Zentriervorrichtung für elektronische Bauelemente, insbesondere ICs

Elektronische Bauelemente, insbesondere IC's, werden nach ihrer Fertigstellung üblicherweise elektrischen Tests unterzogen, um ihre Funktionsfähigkeit zu prüfen.

Hierzu ist es bekannt, die Bauelemente mittels Handhabungsautomaten (Handler) einem Testkopf einer elektroni- sehen Testeinrichtung zuzuführen und nach dem Testvorgang vom Testkopf wieder zu entfernen, um die Bauelemente in Abhängigkeit des Testergebnisses zu sortieren. Die Handhabungsautomaten verfügen hierzu üblicherweise über eine Zuführeinrichtung mit Saugtools, mit denen die zu testen- den Bauelemente mittels Vakuum angesaugt und einem test- kopfseitigen Kontaktsockel zugeführt werden.

Da die Kontaktstellen auf dem Kontaktsockel insbesondere bei sehr kleinen zu testenden Bauelementen sehr nah bei- einander liegen, müssen sich einerseits die Saugtools sehr genau bewegen lassen und andererseits die Bauelemente in einer genau definierten Position bezüglich der Saugtools befinden. Für letzteres werden üblicherweise Zentriervorrichtungen eingesetzt, die kurz vor dem Kontaktsockel angeordnet sind. Eine genaue Zentrierung ist jedoch ins-

besondere bei sehr kleinen Bauelementen, bei denen die Kontaktierungen sehr eng beieinander liegen, schwer zu erreichen, wenn durch Abweichungen in den Außenmaßen das Bauelement eine Position gegenüber der Zuführeinrichtung einnimmt, die nicht mehr in einem definierten Bereich liegt .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentriervorrichtung zu schaffen, mit der auch Bauelemente, die relativ starke Abweichungen gegenüber der Normgröße aufweisen, und auch sehr kleine Bauelemente einwandfrei zentriert und dadurch gut kontaktiert werden können. Weiterhin soll die Zentriervorrichtung eine kleine Baugröße aufweisen und einfach zu handhaben sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zentriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung weist die Zentriervorrichtung mindestens eine Zentriereinheit mit zwei L-förmigen Zentrierelementen auf, die jeweils einen Zentrierschenkel mit einer Zentrierfläche und einen Querschenkel aufweisen. Die Zentrierelemente sind in einer Ebene nebeneinander ringförmig derart angeordnet, dass sich die Zentrierflächen der beiden Zentrierschenkel mit gegenseitigem Abstand gegenüberliegen. Weiterhin liegen auch die beiden Querschenkel mit gegenseitigem Abstand gegenüber, so dass die Zentrierelemente eine Zentrieröffnung für das zu zentrierende Bauelement umgeben. Die Zentriereinheit umfasst weiterhin zwei Kopplungselemente, die um zwei zueinander parallele, senkrecht zur Zentrierelementebene angeordnete

Schwenkachsen schwenkbar und auf gegenüberliegenden Seiten der Zentrieröffnung einerseits mit dem einen Zentrierelement und andererseits mit dem anderen Zentrierelement gelenkig verbunden sind, so dass ein Verschwenken der Kopplungselemente mit einer Veränderung des Abstands zwischen den Zentrierschenkeln zwangsgekoppelt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Zentriereinheit sind die beiden L- förmigen Zentrierelemente derart zwangsgekoppelt, dass sich die Zentrieröffnung für das Bauelement auf beiden Seiten gleichmäßig verbreitern bzw. verschmälern lässt. Beide gegenüberliegende Seiten des Bauelements treten mit entsprechenden Zentrierflächen in Kontakt, wodurch eine genaue Zentrierung des Bauelements auch bei größeren Grö- ßenabweichungen des Bauelementkörpers ermöglicht wird. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Zentriervorrichtung relativ klein gehalten werden, so dass nur ein geringer Platzbedarf erforderlich ist. Die Zentriervorrichtung ist störunanfällig und sehr verschleißarm.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Zentrierschenkel im Bereich der Zentrierflächen Anlaufschrägen für die Bauelemente auf. Diese Anlaufschrägen bewirken, dass das Bauelement auf einfache Weise in die Zen- trieröffnung hineingedrückt werden kann, wobei die Zentrierschenkel durch das Bauelement gegensinnig auseinander gedrückt werden. Zweckmäßigerweise sind in diesem Fall die Zentrierschenkel, beispielsweise durch Federkraft, in Annäherungsrichtung vorgespannt .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind Zentrierelemente und Kopplungselemente plattenförmig ausgebildet und liegen in der selben Ebene. Hierdurch kann eine sehr

flache, platzsparende Anordnung geschaffen werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bilden die Kopplungselemente zusammen mit den Querschenkeln der Zentrierelemente ein Parallelogramm. Hierdurch bleiben die Querschenkel auch bei der Verschiebung in ihrer Längsrichtung immer parallel, was zwangsläufig dazu führt, dass auch die innenliegenden Zentrierflächen der Zentrierschenkel in jeder Position der Zentrierelemente parallel zuein- ander ausgerichtet bleiben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind Zentrierelemente und Kopplungselemente aus einem einzigen Plattenelement hergestellt, wobei die gelenkigen Verbindungen zwischen Kopplungselementen und Zentrierelementen aus elastisch verformbaren dünnen Stegen des Plattenelements bestehen. Hierdurch kann eine sehr flache, platzsparende Zentriereinheit geschaffen werden, die keine zusätzlichen Gelenk- oder Verbindungsmittel zwischen den Zentrierele- menten und Kopplungselementen erfordert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist mit den Zentrierelementen eine Betätigungsvorrichtung zum Verschieben der Zentrierelemente in Wirkverbindung, die Schwenkhebel umfasst, die um eine parallel zur Zentrierelementebene angeordnete Schwenkachse schwenkbar sind. Mit Hilfe einer derartigen Betätigungsvorrichtung können die Zentrierelemente auf einfache Weise auseinander gefahren werden, um das Bauelement nach dem Testvorgang wieder durch die Zentrieröffnung der Zentriereinheit hindurch entfernen zu können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Zuführ-

einrichtung mit mindestens einem Schwenkhebel in Mitnahmeeingriff bringbar, so dass der Schwenkhebel durch die Bewegung der Zuführeinrichtung in eine die Zentrierelemente gegensinnig nach außen verschiebende Position schwenk- bar ist. Hierdurch ist für das Herausschieben der Zentrierelemente in ihre Freigabestellung kein eigener Antrieb erforderlich. Dies wird vielmehr durch die Rüc- kwärtsbewegung der Zuführeinrichtung bewirkt.

Gemäß einer vorteilhaftem Ausführungsform weisen die Schwenkhebel einen mit den Zentrierelementen in Eingriff tretenden Eingriffsabschnitt und einen Verrastabschnitt auf, wobei die Zuführeinrichtung mittels einer Kugel- /Feder-Verrastvorrichtung mit dem Verrastabschnitt ver- rastbar ist. Mittels einer derartigen Kugel-/Feder-Verrastvorrichtung können die Schwenkhebel auf besonders einfache Weise mit der Zuführeinrichtung gekoppelt und entkoppelt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Zentriereinheiten um 90" gegenseitig verdreht benachbart und parallel zueinander angeordnet, so dass das Bauelement von vier Seiten her zentrierbar ist. Hierdurch kann eine besonders gute Zentrierung des Bauelements bei gleichzeitig sehr kompakten Messungen der Zentriervorrichtung erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Zentrierflächen von einer der beiden Zentriereinheiten an Vorsprüngen ausgebildet, die senkrecht zur Zentrierelementebene bis in den Bereich der anderen Zentriereinheit vorstehen, so dass die Zentrierung des Bauelements auf allen vier Seiten gleichzeitig erfolgt.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : eine perspektivische Ansicht einer Zen- triereinheit der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung,

Figur 2 : die Zentriereinheit von Figur 1 in Seitenansicht mit einem eingesetzten, gestri- chelt angedeuteten Bauelement,

Figur 3 : die Zentriereinheit von Figur 2 in einer

Ausgangsstellung vor dem Einsetzen des Bauelements,

Figur 4 : die Zentriereinheit von Figur 2 in einer

Lösestellung zur Freigabe des Bauelements,

Figur 5 : eine schematische Darstellung einer in den Zentrierschenkel eingreifenden BetätigungsVorrichtung in drei verschiedenen Positionen a, b, c, der Zuführeinrichtung,

Figur 6 : eine schematische Darstellung einer Kugel- /Feder-Verrastvorrichtung, die mit der als

Schwenkhebel ausgebildeten Betätigungsvorrichtung zusammenwirkt, in den drei Positionen a, b, c von Figur 5,

Figur 7 : eine Seitenansicht einer Zentriervorrichtung mit zwei aneinanderliegenden Zentriereinheiten, die um 90" gegenseitig verdreht angeordnet sind,

Figur 8 : eine perspektivische Darstellung der Zentriervorrichtung von Figur 7,

Figur 9 : eine Darstellung entsprechend Figur 7, wo- bei die nicht sichtbaren Kanten gestrichelt eingezeichnet sind, und

Figur 10 : eine perspektivische Ansicht entsprechend

Figur 8, wobei die nicht sichtbaren Kanten gestrichelt eingezeichnet sind.

Aus den Figuren 1 bis 4 ist eine Zentriereinheit 1 einer Zentriervorrichtung für elektronische Bauelemente 2 dargestellt, die einen rechteckigen Bauelementkörper auf- weisen.

Wie ersichtlich, umfasst die Zentriereinheit 1 zwei L- förmige Zentrierelemente 3, 4 sowie zwei Kopplungselemente 5, 6.

Das Zentrierelement 3 weist einen Zentrierschenkel 7 und einen rechtwinklig zu diesem verlaufenden Querschenkel 8 auf. An der Innenseite des Zentrierschenkels 7 befindet sich eine Zentrierfläche 9. Weiterhin befindet sich im Zentrierschenkel 7 ein Durchgangsloch 10, in das ein in Figur 5 dargestellter und später noch näher beschriebener Schwenkhebel 11 einer nicht näher dargestellten Betätigungsvorrichtung zum öffnen der Zentriervorrichtung hinein ragt .

Das Zentrierelement 4 ist im vorliegenden Fall identisch wie das Zentrierelement 3 geformt und weist ebenfalls einen Zentrierschenkel 12 mit innen liegender Zentrierflä-

che 13, einen zum Zentrierschenkel 12 rechtwinklig angeordneten Querschenkel 14 und ein Durchgangsloch 15 im Zentrierschenkel 12 auf, in das ein weiterer Schwenkhebel 11 der Betätigungsvorrichtung eingreift.

Die beiden Zentrierelemente 3, 4 sind punktsymmetrisch bezüglich des Mittelpunkts der Zentriereinheit 1 und in derselben Ebene ringförmig angeordnet. Hierbei verlaufen die beiden Zentrierschenkel 7, 12 und damit auch die beiden Zentrierflächen 9, 13 parallel und mit Abstand zueinander. Die beiden Querschenkel 8, 14 verlaufen ebenso parallel und mit Abstand zueinander. Die Querschenkel 8, 14 weisen dabei eine derartige Länge auf, dass sich ihre schmalen Stirnseiten 16, 17 etwa bis zu den äußeren Längsseiten 18, 19 des unteren bzw. oberen Zentrierelements 4, 3 erstrecken. Die Zentrierelemente 3, 4 sind somit derart angeordnet, dass ihre Außenränder annähernd ein Vierreck bilden.

Aufgrund dieser Anordnung begrenzen die Zentrierelemente 3, 4 eine rechtwinklige Zentrieröffnung 20 für die Bauelemente 2. Die in die Zentrieröffnung 20 eingeführten Bauelemente 2 werden hierbei auf gegenüberliegenden Seiten durch die Zentrierflächen 9, 13 zentriert. Die inneren Längsseiten 21, 22 des oberen und unteren Querschenkels 8, 14 sind dagegen weiter beabstandet, so dass zwischen dem eingesetzten Bauelement 2 und den Querschenkeln 8, 14 ein derartiger Abstand vorliegt, dass die Bauelemente 2 die Querschenkel 8, 14 nicht berühren.

Die beiden Kopplungselemente 5, 6 bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus länglichen, schwenkbaren Leisten, die auf gegenüberliegenden Seiten der Zentrieröffnung 20 und zur vertikalen Mittelachse der Zentriereinheit 1

achsensymmetrisch angeordnet sind. Die Kopplungselemente 5, 6 bestehen ebenso wie die Zentrierelemente 2, 4 aus plattenförmigen Elementen gleicher Dicke, die alle in derselben Ebene angeordnet sind und damit ein flächiges, ebenes Gebilde ergeben. Die Kopplungselemente 5, 6 sind um zueinander parallele Schwenkachsen 23 schwenkbar. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die Schwenkachsen 23 in der Mitte, in Längsrichtung der Kopplungs- elemente 5, 6 gesehen, und damit in der Mittelebene der Zentriereinheit 1.

Die Kopplungselemente 5, 6 sind zu den Zentrierelementen 3, 4 etwas beabstandet und lediglich in ihren äußersten Endbereichen mittels elastisch verformbarer, dünner Stege 24 mit den Zentrierelementen 3, 4 gelenkig verbunden. Die beiden Stege 24, die jeweils einem Kopplungselement 5, 6 zugeordnet sind, liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel in derselben Vertikalebene wie die zugeordnete Schwenkachse 23. Um dies zu ermöglichen, weisen die Kopplungs- elemente 5, 6 jeweils ein in Richtung Zentrierschenkel 7, 12 vorstehendes Auge 25 und die Zentrierschenkel 7, 12 entsprechende Aussparungen 26 in ihren äußeren Randbereichen auf .

Die gelenkigen Verbindungen mittels der elastisch verformbaren, dünnen Stege 24 ermöglichen es, die beiden Zentrierelemente 3, 4 zusammen mit den Kopplungselementen 5, 6 aus einem einzigen Plattenelement herzustellen, so dass keine zusätzlichen Verbindungsmittel nachträglich montiert werden müssen. Es ist jedoch alternativ auch ohne weiteres möglich, die Kopplungselemente 5, 6 separat von den Zentrierelementen 3, 4 herzustellen und nachträglich mittels entsprechender Gelenke zu verbinden.

Aufgrund dieser Anordnung ist, wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, eine Schwenkbewegung der Kopplungselemente 5, 6 um ihre Schwenkachse 23 mit einer gegensinnigen Parallelverschiebung der Zentrierelemente 3, 4 verbunden, was zu einer Verschmälerung bzw. Verbreiterung der Zentrieröffnung 20 führt. Hierbei bleiben die Zentrierflächen 9, 13 der Zentrierschenkel 7, 12 stets parallel zueinander ausgerichtet.

Figur 3 zeigt die Zentriereinheit 1 in einer Ausgangsposition, in der die Zentrierschenkel 7, 12 größtmöglich angenähert sind. In diese Ausgangsposition können die Zentrierschenkel 7, 12 durch Federn vorgespannt sein. Wie in den Figuren 3 und 5 angedeutet, ist die Breite der Zentrieröffnung 20, d.h. der Abstand der Zentrierflächen 9, 13, in dieser Ausgangsposition kleiner als die Breite des aufzunehmenden Bauelements 2. Figur 4 zeigt dagegen die Zentriereinheit 1 in einer Freigabestellung, in der die Zentrierelemente 3, 4 gegensinnig in Richtung der Pfeile 27 soweit auseinandergefahren sind, dass der Abstand der Zentrierflächen 9, 13 größer ist als die Breite des Bauelements 2. In dieser Position kann das Bauelement 2 durch Zurückziehen der Zuführeinrichtung 36 (Figur 5) durch die Zentrieröffnung 20 zurückbewegt werden, ohne dass das Bauelement 2 an den Zentrierschenkeln 7, 12 anstößt.

Im Folgenden wird anhand der Figuren 5 und 6 der Zentriervorgang näher erläutert. Figur 5 zeigt schematisch Ie- diglich die rechte Hälfte der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung. Die nicht dargestellte linke Hälfte ist spiegelbildlich hierzu angeordnet.

Wie aus Figur 5a ersichtlich, bewegt die Zuführeinrichtung 36 das darauf festgehaltene Bauelement 2 in Richtung des Pfeils 37, wenn das Bauelement 2 einem nicht dargestellten Kontaktsockel zugeführt wird. Die Zuführeinrichtung 36 weist einen Abschnitt 39 auf, an dem auf der dem Schwenkhebel 11 zugewandten Seite eine Rastkugeleinrichtung 40 befestigt ist. Diese Rastkugeleinrichtung 40 besteht, wie aus Figur 6 ersichtlich, aus zwei gegenüberliegenden Rastkugeln 32, die mittels Rastfedern 34 in Richtung aufein- anderzu vorgespannt sind.

Der Schwenkhebel 11 weist eine L-förmige Form mit einem Eingriffsabschnitt 28 und einem hierzu rechtwinklig angeordneten Rastabschnitt 29 auf. Der Schwenkhebel 11 ist um eine stationäre Schwenkachse 30 schwenkbar, die parallel zur Hauptebene der Zentriereinheit 1 verläuft. Beispielsweise kann die Schwenkachse 30 an einer nicht dargestellten Halterung vorgesehen sein, die sich im Umgebungsbereich des Kontaktsockels befindet. Der Eingriffs- abschnitt 28 erstreckt sich mit seinem Endbereich in das zugeordnete Durchgangsloch 10 bzw. 15 des Zentrierschenkels 7 bzw. 12. Weiterhin hat der Eingriffabschnitt 28 innerhalb des Durchgangslochs 10, 15 genügend Spiel, so dass seine Schwenkbewegung nicht beeinträchtigt und ein Auseinanderbewegen der Zentrierelemente 3, 4 in Richtung des Pfeils 27 in gewissem Umfang ermöglicht wird, ohne den Schwenkhebel 11 zu schwenken. Im Verrastabschnitt 29 sind zwei gegenüberliegende Rastvertiefungen 31 angeordnet, in welche die Rastkugeln 33 eintreten können, wenn die Zu- führeinrichtung 36 mit dem Bauelement 2 in seine vorderste Position bewegt wird, in welcher der Kontaktiervorgang des Bauelements 2 mit dem Kontaktsockel stattfindet. Hierbei kommen die Rastkugeln 32 von verschiedenen Seiten her mit

dem Schwenkhebel 11 in Kontakteingriff und bewegen sich längs des Verrastabschnitts 29, bis sie in die Rastvertiefungen 31 gelangen und in diese mittels der Rastfedern 34 hineingedrückt werden.

Wird das Bauelement 2 mittels der Zuführeinrichtung 36 in Richtung des Pfeils 37 vorgeschoben, so stößt das Bauelement 2 mit seinen Seitenrändern zunächst gegen eine Anlaufschräge 35 der Zentrierflächen 9, 13, da sich die Zentrierschenkel 7, 12 in der in den Figuren 3 und 5 dargestellten engen Position befindet. Beim Vorschieben der Zuführeinrichtung 36 schiebt das Bauelement 2 mit ihren Seitenrändern die Zentrierschenkel 7, 12 kontinuierlich bis zum in Zuführrichtung hinteren Ende der Anlaufschrägen 35 auseinander, wobei das Bauelement 2 gleichzeitig, da es auf gegenüberliegenden Seiten an den Anlaufschrägen 35 anliegt, in die zentrierte Lage verschoben wird.

Nach überwinden der engsten Stelle der Zentrieröffnung 20 kann das Bauelement 2 weiter in Richtung des Pfeils 37 bis zum Kontaktsockel bewegt werden, wo die Anschlussbeinchen des Bauelements 2 mit den entsprechenden Kontaktstellen des Kontaktsockels kontaktiert werden. Diese Position ist in Figur 5b dargestellt. In dieser Position ist der Ab- schnitt 39 der Zuführeinrichtung 36 soweit an den Schwenkhebel 11 angenähert, dass die Rastkugeln 32, wie auch aus Figur 6b ersichtlich, in die zugehörigen Rastvertiefungen 31 eingreifen.

Wird anschließend, wie in Figur 5c veranschaulicht, die Zuführeinrichtung 36 nach Beendigung des Testvorgangs in Richtung des Pfeils 38 zurückgezogen, wird der Verrast- abschnitt 29 des Schwenkhebels 11 durch die Rastkugelein-

richtung 40 nach unten gezogen, wodurch der Schwenkhebel 11 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Der Eingriffsabschnitt 28 des Schwenkhebels 11 schwenkt dadurch nach außen und nimmt das zugehörige Zentrierelement 3, 4 ent- sprechend nach außen in Richtung des Pfeils 27 mit. Hierdurch wird, wie aus Figur 5c ersichtlich, die Zentrieröffnung 20 soweit verbreitert, dass das Bauelement 2 durch die Zentrieröffnung 20 zurückgezogen werden kann, ohne an den Zentrierschenkeln 7, 12 anzustoßen.

In den Figuren 7 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung ersichtlich, bei der zwei identische oder zumindest weitgehend identische Zentriereinheiten 1 um 90' gegenseitig verdreht aneinander liegen. Durch eine derartige Zentriervorrichtung können die Bauelemente 2 nicht nur eindimensional, sondern zweidimensional, d.h. von allen vier Seiten her, zentriert werden.

Werden zwei Zentriereinheiten 1 in dieser Weise miteinander verbunden, würde die Zentrierung des Bauelements 2 in der ersten Dimension in einer anderen Ebene erfolgen als die Zentrierung in der hierzu senkrechten Dimension. Um dies zu vermeiden, ist es möglich, die Zentrierflächen 9, 13 von einer der zwei Zentriereinheiten 1 an nicht dargestellten Vorsprüngen auszubilden, die senkrecht zur Zentrierelementebene bis in den Bereich der anderen Zentriereinheit vorstehen, so dass die Zentrierung des Bauelements 2 auf allen vier Seiten in derselben Ebene gleichzeitig erfolgen kann.