自动装配机和装配方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910151590.7

申请日:

2009.07.03

公开号:

CN101621920A

公开日:

2010.01.06

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H05K 13/04公开日:20100106|||公开

IPC分类号:

H05K13/04; H05K13/02; B23K1/00; B23K35/02; B23K35/34

主分类号:

H05K13/04

申请人:

西门子电子集成系统有限责任两合公司

发明人:

诺伯特·海尔曼

地址:

德国慕尼黑

优先权:

2008.7.4 DE 102008031632.6

专利代理机构:

北京康信知识产权代理有限责任公司

代理人:

吴贵明;李 慧

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内容摘要

一种为基板(2)装配元件(3)的自动装配机(1),其具有装配区域(BB),在该区域中可提供待装配的基板(2)。自动装配机(1)还具有装配头(6),其可在平行于基板(2)平面的x/y平面上移动,以及第一拾取位置(9a),在该位置上可提供元件(3)且其可由装配头(6)拾取。自动装配机(1)还具有用于提供至少一个点火元件(12)的另一个拾取位置(9b),该点火元件同样可由装配头(6)拾取且可装配到对应的、设计用于容纳点火元件(12)的基板(2)的接触面(15)上。自动装配机(1)还具有点火装置(

权利要求书

1.  一种用于为基板(2)装配元件(3)的自动装配机(1),所述自动装配机具有:
-装配区域(BB),在所述装配区域中可提供待装配的所述基板(2),
-装配头(6),所述装配头可在平行于所述基板(2)的平面的x/y平面上移动,
-第一拾取位置(9a),在所述第一拾取位置上可提供所述元件(3)且所述元件可由所述装配头(6)拾取,其特征在于,
-所述自动装配机(1)具有用于提供至少一个点火元件(12)的另一个拾取位置(9b),所述点火元件可由所述装配头(6)拾取且可装配到对应的、设计用于捡取所述点火元件(12)的所述基板(2)的接触面(15)上,
-所述自动装配机(1)具有点火装置(11),借助于所述点火装置可引发所述点火元件(12)的放热的点火过程,通过所述点火过程,所述接触面(15)与所述元件(3)的接线(19)导电连接。

2.
  根据权利要求1所述的自动装配机(1),其特征在于,所述点火元件(12)可在所述接触面(15)与所述元件(3)的在那里待接触的所述接线(19)之间定位。

3.
  根据权利要求1或2中的一项所述的自动装配机(1),其特征在于,所述点火元件(12)设计为具有由铝和镍制成的层的金属箔,所述金属箔在引发点火过程时在放热情况下相互反应。

4.
  根据权利要求1至3中任一项所述的自动装配机(1),其特征在于,所述点火装置(11)通过所述基板(2)的电连接元件(13a、13b)与所述接触面(15)和/或所述点火元件(12)连接,从而通过电流脉冲来引发所述放热的点火过程。

5.
  根据权利要求4所述的自动装配机(1),其特征在于,
-在所述电连接元件(13)与所述接触面(15)之间的连接部设计为具有部段(18)的导体(17a、17b),所述部段具有减小的横截面,
-借助于所述点火装置(11)产生具有更高强度的另一个电流脉冲,所述另一个电流脉冲造成所述部段(18)的熔融且因此造成所述导体(17a、17b)的切断。

6.
  根据权利要求1至3中任一项所述的自动装配机(1),其特征在于,所述点火装置(11)设计为激光器,所述激光器通过对所述点火元件(12)产生作用而引发所述放热的点火过程。

7.
  根据权利要求1至6中任一项所述的自动装配机(1),其特征在于,所述点火装置(11)设置在所述装配头(6)上且可与所述装配头一起移动。

8.
  根据权利要求4或5中的一项所述的自动装配机(1),其特征在于,
-所述自动装配机(1)的传送装置(4)设计用于将所述基板(2)传送到所述装配区域(BB)中,在所述装配区域中所述基板(2)可借助于夹紧装置(8)在装配过程期间位置固定地固定,
-所述连接元件(13)可通过用于将所述基板(2)固定在所述装配区域(BB)中的所述夹紧装置(8)的夹紧运动与所述点火装置(11)导电地接触。

9.
  根据权利要求1至8中任一项所述的自动装配机(1),其特征在于,所述点火元件(12)可存储在传送带(20)中并且可借助于设计用于装入传送带的元件(3)的供给装置(5)提供到所述拾取位置(9b)上。

10.
  根据权利要求1至9中任一项所述的自动装配机(1),其特征在于,可在其它拾取位置(9c)上提供不同的点火元件(12)用于接触不同的接线(19)。

11.
  根据权利要求1至10中任一项所述的自动装配机(1),其特征在于,所述自动装配机(1)具有控制装置(14),所述控制装置设计用于实施至少一个功能,即用于借助于所述点火元件(12)为所述基板(2)装配元件(3)和使所述基板与元件接触。

12.
  一种用于制造电路的方法,特别是用于借助于自动装配机来使印刷电路板(2)与在所述印刷电路板上定位的元件(3)接触,所述方法具有下列步骤:
a)在所述自动装配机(1)的装配区域(BB)中提供待装配的基板(2),
b)借助于装配头(6)使点火元件(12)在所述基板(2)的为此预设的接触面(15)上定位,所述装配头可在平行于所述基板(2)的平面的x/y平面上移动,
c)借助于所述装配头(6)使所述待接触的元件(3)的接线(19)在所述点火元件(12)上定位,
d)点燃所述点火元件(12),从而使所述接线(19)与所述基板(2)的所述接触面(15)通过局部的熔融而导电地连接。

13.
  根据权利要求12所述的方法,其特征在于,
-在所述装配区域(BB)中所述基板(2)的至少一个连接元件(13a,13b)与点火装置(11)导电地连接,所述连接元件通过至少一个导体(17a、17b)与所述接触面(15)导电地连接,
-借助于所述点火装置(11)产生电流脉冲,由此点燃所述点火元件(12)。

14.
  根据权利要求12或13中的一项所述的方法,其特征在于,所述元件(3)在点火过程期间由所述装配头(6)保持在所述基板(2)上的所述元件的位置上。

15.
  根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述元件(3)在所述点火过程期间由所述装配头(6)以确定的力压到所述基板(2)上。

16.
  根据权利要求13至15中任一项所述的方法,其特征在于,
-所述导体(17a、17b)具有部段(18),所述部段具有减小的横截面,
-借助于所述点火装置(11)产生具有更高强度的另一个电流脉冲,所述另一个电流脉冲造成所述部段(18)的熔融且因此造成所述导体(17a、17b)的切断。

说明书

自动装配机和装配方法
技术领域
本发明涉及一种用于为基板装配元件的自动装配机以及一种装配方法。
背景技术
在装配技术中借助于自动装配机为基板、大多数为印刷电路板来装配元件。在此,自动装配机的、可通过定位系统移动的装配头从所谓的供给装置中拾取元件,将该元件传送到自动装配机的装配区域,在该装配区域中提供了待装配的基板,且将元件放置在基板上预定的装配位置上。在装配过程期间将基板在其边缘区域侧面地固定。
现在大多情况下应用SMT-方法(表面装配技术)。在此在真正的装配过程之前首先将焊膏形式的焊接材料涂覆至印刷电路板的上侧上的接触部位上。这例如可借助于模板印刷来实现。随后在下一个步骤中将元件放置在印刷电路板上的各自的给定位置上。在此由焊膏的应用而得出优点,即该焊膏是粘性的并因此在通过涂覆的焊膏来装配的情况下将元件直接保持在其各自的给定位置上。大多情况下不再需要借助于粘合材料进行额外的固定。紧接着,在焊膏中所包含的焊料熔话,以实现元件与印刷电路板的牢固的、材料配合的连接。在此例如使用焊接炉或加热板。这种焊接方法称为回流焊接或也称为重新熔融焊接。
然而应用焊接炉产生了对于敏感的元件的热负荷,这是因为对于焊膏的熔融即使在软焊料的情况下也需要大约230℃的温度。因为在应用焊接炉的情况下所有的元件都透热,这可导致元件的损坏。所以在这种情况下这是值得期待的,即将必需的输入热量局部地集中到作用位置,即元件与印刷电路板的接触部位上,而不使所有的元件透热。
由出版物US 2005/0121499A1公开了一种用于使两个组件热接合的方法,为了在两个组件之间的局部的输入热量,该方法应用了反应性的多层箔形式的点火元件。通过箔的化学变化(该化学变化可通过对箔施加压力而进行),箔的反应温度剧烈地提高。这种温度提高足以使待连接的组件在其边缘区域中熔融,从而可通过合适的接合方法,如钎焊或熔焊来使该组件牢固地互相连接。
然而该方法具有缺点,即非常敏感的元件受到所要施加的、相对较高的压力的限制仅可受限制地应用于这种装配方法。此外,为了使待装配的元件结合,也就是说钎焊或熔焊,而不在此对该元件造成损坏或损伤,高精度的和因此而昂贵的压力控制在此是必需的。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种改进的自动装配机以及一种用于为基板装配元件的改进的方法,该目的可以较低的费用来实现且也能够实现敏感的元件的可靠的接触。
该目的通过根据独立权利要求的自动装配机以及装配方法来实现。有利的设计方案是从属权利要求的主题。
根据权利要求1,自动装配机用于为基板装配元件且在此具有装配区域,在该装配区域中可提供待装配的基板。此外,自动装配机具有装配头,该装配头可在平行于基板的平面的x/y平面上移动,以及自动装配机具有第一拾取位置,在该拾取位置上可提供元件且该元件可由装配头拾取。此外,自动装配机具有用于提供至少一个点火元件的另一个拾取位置,该点火元件同样可由装配头拾取且可装配到对应的、设计用于捡取点火元件的基板的接触面上。此外,自动装配机具有点火装置,借助于该点火装置可引发点火元件的放热的点火过程,从而使接触面与元件的接线通过该放热的点火过程导电地连接。
根据本发明的自动装配机能够实现大多情况下自动化地对例如以反应性的多层箔的形式的点火元件的应用或处理,以用于为基板装配元件。在此所应用的点火元件可保持相对较小和紧凑,且可与待连接元件的几何形状相匹配。该点火元件具有高能量密度,其可在相应的激活的情况下释放。局部受限制的输入热量促成了所参与的对象(在此为载体的接触面以及元件的接线)的表面的熔融,且因此促成了材料配合的连接。因此可避免所有元件的完全透热。点火元件的激活例如可借助于激光器或电脉冲实现。可通过点火元件的相应尺寸来对所输入的热量以及温度前沿的局部走向(Verlauf)产生影响。根据温度以及参与的材料可实现不同的热接合方法,例如钎焊或熔焊。
通过根据本发明的自动装配机能够实现点火元件的自动点火,而不必在此手动控制每个单个的箔部件。在此可通过应用点火装置至少部分自动地进行接合过程。在此,除了一些主要是涉及用于提供点火元件的点火装置以及自动装配机的控制装置的变型之外,可例如使用具有借助于x/y定位系统而可移动的装配头的传统的自动装配机。
此外可能的是,这样来设计用于SMT-装配(表面装配技术)的自动装配机,即可实现SMT-装配过程,该装配过程在没有目前常用的焊膏印刷以及没有目前常用的回流炉的情况下也可进行。这又特别地对于温度敏感的元件来说是令人关注的,这是因为在此不必使用焊接炉且因此可避免与之相联系的元件的透热。
通过设置另一个拾取位置,可以在合适的位置上准备好点火元件,从而可以在需要时由自动装配机的装配头拾取该点火元件。在此,特别地应用一装配头,其具有至少一个用于拾取和保持元件或者说点火元件的真空保持装置。通过切断真空或通过以超压吹散而可将所保持的元件或者说点火元件放置在基板上其预定的位置上。在此,基板的概念大多数情况下理解为印刷电路板。然而下文中原则上也可理解为所有其它适合用于安装电路的载体(例如陶瓷-或玻璃基板)。
此外,借助于根据本发明的自动装配机同样也可能的是,实施高温-焊接方法。这例如在这些情况下是有利的,在这些情况下元件在工作时非常热,以至于在这些情况下常用的软焊料会失效。
在自动装配机的一个有利的设计方案中,点火元件可在接触面与元件的在那里待接触的接线之间定位。
点火元件在待加热的组件、基板的接触面或元件的接线之间的定位能够实现,即对于接合方法所必需的热量直接输送到待接合的组件处。在此要注意的是,在待连接的对象之间形成导电的连接。这可通过在点火元件的边缘区域的外部的相应的连接来实现,或由此实现,即点火元件本身具有相应的导电性。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,点火元件设计为具有由铝和镍制成的层的金属箔,该金属箔在引发点火过程时在放热情况下相互反应。
应用反应性的、由铝和镍制成的薄层所组成的多层箔给出了这样的优点,即这些层在相应的激活的情况下-例如通过电的、光的或热的激发-在剧烈的发热的情况下相互反应。化学反应,在其结束时生成金属间Al-Ni化合物,该反应可以在几秒钟内终止,其中温度可达到直至2000℃。箔的层例如可通过气相沉积(也就是说通过气相喷镀)而生成。因此由应用反应性的Al-Ni-多层箔(该箔设置在待接合的组件的触点之间)给出了该优点,即在最短时间内可直接在作用位置上提供用于接合过程的足够的能量。因此,不仅不同的钎焊方法-例如软钎焊或硬钎焊-而且不同的熔焊方法都可取决于待接合的材料组合来使用。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,点火装置通过基板的电连接元件与接触面和/或点火元件连接,从而通过电流脉冲而引发放热的点火过程。
借助于电脉冲来激发点火元件是一种简单可实现的可能性,这是因为在此所必需的设备费用可保持比较小:仅需提供具有两个接口的电源,该接口必须与点火元件连接。原则上可能的是,借助于点火装置通过将两个触点直接接到点火元件上来启动点火过程。然而当待连接的元件(在此为载体的接触面以及元件的接线)在连接时处于彼此直接接触的状态时,则这对于高质量的连接效果是更有意义的。所以这是有意义的,即将点火元件直接设置在基板的接触面与元件的接线之间且鉴于其尺寸的原因更应大约更小地来确定,从而能够实现接触面与接线的部分重叠。
为了即使在不易接近点火元件的情况下也能以尽可能简单的方法和方式来引发点火过程,在基板上设置的接触面以有利的方式在第一和第二接合面中分配,其中这两个接合面彼此间电流地分开。通过设置点火元件来搭接这两个接合面,从而使为了引发点火过程而可在两个接合面处(而不在点火元件本身处)施加电压。通过接合面的接触,导电地连接两个接合面的点火元件可借助于点火装置利用电流脉冲施加电压,由此进行点火过程。然而接合面以有利的方式不直接接触,而是分别通过电导体与各自的连接元件导电地连接。因此,即使在不易接近点火元件或这两个接合面的情况下也可通过在第一和第二连接元件之间施加电压来可靠地引发点火过程。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,在电连接元件与接触面之间的连接部设计为导体,该导体具有部段,该部段具有减小的横截面。借助于点火装置产生具有更高强度的另一个电流脉冲,该电流脉冲造成部段的熔融且因此造成导体的切断。
因为两个连接元件通过两个电导体与接触元件的两个接合面连接,且该两个电导体仅用于激活点火元件并且对于待生成的电路的功能是不重要的,所以每两个电导体具有一个部段,借助于该部段可再次切断有关的电导体,从而使各自的接合面再次从与其对应的连接元件上断开。因此可以避免电路的可能的故障。例如可以将连接元件设置在载体的边缘区域中,其在装配过程结束后与基板分开。
对于这种部段的结构性的设计的一个简单的可能性在于,将该部段设计为具有与其余的导体相比减小的线路横截面。通过第二电流脉冲,其在成功地接触后同样也可通过两个连接元件来引发,则可在具有减小的线路横截面的部段的区域中熔融且因此切断导体,这最终符合已知的熔断器的原理。
然而在此应注意的是,对于应促成部段的熔融的第二电流脉冲来说,比用于引发点火过程的第一电流脉冲的强度更高一些的强度是必需的。所以横截面以及电流脉冲的强度这样确定大小,即尽管该部段经受住第一电流脉冲,然而却能可靠地由第二电流脉冲来切断。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,点火装置设计为激光器,该激光器通过对点火元件产生作用而引发放热的点火过程。
激光器的应用展示出引发点火过程的另一个可能性。这特别在不可能对点火元件进行电点火的情况下是有利的,例如因为基板没有相应地进行设计。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,点火装置设置在装配头上且可与该装配头一起移动。
将点火装置设置在装配头上和因此在平行于基板平面的平面上的移动可能性展示出对于可灵活使用的点火装置的一个简单的实现可能性。特别是在应用激光器时,可借助于这种布置使点火装置相对于待点火的点火元件精确地定位。此外也在这种情况下,在该情况下在基板上没有连接元件或不在边缘区域中设置,借助于在装配头上所设置的点火装置可实现直接的接触,从而可实现很大程度上自动化的装配过程。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,自动装配机的传送装置设计用于将基板传送到装配区域中,在这里基板可借助于夹紧装置在装配过程期间位置固定地固定。在此,连接元件可通过对于将基板固定在装配区域中来说必需的夹紧运动与点火装置导电地接触。
为了改善装配精度,基板在其侧面的边缘区域中夹紧,以在装配过程期间在装配区域中占据可靠的位置。在此,两个连接元件以有利的方式设置在基板表面的边缘区域中,从而使在夹紧基板的同时两个连接元件与点火装置相接触。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,点火元件可存储在传送带中并可借助于设计用于装入传送带的元件的供给装置提供到拾取位置上。
在借助于自动装配机进行基板装配的情况下,一种提供用于由装配头来拾取的元件的常用的可能性在于,应用元件传送带,在其传送带槽(Gurttaschen)中存储元件。借助于相应设计的供给装置将传送带传送至拾取位置处,在这里借助于装配头从传送带槽中取出元件。应用元件传送带以及相应的供给装置来存储和提供点火元件具有该优点,即在此可在必要时动用经证明是有效的和经使用检验的组件,从而为此不必在自动装配机处进行结构性改变。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,可在其它拾取位置上提供不同的点火元件用于接触不同的接线。
取决于待接触的元件,相应地匹配点火元件是有意义的。例如点火元件的形状和大小可以与待接触的元件的连接元件的几何形状相匹配。此外可能的是,点火元件的强度和因此通过点火产生的能量与接合方法或接合过程相匹配,以达到最佳的接合效果。这种适应性可以使得这成为必需的,即用于制造电路的不同的点火元件是必需的,该点火元件必须由自动装配机在不同的拾取位置上提供。
在自动装配机的另一个有利的设计方案中,自动装配机具有控制装置,该控制装置设计用于实施至少一个功能,即用于借助于点火元件为基板装配元件和使基板与元件接触。
借助于控制装置能够以简单的方式来控制和监控对于借助于点火元件为基板装配元件和使基板与元件接触来说必需的功能,以达到在接合时高的过程质量。
根据本发明的方法被提出以用于制造电路,特别是用于借助于自动装配机来使印刷电路板与在其上定位的元件接触,该方法具有下列步骤:
a)在自动装配机的装配区域中提供待装配的基板,
b)借助于装配头使点火元件在基板的为此预设的接触面上定位,装配头可在平行于基板的平面的x/y平面上移动,
c)借助于装配头使待接触的元件的接线在点火元件上定位,
d)点燃点火元件,从而使接线与基板的接触面通过局部的熔融而导电地连接。
由此获出该优点,即元件的接线与基板的对应的接触面的接触借助于基本上为传统的自动装配机而可自动地实施。因此这种接触过程可集成到传统的SMT-装配过程中,而在此不用在装配线上进行大规模的改造。因此也可实现由传统的SMT-装配和借助于点火元件的装配所组成的混合过程。然而前提条件是,即待装配的基板设计用于借助于点火元件来装配。在自动装配机方面只能保持一个合适的点火装置。点火元件的提供和搬运可借助于已有的组件(传统的供给装置,装配头)来完成。
此外,根据本发明的方法在这种情况下也是令人关注的,在该情况下只有一个元件或一些较少的元件应集成到现有的电路中(例如在维修情况下),而不会使其余的位于基板上的元件由于当时的维修过程(钎焊,熔焊)经受提高了的温度。
在本方法的一个有利的设计方案中,在装配区域中基板的至少一个连接元件与点火装置导电地连接,该连接元件通过至少一个导体与接触面导电地连接。随后借助于点火装置产生电流脉冲,由此点燃点火元件。
通过应用连接元件,即使在不易接近点火元件的情况下也能以尽可能简单的方法和方式来引发点火过程。在此,接触面通过电导体而与连接元件连接,该连接元件以有利的方式设置在基板的边缘区域中。因此可能的是,通过连接元件对在接触面上放置的点火元件施加电流脉冲,以引发点火过程。
在本方法的另一个有利的设计方案中,元件在点火过程期间由装配头保持在基板上其位置上。
在本方法的另一个有利的设计方案中,元件在点火过程期间由装配头以确定的力压到基板上。
通过这种方法,即在点火过程期间由装配头将元件压到基板上侧其给定位置上,则可避免通过点火元件的点火而引起的元件的滑动和因此避免实际位置偏离给定位置。由此,装配精度进而过程可靠性得到了显著提高。此外通过元件的固定在点火过程期间可实现高质量的、尽可能无孔的和紧密的焊接连接,其由于其均匀的结构而具有高的导热性以及更高的强度。
在本方法的另一个有利的设计方案中,导体具有部段,该部段具有减小的横截面。借助于点火装置产生具有更高强度的另一个电流脉冲,该电流脉冲造成部段的熔融且因此造成导体的切断。
由更高强度的第二电流脉冲造成部段的熔融。因此这一个接线部件又与待制造的电路分开,该接线部件只是用于激活点火元件且对于待生成的电路的功能是不重要的。因此可以避免电路的可能的故障。
附图说明
以下参照附图进一步说明自动装配机的实施例。图中示出:
图1是自动装配机的示意性的俯视图,
图2是具有两个接合面和所放置的点火元件的接触面示意图,
图3a和3b是基板的示意性俯视图以及横截面图。
具体实施方式
图1以俯视图形式示意性地示出用于为基板2装配元件3的自动装配机1。自动装配机1包括横梁7A,该横梁在y方向上延伸并与机架(未示出)固定连接。在横梁7A上安装有门架臂7B,该门架臂在x方向上延伸并在y方向上可移动地固定在横梁7A上。横梁7A与门架臂7B一起构成了定位系统7,其中通过x轴线和y轴线形成了正交的参考系。装配头6在x方向上可移动地安装在门架臂7B上。
此外,设置有用于在自动装配机1的装配区域BB中在传送方向T上传送基板2的传送装置4。传送装置4具有两个可运动的输送带10,该输送带在传送方向T上延伸和在输送带上放置了基板2。在装配区域BB中,传送装置4具有夹紧装置8,其可在z-方向上垂直于x/y平面运动并且设计用于局部地固定基板2。
在传送路段4一侧在装配区域BB的附近设置有供给装置5。借助于供给装置5在确定的拾取位置9a上提供元件3,该元件存储在卷绕在输送带托辊21上的元件传送带20中。此外,在传送路段4一侧设置有其它供给装置5,其设置用于在它们的各自的拾取位置9b或9c上提供点火元件12。
不仅元件3可借助于装配头6从它们的各自的拾取位置9a拾取而且点火元件12也可以借助于装配头6从它们的拾取位置9b或9c拾取且在基板2上在它们的分别预定的给定位置上定位。
此外,自动装配机1具有控制装置14,该控制装置设置用于控制自动装配机1的局部的功能。特别地,控制装置14设计用于控制点火元件12的点火过程。其出于该目的而与点火装置11连接,该点火装置优选地在装配区域BB中在输送带10一侧设置并且设计用于引发点火元件12的点火过程(参见图2和3a,3b)。此外,待装配的基板2具有两个连接元件13,该连接元件在夹紧基板2时在装配过程期间通过夹紧运动在z-方向上与点火装置11接触。
图2示意性地示出了在基板2上设置的具有第一和第二接合面16a和16b的接触面15,该接合面彼此间电流地分开,以及该接触面具有在其上放置的点火元件12。两个接合面16a,16b的几何形状几乎是任意的,但应以有利的方式遵循待接触的元件3的几何形状。例如在此也可考虑其它几何基本形状,如半圆形或矩形。点火元件12是由铝和镍制成的层构成的,这些层在相应的激活情况下,例如通过电流脉冲,在剧烈的发热情况下相互反应。通过第一和第二连接元件13a和13b,点火装置11-在此设计为具有电压U的电源-通过各一个电导体17a或17b与两个接合面16a或16b中的各一个导电地连接。通过导电的点火元件12来搭接两个接合面16a和16b,从而使电路闭合。借助于合适强度的电流脉冲可以引发点火元件12的点火过程。在此,点火元件12的各个材料组成部分在剧烈的发热情况下相互起反应并生成金属间Al-Ni化合物,其同样也是导电的。
此外,导体17b具有部段18,该部段具有减小的线路横截面。通过具有比用于激活点火过程的第一电流脉冲更高的强度的第二电流脉冲而有目的地熔融部段18,从而使接合面16b再次与所属的连接元件13b分开。所有对于电路的后续的电功能不必需的连接部都可以以这种方式再次分开。同样也可能的是,可替换地,为导体17a或两个导体17a和17b配备这样设计的部段18。
图3a和3b示意性地示出了基板的俯视图以及横截面图。在基板2上所设置的接触面15又在两个彼此间电流地分开的接合面16a和16b中分配,其分别通过电导体17a或17b与各自的连接元件13a或13b导电地连接。在此,导体17b又具有部段18,其用于接合面16b与连接元件13b的导电连接的以后的分开。通过所放置的点火元件12,两个接合面16a和16b短接和因此导电地连接。在点火元件12上装设了待接触的元件3的接线19。通过在两个连接元件13a和13b之间施加电压而可对点火元件12施加电流脉冲,该电流脉冲激活点火元件12的放热的点火过程,通过该点火过程,接线19与至少一个接合面16a或16b导电地以及机械稳定地连接。
不仅在图3a的俯视图中而且在图3b的横截面示意图中清楚的是,接线19至少部分地与点火元件12重叠。这是所期望的,这是因为通过焊料的熔融而可实现在接线19和接触面15之间的直接的、导电的连接。在此可能的是,焊料不仅涂覆到接线19上,而且也由此涂布到接合面16a或16b上。然而在此应注意的是,要保持两个接合面16a和16b电流地分开。
下面根据前述的附图进一步说明根据本发明的装配方法:
为了为基板2装配元件3,基板2首先通过传送路段4传送到自动装配机1的装配区域BB中且在那里在第一步骤中提供该基板以用于装配上元件3。
如果元件3设置用于借助于点火元件12接触,那么在另一个步骤中首先在为此所设置的拾取位置9b或9c上提供合适的点火元件12,该点火元件由装配头6拾取,该装配头可借助于定位系统平行于基板2的平面移动,且该点火元件在基板2上的接触面15上的各自预定的给定位置上定位。如果为了接触元件3而需要多个点火元件12,例如这是因为元件3具有多个接线19,那么其首先同样也借助于装配头6在为此分别设置的接触面15上定位。
随后在另一个步骤中使对应的、之前已从其拾取位置9a由装配头6所拾取的元件3这样在其装配位置上定位,即将该单个接线19放置到该单个点火元件12上或将该多个接线19放置到该多个点火元件12上。
在最后的步骤中实施点火元件12的点火过程。借助于电流脉冲使有关的点火元件12的点火过程开始。在这样进行的化学过程中释放热量,该热量足以使元件3的接线19通过焊接过程与基板2的接触面15导电地以及机械稳定地连接。在此,点火元件12的激活例如可借助于激光器或电流脉冲而进行。
有利的是,借助于点火装置11通过电流脉冲而引发点火过程。通过夹紧装置8在z-方向上为了夹紧基板2的运动,点火装置11与两个设计在基板2的表面的边缘区域中的连接元件13导电地连接。这两个连接元件13在其各个侧面通过分别一个电导体17而与接触面15的两个接合面16中的一个连接,点火元件12放置在该接合面上。通过施加电压来对点火元件12施加电流脉冲,该电流脉冲使点火元件12的点火过程开始。
为了达到更高的装配精度以及保持尽可能高质量的、无孔的焊.接连接,有利的是,元件3在点火元件12的点火期间借助于装配头6在其预定的装配位置上固定。
如果接触面15的两个接合面16通过分别一个导体17与分别一个连接元件13导电地连接,以及两个导体17中的至少一个具有带有减小的线路横截面的部段18,那么借助于另一个电流脉冲(该电流脉冲的强度高于用于元件3接触所必需的第一电流脉冲)来造成部段18的熔融且因此造成导体17的切断。
为了达到接合效果的更佳的质量,有利的是,元件3的接线19和/或接触面15在基板2上具有合适的焊料的薄层。
如果应对基板2进行混合装配,也就是不仅装配传统的SMT-元件而且也装配元件3(其接触借助于点火元件12来进行),那么有利的是,首先为基板装配SMT-元件且该元件首先在焊接炉中接触。随后可以使其余的元件3(该元件由于其温度敏感性而不适于焊接炉过程)在基板2上定位和借助于上述的方法而接触。不必随后通过焊接炉。
参考标号
1   自动装配机                  20  传送带
2   基板                        21  输送带托辊
3   元件                        BB  装配区域
4   传送装置
5   供给装置
6   装配头
7   定位系统
7a  横梁
7b  门架臂
8   夹紧装置
9a  元件的拾取位置
9b  点火元件的拾取位置
9c  其它拾取位置
10  输送带
11  点火装置
12  点火元件
13a 第一连接元件
13b 第二连接元件
14  控制装置
15  接触面
16a 第一接合面
16b 第二接合面
17a 第一导体
17b 第二导体
18  部段
19  接线

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一种为基板(2)装配元件(3)的自动装配机(1),其具有装配区域(BB),在该区域中可提供待装配的基板(2)。自动装配机(1)还具有装配头(6),其可在平行于基板(2)平面的x/y平面上移动,以及第一拾取位置(9a),在该位置上可提供元件(3)且其可由装配头(6)拾取。自动装配机(1)还具有用于提供至少一个点火元件(12)的另一个拾取位置(9b),该点火元件同样可由装配头(6)拾取且可装配到对应的。

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