DE9201834U1 - Modular finishing facility for electronic components - Google Patents

Modular finishing facility for electronic components

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Description

J2G8 5 1 &igr; DEJ2G8 5 1 &igr; EN

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Siemens. AktiengesellschaftSiemens. Aktiengesellschaft

Modular aufgebaute Endfertigungseinrichtung für elektronische ElementeModular finishing facility for electronic components

Die Erfindung betrifft eine modular aufgebaute Endfertigungseinrichtung für elektronische Elemente, wie Widerstände, Transistoren, ICs etc. in bestückungsautomatengerechter Form, wobei die elektronischen Elemente auf einem Metallgitterband (lead frame) angeliefert werden, mit einem lead frame-Stanzmodul, einem Vorschneidemodul, einem Gehäusespritzmodul und einem Vereinzelungs-, Kontaktschneide- und Biegemodul, die Werkzeuge für das Vorschneiden, Gehäusespritzen, Vereinzeln usw. besitzen.The invention relates to a modularly constructed final production facility for electronic elements, such as resistors, transistors, ICs, etc. in a form suitable for assembly machines, whereby the electronic elements are delivered on a metal mesh belt (lead frame), with a lead frame punching module, a pre-cutting module, a housing injection module and a separation, contact cutting and bending module, which have tools for pre-cutting, housing injection, separation, etc.

Endfertigungseinrichtungen für elektronische Elemente aller Art waren bisher aus einzelnen, der jeweiligen Arbeitsaufgabe angepaßten Einzelmaschinen aufgebaut. Für das Schneiden, Biegen und Brechen der einzelnen lead frame-Abschnitte und der Gehäuse wurden bevorzugt C-Gestell-Pressen verwendet, für das Spritzen der Gehäuse Viersäulenpressen. Die einzelnen Maschinen waren durch normale Transfereinrichtungen miteinander verbunden oder der Transport der einzelnen Teile erfolgte manuell. Derartige Einrichtungen sind kostenaufwendig und schwierig zu automatisieren. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue Endfertigungseinrichtung anzugeben, die demgegenüber geringere Investitionskosten aufweist, kostengünstiger arbeitet und ohne Schwierigkeiten teil- oder vollautomatisiert werden kann. Insbesondere soll es möglich sein, auch kleinere und mittlere Stückzahlen kostengünstig zu fertigen, so daß eine just in time-Herstellung von automatengerechten Elektronikelementen möglich wird.Finishing facilities for all types of electronic components were previously made up of individual machines adapted to the respective task. C-frame presses were preferably used for cutting, bending and breaking the individual lead frame sections and the housings, and four-column presses were used for injection molding the housings. The individual machines were connected to one another by normal transfer devices or the individual parts were transported manually. Such devices are expensive and difficult to automate. The object of the invention is to provide a new finishing facility which, in comparison, has lower investment costs, operates more cost-effectively and can be partially or fully automated without difficulty. In particular, it should be possible to manufacture small and medium quantities cost-effectively, so that just-in-time production of electronic components suitable for automated systems is possible.

SHo /Th- 11.02.1992SHo /Th- 11.02.1992

; 92 G 3 5 1 IDE; 92 G 3 5 1 IDE

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Endfertigungseinrichtung modular aufgebaut ist und daß die einzelnen Module in Standardgehäusen angeordnet und vorzugsweise fest miteinander verbindbar ausgebildet sind. Durch einfache Standardmodule, deren Taktzeiten relativ lang ausfallen können, wenn nur kleine und mittlere Serien gefertigt werden, können die Investitionskosten für eine Endfertigungseinrichtung erheblich gesenkt werden. Eine feste Verbindung der einzelnen Module miteinander erleichtert dabei die Teileweitergabe. Insgesamt ergibt sich ein fester, vorzugsweise aus quaderförmigen Einzelgehäusen mit leicht wechselbaren Werkzeugen bestehender Fertigungsblock, der variable Arbeitsabläufe erlaubt, in den auf der einen Seite die bestückte lead frame einläuft und aus dem an der anderen Seite bestückungsautomatengerechte, (z.B.The task is solved by the fact that the final production facility is modularly constructed and that the individual modules are arranged in standard housings and are preferably designed so that they can be firmly connected to one another. The investment costs for a final production facility can be significantly reduced by using simple standard modules, whose cycle times can be relatively long if only small and medium series are produced. A firm connection of the individual modules to one another makes it easier to pass on parts. Overall, the result is a fixed production block, preferably made up of cuboid-shaped individual housings with easily exchangeable tools, which allows variable work processes, into which the assembled lead frame runs on one side and from which the assembly machine-compatible parts (e.g.

für SMD) Elektronikelemente auslaufen.for SMD) electronic elements are being phased out.

Die erfindungsgemäßen Module weisen vorteilhaft im Oberteil Werkzeugbewegungseinrichtungen auf, insbesondere in Form von Hubarmen, die in einem Drehgelenk im Oberteil der Module gelagert sind. Die Werkzeugoberteile sind mit den Hubarmen beweglich, zumindest halbkardanisch mit dem jeweiligen Hubarm verbunden. So ergibt sich eine einfache Schließ- bzw. Arbeitsmechanik, deren Bewegung durch einen pneumatischen Kolben erfolgen kann. Die halb-, möglicherweise vollkardanische, Aufhängung des Werkzeugoberteils sorgt dabei auf einfachste Weise für eine plane Auflage des Werkzeugoberteils auf dem Werkzeugunterteil beim Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile.The modules according to the invention advantageously have tool movement devices in the upper part, in particular in the form of lifting arms, which are mounted in a swivel joint in the upper part of the modules. The tool upper parts are movable with the lifting arms, at least semi-cardanically connected to the respective lifting arm. This results in a simple closing or working mechanism, the movement of which can be carried out by a pneumatic piston. The semi-, possibly fully cardanic, suspension of the tool upper part ensures in the simplest way that the tool upper part rests flat on the tool lower part when the two tool parts are moved together.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die einzelnen Werkzeuge Werkzeugführungselemente, insbesondere in Form von konischen Paßbolzen, aufweisen, sowie daß die einzelnen Module eine Arbeitsbewegungs- und/oder Verriegelungseinrichtung, insbesondere einen Hydraulikzylinder, aufweisen. So kann vorteilhaft den Genauigkeitsanforderungen bei der Fertigung der Elektronikelemente Rechnung getragen werden, ohne das Konzept der einfachen Module zu verlassen.In an embodiment of the invention, it is provided that the individual tools have tool guide elements, in particular in the form of conical fitting bolts, and that the individual modules have a working movement and/or locking device, in particular a hydraulic cylinder. In this way, the accuracy requirements in the manufacture of the electronic elements can advantageously be taken into account, without abandoning the concept of simple modules.

82 GS 5 t 1 DE82 GS 5 t 1 DE

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einzelwerkzeuge zur Bedienungsseite hin herausziehbar ausgebildet sind und daß vorteilhaft eine Abstützung für die herausgezogenen Werkzeuge anbringbar ist. So ist ein besonders einfacher Werkzeugwechsel möglich.In a further embodiment of the invention, it is provided that the individual tools are designed to be pull-out towards the operating side and that a support for the pulled-out tools can advantageously be attached. This makes it particularly easy to change tools.

Die Einrichtung wird vorteilhaft durch eine für alle Module gemeinsame speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen Industrie-PC gesteuert, die auch Zwischenlagereinrichtungen etc. steuern. So ist sowohl eine halbautomatische Arbeitsweise unterstützbar als auch eine vollautomatische Arbeitsweise erreichbar. Die Bearbeitungsaufgabe jedes Moduls kann dabei einfach gewechselt werden.The facility is advantageously controlled by a programmable logic controller (PLC) or an industrial PC that is common to all modules and also controls intermediate storage facilities, etc. This means that both a semi-automatic mode of operation can be supported and a fully automatic mode of operation can be achieved. The processing task of each module can be easily changed.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, aus der, ebenso wie aus den Unteransprüchen, weitere vorteilhafte Einzelheiten entnehmbar sind. Die Zeichnung zeigt im einzelnen:The invention is explained in more detail with reference to a drawing, from which, as well as from the subclaims, further advantageous details can be taken. The drawing shows in detail:

FIG 1 ein Modul mit geöffnetem Werkzeug von der Seite, FIG 2 drei miteinander verbundene Module von vorn und FIG 3 fünf Module von oben.FIG 1 a module with opened tool from the side, FIG 2 three interconnected modules from the front and FIG 3 five modules from above.

In FIG 1 bezeichnet 1 das Gehäuse eines Moduls mit dem Hubarm 2. Die Ziffern 3 und 4 bezeichnen das Werkzeugunter- bzw. -oberteil mit Zentrier-und Führungsbolzen 5. Das Werkzeugoberteil 4 ist über die Achse 6 mit dem Hubarm 2 verbunden, dieser kann sich um die Achse 7 drehen. Der Hubarm 2 wird durch den Pneumatikzylinder 9 bewegt, der über die Achse 8 mit dem Hubarm 2 verbunden ist. Gegebenenfalls kann hier auch ein Kniehebelsystem vorteilhaft sein.In FIG 1, 1 designates the housing of a module with the lifting arm 2. The numbers 3 and 4 designate the lower and upper parts of the tool with centering and guide bolts 5. The upper part of the tool 4 is connected to the lifting arm 2 via the axis 6, which can rotate about the axis 7. The lifting arm 2 is moved by the pneumatic cylinder 9, which is connected to the lifting arm 2 via the axis 8. If necessary, a toggle lever system can also be advantageous here.

In FIG 2 bezeichnen 10,11 und 12 verschiedene Module, die teilweise mit Teilezuführungsvorrichtungen 13 und Weiterleitungsvorrichtungen 14 ausgestattet sind. Die Endmodule weisenIn FIG 2, 10, 11 and 12 designate different modules, some of which are equipped with parts feed devices 13 and forwarding devices 14. The end modules have

vorteilhaft Entnahmevorrichtungen auf. Die Zahl der Module ist entweder einer speziellen Elektronik-Elemente-Art angepaßt oder entspricht der Maximalanforderung. Dann können bei einfach herzustellenden Elektronik-Elementen, z.B. einzelne Module bei der Bearbeitung freibleiben.advantageously have removal devices. The number of modules is either adapted to a specific type of electronic element or corresponds to the maximum requirement. In this case, for electronic elements that are easy to manufacture, e.g. individual modules can be left free during processing.

In FIG 3 bezeichnen 15,16,17,18 und 19 verschiedene Module und 20,21 Teile-Transportvorrichtungen. Das Modul 16 ist nach vorn gezogen gezeichnet und deutet eine Servicestellung an, insbesondere für einen Werkzeugwechsel oder ein Nachschärfen des Werkzeugs.In FIG 3, 15, 16, 17, 18 and 19 indicate various modules and 20, 21 parts transport devices. Module 16 is drawn pulled forward and indicates a service position, in particular for changing tools or resharpening the tool.

Die vorstehend beschriebene modular aufgebaute Endfertigungseinrichtung ist insbesondere für die Ausrüstung mit einem Gehäusespritzmodul vorgesehen, in dem unterschiedliche Gehäusegrößen ohne Werkzeugwechsel spritzbar sind. Hierzu weist das Werkzeug parallele Gehäuseformreihen auf, die mit unterschiedlich großen Gehäuseformen versehen sind. Dabei kann auch die Zahl der einzelnen Gehäuseformen je paralleler Reihe unterschiedlich groß sein. Die Anordnung der einzelnen Gehäusegrößen ist dabei derart, daß sich bei einem Spritzen nur einer Gehäusegröße eine gleichmäßige Kraftverteilung ergibt, so daß keine Kipp- oder Querkräfte auftreten.The modular finishing facility described above is designed in particular for equipment with a housing injection module in which different housing sizes can be injection molded without changing the tool. For this purpose, the tool has parallel rows of housing molds that are provided with housing molds of different sizes. The number of individual housing molds per parallel row can also be different. The arrangement of the individual housing sizes is such that when only one housing size is injected, an even distribution of force results, so that no tilting or transverse forces occur.

Die einzelnen Reihen haben nur eine geringe wirksame Fläche, so daß mit kleinen Schließkräften gearbeitet werden kann. Aufgrund der kleinen Schließkräfte kann, insbesondere wenn eine hydraulische Schließ- oder Arbeitsbewegungsvorrichtung, auf deren Darstellung verzichtet wurde, vorhanden ist, mit leichten Gehäusen in Schweißkonstruktion und unter Verzicht auf zusätzliche Führungselemente bis auf Zentrierelemente, gearbeitet werden. So ergibt sich eine bisher unerreicht kostengünstige Endfertigungseinrichtung für elektronische Elemente, die insbesondere für kleine und mittlere SerienThe individual rows have only a small effective area, so that work can be carried out with small closing forces. Due to the small closing forces, it is possible to work with light housings in a welded construction and without additional guide elements except for centering elements, especially if a hydraulic closing or working movement device, which has not been shown, is present. This results in a previously unattainable, cost-effective finishing facility for electronic elements, which is particularly suitable for small and medium series.

J2 Q 8 5 &iacgr; &igr; DEJ2 Q 8 5 &iacgr;&igr; DE

geeignet ist. Dabei sind konstruktive Abwandlungen ohne weiteres möglich, so z.B. der Ersatz der vorgesehenen Zylinder-Kolbeneinheiten durch eine Mechanik.is suitable. Structural modifications are easily possible, such as replacing the intended cylinder-piston units with a mechanical unit.

Die einzelnen Module sind beliebig miteinander kombinierbar. Bei unabhängiger Beschickung kann also jede mögliche Fertigungsschritt-Kombination gewählt werden, z.B. können einzelne Mdoule unbenutzt bleiben. Ihre Bedienung erfolgt unabhängig voneinander. Die Werkzeuge können sowohl Einzel-Arbeits- . schritte als auch Mehrfach-Arbeitsschritte durchführen.The individual modules can be combined with one another as desired. With independent loading, any possible combination of production steps can be selected, e.g. individual modules can remain unused. They are operated independently of one another. The tools can carry out both single work steps and multiple work steps.

Einzelne Module können sich auch einen Arbeitsschritt teilen, also z.B. jeweils jedes zweite Teil bearbeiten oder parallel arbeiten. Der modulare Aufbau erlaubt eine an die jeweilige Fertigungsaufgabe optimale Anpassung der Endfertigungseinrichtung. Individual modules can also share a work step, e.g. process every second part or work in parallel. The modular structure allows the finishing equipment to be optimally adapted to the respective production task.

Claims (8)

92 G 8 5 1 1 DE : 1 Schutzansprüche92 G 8 5 1 1 DE : 1 Protection claims 1. Modular aufgebaute Endfertigungseinrichtung für elektronische Elemente, wie Widerstände, Transistoren, IC's etc., insbesondere in bestückungsautomatengerechter Form, wobei die elektronischen Elemente auf einem Metallgitterband (lead frame) angeliefert werden, mit einem lead frame-Stanzmodul, einem Vorschneidemodul, einem Gehäusespritzmodul und z.B. einem Vereinzelungs-, Kontaktschneide- und Biegemodul, die Werkzeuge für das Vorschneiden, Gehäusespritzen und Vereinzeln usw. besitzen, wobei die einzelnen Module (15-19) der Endfertigungseinrichtung in Standardgehäusen angeordnet und vorzugsweise fest miteinander verbindbar ausgebildet sind.1. Modularly constructed final production facility for electronic elements, such as resistors, transistors, ICs, etc., in particular in a form suitable for assembly machines, whereby the electronic elements are delivered on a metal mesh belt (lead frame), with a lead frame punching module, a pre-cutting module, a housing injection module and e.g. a separation, contact cutting and bending module, which have tools for pre-cutting, housing injection and separation, etc., whereby the individual modules (15-19) of the final production facility are arranged in standard housings and are preferably designed to be firmly connected to one another. 2. Endfertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Module (15-19) Werkzeug-Bewegungseinrichtungen aufweisen, insbesondere in Form von Hubarmen (2), die in einem Drehgelenk im Oberteil der Module (15-19) gelagert sind.2. Finishing device according to claim 1, characterized in that the individual modules (15-19) have tool movement devices, in particular in the form of lifting arms (2) which are mounted in a swivel joint in the upper part of the modules (15-19). 3. Endfertigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Werkzeuge Werkzeugführungselemente, insbesondere in Form von konischen Paßbolzen (5), aufweisen.3. Finishing device according to claim 1 or 2, characterized in that the individual tools have tool guide elements, in particular in the form of conical fitting bolts (5). 4. Endfertigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge bewegliche Werkzeugoberteile aufweisen, insbesondere Oberteile, die zumindest über eine Achse parallel zur Hubarmachse (7) mit dem jeweiligen Hubarm (2) verbunden sind.4. Finishing device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the tools have movable tool upper parts, in particular upper parts which are connected to the respective lifting arm (2) at least via an axis parallel to the lifting arm axis (7). 5. Endfertigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,5. Finishing device according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that 92 G 8 5 1 1 DE92 G 8 5 1 1 EN 7 - : f. :'" * "*'. ;'. daß die Hubarme (2) eine Bewegungseinrichtung, insbesondere einen pneumatischen Kolben (9), aufweisen. 7 - : f. :'" * "*'. ;'. that the lifting arms (2) have a movement device, in particular a pneumatic piston (9). 6. Endfertigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,6. Finishing device according to claim 5, characterized in that daß die einzelnen Module (15-19) eine Arbeitsbewegungsund eine Verriegelungseinrichtung, insbesondere einen Hydraulikzylinder, aufweisen.that the individual modules (15-19) have a working movement and a locking device, in particular a hydraulic cylinder. 7. Endfertigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwerkzeuge zur Bedienungsseite hin herausziehbar ausgebildet sind und daß vorzugsweise eine Abstützung für herausgezogene Werkzeuge vorsehbar ist.7. Finishing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the individual tools are designed to be retractable towards the operating side and that a support for retracted tools can preferably be provided. 8. Endfertigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Module (15-19) als Schweißkonstruktionen in Quaderform und in Einheitshöhe ausgebildet sind.8. Finishing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the individual modules (15-19) are designed as welded constructions in cuboid shape and in uniform height. 9. Endfertigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie elektrische Steuereinrichtungen, vorzugsweise elektronische Steuereinrichtungen, aufweist, die mit einer für alle Module (15-19) gemeinsamen speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder einem Industrie-PC verbindbar sind.9. Finishing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has electrical control devices, preferably electronic control devices, which can be connected to a programmable logic controller (PLC) common to all modules (15-19) or to an industrial PC. 10. Endfertigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusespritzmodul mit einem Elektronikelementegehäuse-Spritzwerkzeug ausrüstbar ist, in dem die Elektronikelementegehäuse in Reihen mit unterschiedliehen Gehäusegrößen und/oder Stückzahlen spritzbar sind.10. Finishing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the housing injection molding module can be equipped with an electronic element housing injection molding tool in which the electronic element housings can be injection molded in rows with different housing sizes and/or quantities. . 85 1 1 DE. 85 1 1 EN 8 .. '- &Ggr; : ~ "' ' ''-^ ..&ngr;.'... &Ggr;&Igr;. Endfertigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vereinzelungsmodul ein Vereinzelungswerkzeug aufweist, das insbesondere als Stufenwerkzeug ausgebildet ist und zur Vereinzelung der Elektronikelemente ein lead frame-Messerteil und ein Spritzansatzschermesserteil aufweist. 8 .. '- &Ggr; : ~ "''''-^..&ngr;.'...&Ggr;&Igr;. Finishing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the separating module has a separating tool which is designed in particular as a step tool and has a lead frame knife part and an injection attachment shear knife part for separating the electronic elements.
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EP0713246A1 (en) * 1994-11-18 1996-05-22 Fico B.V. Modular moulding apparatus

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