ausgeschnitten und zwischen Schneidstempel Ss und Saugpipettenadapter Spa festgeklemmt wird. Der durch einen Pfeil P9 aufgezeigte Druck mit dem der Saugpipettenadapter Spa nach unten gedruckt wird ist rf &ogr; &Kgr;&agr; &igr; &pgr;&ogr;&pgr;'&eegr;&eegr;&ogr;&tgr; ale Hot» rliirnh -&tgr;&ohgr;&agr; ·? Pfoi Io Din oufnoTainf a Step rests on the step St. Then, according to rig. 9, the cutting punch Ss is moved upwards, whereby a micropack Mp shown schematically here is cut out of the band B and clamped between the cutting punch Ss and the suction pipette adapter Spa. The pressure shown by an arrow P9 with which the suction pipette adapter Spa is pressed downwards is rf &ogr;&Kgr;&agr;&igr;&pgr;&ogr;&pgr;'&eegr;&eegr;&ogr;&tgr; ale Hot» rliirnh -&tgr;&ohgr;&agr; ·? Pfoi Io Din oufnoTainf a

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Druck, mit dem der Schneidstempel Ss nach oben gedruckt wird. Demzufolge wird dann gemäß Fig. 10 der Saugpipettenadapter Spa von der Stufe St abgehoben und das ausgeschnittene Mikropack Mp nach oben über die Stufe St hinaus aus der Öffnung O gedruckt. Der Saugpipettenadapter Spa hebt dann das Mikropack Mp nach oben ab und setzt es in der in Fig. 4 bereits aufgezeigten Weise auf dem zu bestückenden Substrat S ab.Pressure with which the cutting stamp Ss is pressed upwards. As a result, the suction pipette adapter Spa is then lifted off the step St as shown in Fig. 10 and the cut-out micropack Mp is pressed upwards over the step St out of the opening O. The suction pipette adapter Spa then lifts the micropack Mp upwards and places it on the substrate S to be assembled in the manner already shown in Fig. 4.

Anhand der Fig. 7 bis 10 ist ohne weiteres zu erkennen, daß ein aus dem Band B ausgeschnittenes Mikropack Mp zunächst noch in der Öffnung O der Schneidplatte Sdp geführt ist. Durch diese Führung der ausgeschnittenen Mikropacks Mp in der Schneidplatte Sdp ergibt sich eine genau definierte Ausgangsposition, die ein zuverlässiges Positionieren der Mikropacks Mp auf dem zu bestückenden Substrat S (vergl. Fig. 4) ermöglicht.From Fig. 7 to 10 it is easy to see that a micropack Mp cut out of the strip B is initially guided in the opening O of the cutting plate Sdp. This guidance of the cut out micropacks Mp in the cutting plate Sdp results in a precisely defined starting position, which enables reliable positioning of the micropacks Mp on the substrate S to be assembled (see Fig. 4).

Die Fig. 11 und 12 zeigen verschiedene Längsschnitte durch die mit Ae bezeichnete Aussehneideeinrichtung des in Fig. 3 dargestellten Zuführmoduls Zm. Zwischen der oben angeordneten Schneidplatte Sdp und einer unteren Grundplatte Gp befinden sich zwei gerade Seitenwandungen SwI und Sw2, während die vordere stirnseitige Wand W eine gewölbte Form aufweist. An die Schneidplatte Sdp schließt sich nach hinten die mit Dp bezeichnete Deck-Fig. 11 and 12 show various longitudinal sections through the cutting device marked Ae of the feed module Zm shown in Fig. 3. Between the cutting plate Sdp arranged at the top and a lower base plate Gp there are two straight side walls SwI and Sw2, while the front end wall W has a curved shape. The cutting plate Sdp is followed at the rear by the cover marked Dp.

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platte des Zuführmoduls Zm an, wobei sich in der Deckplatte Dp ein Zuführkanal ZkI für die Zufuhr des Bandes B (vergl. Fig. 1 bis 10) in Richtung des Pfeiles Pll befindet. Die beiden Seitenwandungen SwI und Sw2 und die Grundplatte Gp erstrecken sich nach hinten über den gesamten Zuführmodul Zm.plate of the feed module Zm, whereby in the cover plate Dp there is a feed channel ZkI for feeding the tape B (see Fig. 1 to 10) in the direction of the arrow Pll. The two side walls SwI and Sw2 and the base plate Gp extend backwards over the entire feed module Zm.

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sich ein Kanal Kai an, welcher sich zwischen der Schneidplatte Sdp und der Führungsplatte Fp des Schneidstempels Ss befindet und durch eine flache, der Form des Bandes B angepaßte Ausfräßung der Führungsplatte Fp gebildet ist. Nach dem Ausschneiden der Mikropacks Mp wird das Band B aus dem Kanal Kai geführt, über die Wölbung der stirnseitigen Wand W entsprechend den Pfeilen P12 und P13 umgelenkt und durch einen Kanal Ka2 abgeführt, wobei sich dieser Kanal Ka2 zwischen der Grundplatte Gp und einer dünneren Bodenplatte Bp des Zuführmoduls Zm befindet.a channel Kai is located between the cutting plate Sdp and the guide plate Fp of the cutting punch Ss and is formed by a flat milling of the guide plate Fp adapted to the shape of the strip B. After cutting out the micropacks Mp, the strip B is guided out of the channel Kai, deflected over the curvature of the front wall W according to the arrows P12 and P13 and led away through a channel Ka2, whereby this channel Ka2 is located between the base plate Gp and a thinner base plate Bp of the feed module Zm.

In Fig. 11 ist in der Grundplatte Gp eine Bohrung Bo zu erkennen, in welche bei der Anordnung des Zuführmoduls Zm auf einem Bestückautomaten ein Paßstift eingreift. Im übrigen wird der Zuführmodul Zm auf dem Tisch des Bestückautomaten durch sein Eigengewicht und durch Magnetkraft gehalten.In Fig. 11, a hole Bo can be seen in the base plate Gp, into which a dowel pin engages when the feed module Zm is arranged on a placement machine. Otherwise, the feed module Zm is held on the table of the placement machine by its own weight and by magnetic force.

Der Schneidstempel Ss ist an seiner Oberseite mit einer Einfräsung Ef versehen, die so bemessen ist, daß sie den dickeren Ic-Bereich eines Mikropacks Mp aufnehmen und beim Ausschneidevorgang vor Beschädigungen bewahren kann. Im übrigen muß der Schneidstempel Ss ja nur die in Fig. 2 dargestellten Trennstellen Ts durchtrennen. Die Befestigung des Schneidstempels Ss erfolgt in einer Stempelaufnahme, die aus einer oberen Aufnahmeplatte ApI und einer unteren Aufnahmeplatte Ap2 zusammengesetzt undThe cutting punch Ss is provided with a milled recess Ef on its top, which is dimensioned in such a way that it can accommodate the thicker Ic area of a micropack Mp and protect it from damage during the cutting process. In addition, the cutting punch Ss only has to cut through the separation points Ts shown in Fig. 2. The cutting punch Ss is attached in a punch holder, which is made up of an upper holder plate ApI and a lower holder plate Ap2 and

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in einer Geradführung Gf formschlüssig gehalten ist. Die \ vertikale Führung dieser Geradführung Gf erfolgt durch |is held in a form-fitting manner in a straight guide Gf. The \ vertical guidance of this straight guide Gf is provided by |

mehrere in Fig. 12 erkennbare Rollen Ro3, während für |several roles Ro3 visible in Fig. 12, while for |

den hin- und hergehenden Antrieb in vertikaler Richtung | weitere mittels Achsen Ac in der Geradführung Gf gelagerte Rollen Ro4 und eine in horizontaler Richtung gemäß dem Doppelpfeil Dpfl hin- und herbewegbare Hubstange Hbs vorgesehen sind. Die Hubstange Hbs ist in ihrem vorderen Bereich gegabelt und derart abgekröpft, daß ihre hori- , zontale Hin- und Herbewegung Dpfl in eine vertikale Auf- \ und Abbewegung des Schneidstempels Ss entsprechend dem ■' Doppelpfeil Dpf2 umgesetzt wird. ithe reciprocating drive in the vertical direction | further rollers Ro4 mounted in the straight guide Gf by means of axes Ac and a lifting rod Hbs which can be moved back and forth in the horizontal direction according to the double arrow Dpfl are provided. The lifting rod Hbs is forked in its front area and bent in such a way that its horizontal reciprocating movement Dpfl is converted into a vertical up and down movement of the cutting punch Ss according to the ■' double arrow Dpf2. i

Die über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kurbeltrieb angetriebene Hubstange Hbs dient auch zum Antrieb der Biegeainrichtung Be (vergl. Fig. 3, 5 und 6), deren Biegestempel Bs über eine weitere Kröpfung auf- und abbewegt wird. Von der Hubstange Hbs wird ferner ein zwischen Biegeeinrichtung Be und Ausschneideeinrichtung Ae angeordnetes Antriebsaggregat betätigt, welche das Band B durch Eingriff in dessen Perforation Pf (vergl. Fig. 1 bis 3) in Richtung des Pfeiles Pll schrittweise derart vorwärtsbewegt, daß jeweils ein Mikropack Mp genau über dem Biegestempel Bs (vergl. Fig. 5 und 6) bzw. über dem Schneidstempel Ss angeordnet ist. Das in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsaggregat kann dabei so aufgebaut werden, wie die in Filmkameras für den schrittweisen Transport der Filme eingesetzten Antriebsaggregate.The lifting rod Hbs, which is driven by a crank mechanism not shown in the drawing, also serves to drive the bending device Be (see Fig. 3, 5 and 6), whose bending punch Bs is moved up and down via a further crank. The lifting rod Hbs also operates a drive unit arranged between the bending device Be and the cutting device Ae, which moves the tape B forward step by step in the direction of the arrow Pll by engaging in its perforation Pf (see Fig. 1 to 3) so that a micropack Mp is arranged exactly above the bending punch Bs (see Fig. 5 and 6) or above the cutting punch Ss. The drive unit, which is not shown in the drawing, can be constructed in the same way as the drive units used in film cameras for the step-by-step transport of the films.

Wird das Band B in Richtung des Pfeiles Pll vorwärtstransportiert bis das nächste M~'■ ■■ npack Mp in der Ausschneideeinrichtung Ae angeordnet ist, so wird vor dem eigentlichen Ausschneidevorgang noch eine Feinpositionierung vorgenommen, die eine äußerst genaue und repro- If the tape B is transported forward in the direction of the arrow Pll until the next M ~'■ ■■ npack Mp is arranged in the cutting device Ae, a fine positioning is carried out before the actual cutting process, which ensures extremely precise and reproducible

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duzierbare Relativlage zwischen Mikropack Mp und Ausschneideeinrichtung Ae gewährleistet. Diese Feinpositionierung erfolgt mit Hilfe von zwei im Abstand zueinander angeordneten Positionierstiften Ps, die in der aus den Aufnahmeplatten ApI und Ap2 bestehenden Stempelaufnahme befestigt sind und in Führungsbohrungen Fbol der Führungsplatte Fp geführt sind. Die Positionierstifte Ps werden also zusammen mit dem Schneidstempel Ss betätigt. Die Länge der Positionierstifte Ps ist dabei derart bemessen, daß sie kurz vor dem Ausschneiden eines Mikropacks Mp in die Perforation Pf des Bandes B eingeführt werden und dadurch eine Feinpositionierung mit einer exakten Relativlage von Mikropack Mp und Schneidstempel Ss bzw. Schneidplatte Sdp bewirken. Beim Ausschneiden eines Mikropacks Mp dringen die Positionieistifte Ps dann in entsprechende Führungsbohrungen Fbo2 der Schneidplatte Sdp ein.This ensures a reducible relative position between the micropack Mp and the cutting device Ae. This fine positioning is carried out with the help of two positioning pins Ps arranged at a distance from one another, which are fastened in the punch holder consisting of the mounting plates ApI and Ap2 and are guided in guide holes Fbol of the guide plate Fp. The positioning pins Ps are therefore operated together with the cutting punch Ss. The length of the positioning pins Ps is dimensioned in such a way that they are inserted into the perforation Pf of the band B shortly before a micropack Mp is cut out, thereby causing fine positioning with an exact relative position of the micropack Mp and the cutting punch Ss or cutting plate Sdp. When a micropack Mp is cut out, the positioning pins Ps then penetrate into the corresponding guide holes Fbo2 of the cutting plate Sdp.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Feinpositionierung nehmen die ausgeschnittenen Mikropacks Mp stets dieselbe Lage innerhalb der Öffnung 0 der Schneidplatte Sdp ein. Gemäß der schematischen Darstellung in den Fig. 7 bis wird dann die öffnung 0 der Schneidplatte Sdp als Entnahmeposition für Mikropacks Mp herangezogen, d. h. es liegt eine definierte Ausgangsposition vor und die Mikropacks Mp können dann mit dem Bestückkopf Bk exakt in den programmierten Bestückpositionen des Substrats S (vergl. Fig. 4) abgesetzt werden. Eine mechanische Beschädigung oder sonstige Beeinträchtigung der Mikropacks Mp ist dabei nicht zu befürchten.Due to the fine positioning described above, the cut-out micropacks Mp always take up the same position within the opening 0 of the cutting plate Sdp. According to the schematic representation in Fig. 7 to , the opening 0 of the cutting plate Sdp is then used as the removal position for micropacks Mp, i.e. there is a defined starting position and the micropacks Mp can then be placed with the placement head Bk exactly in the programmed placement positions of the substrate S (see Fig. 4). There is no risk of mechanical damage or other impairment of the micropacks Mp.

4 Schutzansprüche
12 Figuren4 Protection claims
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Claims (4)

- 15 - VPA 85 H 1825 DE Schutzansprüche- 15 - VPA 85 H 1825 DE Protection claims 1. Vorrichtung zur Bestückung von Substraten mit Mikropacks, gekennzeichnet durch1. Device for equipping substrates with micropacks, characterized by - eine Vorratsrolle (Vr), von welcher die Mikropacks (Mp) in Bandform abziehbar sind,- a supply roll (Vr) from which the micropacks (Mp) can be removed in strip form, - eine der Vorratsrolle (Vr) nachgeordnete Ausschneideeinrichtung (Ae) zum Ausschneiden der Mikropacks (Mp) aus dem Band (B) mit einem von unten in die zugeordnete Schneidplatte (Sdp) einführbaren Schneidstempel (Ss) und durch- a cutting device (Ae) arranged downstream of the supply roll (Vr) for cutting the micropacks (Mp) out of the strip (B) with a cutting punch (Ss) that can be inserted from below into the associated cutting plate (Sdp) and by - einen Bestückkopf (Bk), dessen Saugpipette (Sp) zur Aufnahme der ausgeschnittenen Mikropacks (Mp) von obpn >\er in die Schneidplatte (Sdp) der Ausschneideeihrichtung (Ae) einführbar ist.- a placement head (Bk), the suction pipette (Sp) of which can be inserted into the cutting plate (Sdp) of the cutting device (Ae) to pick up the cut-out micropacks (Mp) from above. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorratsrolle (Vr) und der Ausschneideeinrichtung (Ae) eine Biegeeinrichtung (Be) zum Ausformen der Außenanschlüsse (Aa) der Mikropacks (Mp) angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that a bending device (Be) for forming the external connections (Aa) of the micropacks (Mp) is arranged between the supply roll (Vr) and the cutting device (Ae). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in der Ausschneideeinrichtung (Ae) zwei in eine Perforation (Pf) des Bandes (B) einführbare Positionierstifte (Ps) angeordnet sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that two positioning pins (Ps) that can be inserted into a perforation (Pf) of the tape (B) are arranged in the cutting device (Ae). titi &bull; · « C · ■&bull; · « C · ■ ··■·■■··■·■■ - 16 - VPA 85 H 1825 DE- 16 - VPA 85 H 1825 EN 4. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Positionierstifte (Ps) zusammen mit dem Schneidstempel (Ss) betätigbar sind.4. Device according to claim 9, characterized in that the positioning pins (Ps) can be actuated together with the cutting punch (Ss).