Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für viskose Stoffe

Bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten mit SMD- Bausteinen für die Oberflächenmontage (SMD = S_urface Mounted Devices) , werden durch eine in einer Positioniervorrichtung angeordnete Dosiereinheit zunächst Klebstofftropfen aufge- bracht, auf welche die SMD-Bausteine dann aufgesetzt werden. Der Klebstoff härtet dann durch die Einwirkung von Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind danach in der richtigen Lage so fest auf der Leiterplatte fixiert, daß die elektrische Verbindung im Schwallbad, durch Reflow-Löten oder durch Löten in der Dampf-Phase hergestellt werden kann. Die für das Auftragen des Klebstoffes eingesetzten Dosiereinhei¬ ten bestehen im wesentlichen aus einer mit Druckluft beauf¬ schlagbaren Klebstoff-Kartusche und einer in die Klebstoff- Kartusche eingesetzten Dosierdüse oder Dosiernadel. Zum Auf- bringen eines Klebstofftropfens wird diese in der Positio¬ niervorrichtung des SMD-Bestückautomaten angeordnete Do¬ siereinheit abgesenkt, bis sich die Dosierdüse oder Dosierna¬ del knapp oberhalb der Leiterplatte befindet. Durch Druck¬ luftbeaufschlagung der Klebstoff-Kartusche wird dann ein Klebstoff-Tropfen auf die Leiterplatte gepreßt, wobei die aufdosierte Klebstoffmenge von der Dosierzeit, vom Druck mit dem die Klebstoff-Kartusche beaufschlagt wird, von der Düsen¬ geometrie und der Viskosität des Klebstoffes abhängt. Die dy¬ namische Viskosität hängt ihrerseits von der Temperatur des Klebstoffes ab. Zur Erhöhung der Dosiergenauigkeit kann des¬ halb auch der Dosierdüse eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung zur Temperaturstabilisierung des hindurchgeführten Klebstof¬ fes zugeordnet werden (vergleiche EP-A-0 282 748) .

Dosiereinheiten, die aus einer mit Druckluft beaufschlagbaren Kartusche und einer in die Kartusche eingesetzten Dosierdüse oder Dosiernadel bestehen, können auch zum dosierten Aufbrin-

gen von Lotpaste auf Leiterplatten oder zum dosierten Auf¬ bringen von Schmiermittel oder ähnlicher viskoser Stoffe auf beliebige Substrate eingesetzt werden.

Zur gleichmäßigen und fehlerfreien Dosierung von viskosen Stoffen dürfen in dem zu dosierenden Medium und in den Stoffleitungen keine Luft- bzw. Gaseinschlüsse vorhanden sein. Aus diesem Grund wird in der Praxis bei der Handhabung von Dosiereinheiten so vorgegangen, daß zunächst auf die bla- senfrei mit dem viskosen Stoff gefüllte Kartusche die Dosier¬ düse oder Dosiernadel aufgesetzt wird und dann versucht wird, vorhandene Luft- oder Gaseinschlüsse durch Herausdrücken des viskosen Stoffes auszuspülen. Untersuchungen bei der Dosie¬ rung von Klebstoff haben jedoch gezeigt, daß eine Verfäl- schung der Dosiereregebnisse durch Luft- oder Gaseinschlüsse nicht vermieden werden konnte. Außerdem wurde bei weiterge¬ henden Untersuchungen der in einer Dosiereinheit vorhandene Klebstoff ausgehärtet und anschließend Schliffbilder angefer¬ tigt, die einem Längsschnitt durch die Dosiereinheit entspre- chen. Diese Schliffbilder ließen deutlich erkennen, daß ins¬ besondere im Austrittsbereich der Kartusche und im Bereich von Dosierdüse oder Dosiernadel Luft- oder Gaseinschlüsse nicht vermieden werden konnten.

Der im Anspruch 1 und der im Anspruch 2 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, Dosiereinheiten für viskose Stof¬ fe vor ihrem Einsatz wirksam zu entgasen und dadurch eine gleichmäßige und fehlerfreie Dosierung des viskosen Stoffes zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Do¬ siereinheit auf der Abgabeseite des viskosen Stoffes unter Vakuum wirksam entgast werden kann, sofern in einer ersten Phase das gleiche Vakuum auch auf der gegenüberliegenden Sei- te, d.h. der Kolbenseite der Kartusche angelegt wird. Nach Erreichen des gewünschten Unterdrucks von beispielsweise 0,8 bar, wird dann der Absolutdruck auf der Kolbenseite erhöht.

Tritt nun der viskose Stoff aus der Dosierdüse oder Dosierna¬ del aus, so werden beide Seiten auf Umgebungsdruck gebracht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt also eine gerin¬ ge Menge des viskosen Stoffes in den vorher evakuierten Be- hälter, wodurch Luft- oder Gaseinschlüsse vollständig vermie¬ den werden können. Außerdem kann durch den Einsatz der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung der Verbrauch des viskosen Stoffes reduziert werden.

Das erfindungsgemäße Prinzip ist zum Entgasen von Dosierein¬ heiten geeignet, bei welchen der viskose Stoff gemäß Anspruch 1 mit Druckluft oder gemäß Anspruch 2 mit einem mechanisch verschiebbaren Kolben beaufschlagt werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un¬ teransprüchen angegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ermöglicht ein Beobachten des Austrittsbereichs von Dosierdüse oder Doεiernadel, so daß ein Austritt des viskosen Stoffes in der zweiten Betriebspha¬ se der Vorrichtung sofort festgestellt werden kann. Beide Seiten der Dosiereinheit können dann umgehend auf Umgebungs¬ druck gebracht werden, so daß ein weiterer Austritt des vis¬ kosen Stoffes verhindert wird.

Gemäß Anspruch 4 wird das Beobachten des Austrittsbereichs von Dosierdüse oder Dosiernadel auf besonders einfache Weise dadurch ermöglicht, daß der Mantelbereich des Behälters durch ein Glasrohr gebildet ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ermöglicht mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Steuerung der beiden Betriebsphasen der Vorrichtung.

Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht eine besonders einfache Vakuumerzeugung mit Hilfe einer Strahlpumpe. Diese Strahlpumpe kann gemäß Anspruch 7 mit Hilfe eines Ventils

durch Unterbrechung der Verbindung zur Druckluftguelle leicht abgeschaltet werden, wodurch gleichzeitig der Innenraum des Behälters auf Umgebungsdruck gebracht wird.

Gemäß einer im Anspruch 8 angegebenen Variante kann der In¬ nenraum des Behälters auch auf einfache Weise über ein Ventil von Vakuum auf Umgebungsdruck umgeschaltet werden. In disem Fall wird dann zweckmäßigerweise die Kolbenseite der Kartu¬ sche gemäß Anspruch 9 ebenfalls über ein Ventil von Vakuum auf Umgebungsdruck umgeschaltet.

In der Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist eine bevorzugte Bauform des Behälters angegeben, die ein einfaches Einschie¬ ben der Kartusche ermöglicht. Von besonderem Vorteil ist da- bei, daß die Kolbenseite der Kartusche mit dem entsprechenden Druckluftanschluß von außen leicht zugänglich ist.

Die Weiterbildung nach Anspruch 11 gibt schließlich eine be¬ sonders einfache Möglichkeit für den Anschluß der zweiten Va- kuumleitung an.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar¬ gestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Klebstoff,

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Klebstoff und

Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entgasen von Dosiereinheiten für Klebstoff, deren Kartusche mit einem mechanisch verschiebbaren Kolben ausgerüstet ist.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen gasdicht ausge¬ führten Behälter B, der durch ein Glasrohr GR und zwei Stirn¬ wände SWl und SW2 gebildet ist. Die erste Stirnwand SWl be¬ sitzt einen Stutzen ST, an welchen eine erste Vakuumleitung VLl angeschlossen ist. Diese erste Vakuumleitung VLl verbin¬ det den Innenraum des Behälters B mit einem Vakuumerzeuger VE, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine an eine Druckluftquelle DQ angeschlossene Strahlpumpe gebildet ist. Die Verbindung zwischen Druckluftquelle DQ und Vakuumer- zeuger VE kann durch ein Ventil VIO unterbrochen werden.

Die zweite Stirnwand SW2 des Behälters B besitzt eine ring¬ förmige und mit einer Dichtung D versehene Öffnung, in welche die Dosiereinheit eingeschoben werden kann, die aus einer mit Klebstoff gefüllten Kartusche K und einer in die Kartusche K eingesetzten Dosierdüse DD besteht. Die als O-Ring ausgebil¬ dete Dichtung D dichtet dabei den Außenumfang der eingescho¬ benen Kartusche K wirksam ab. An den außerhalb des Behälters B verbliebenen Druckluftanschluß DA der Kartusche K ist eine zweite Vakuumleitung VL2 angeschlossen, die über ein Ventil VI an den bereits erwähnten Vakuumerzeuger VE angeschlossen ist. Der vom Vakuumerzeuger VE erzeugte Unterdruck kann an einem im Verbindungsbereich der beiden Vakuumleitungen VLl und VL2 angeordneten Druckmesser DM abgelesen werden.

Beim Einsatz der in Figur 1 teilweise körperlich und teilwei¬ se schematisch dargestellten Vorrichtung wird zunächst die mit der Dosierdüse DD bestückte Kartusche K in den Behälter B gasdicht eingesetzt. Anschließend wird über die Druckluft- quelle DQ in der dargestellten Schaltstellung des Ventils V10 mit dem Vakuumerzeuger VE ein Unterdruck von beispielsweise 0,8 bar erzeugt, das heißt, über die Vakuumleitung VLl ent¬ steht im Innenraum des Behälters B ein entsprechendes Vakuum. Gleichzeitig wird aber auch in einer ersten Phase in der dar- gestellten Schaltstellung des Ventils VI das Vakuum über die zweite Vakuumleitung VL2 an die Kolbenseite der Kartusche K, das heißt an den hinter dem Kolben KO befindlichen Raum ange-

legt. In dieser ersten Phase werden durch das Vakuum die Kle¬ berabgabeseite der Kartusche K, die Dosierdüse DD und gegebe¬ nenfalls dazwischen vorhandene Stoffleitungen wirksam ent¬ gast. Anschließend wird in einer zweiten Phase das Ventil VI umgeschaltet, wodurch die Kolbenseite der Kartusche K mit der Umgebung verbunden wird. Hierdurch tritt aus der Dosierdüse DD eine geringe Menge Klebstoff aus, wobei dieser Vorgang durch das durchsichtige Glasrohr GR beobachtet werden kann. Durch Umschalten des Ventils VIO wird dann auch der Innenraum des Behälters B auf Umgebungsdruck gebracht, so daß die Do¬ siereinheit entnommen und in die Positioniervorrichtung eines SMD-Bestückautomaten eingesetzt werden kann.

Bei der in Figur 2 dargestellten Variante ist in der ersten Phase die erst Vakuumleitung VLl über ein Ventil V2 mit einem Vakuumerzeuger VE verbunden, während die zweite Vakuumleitung VL2 über ein Ventil V20 mit der ersten Vakuumleitung VLl ver¬ bunden ist. Die Ventile V2 und V20 nehmen in dieser ersten Phase die in Figur 2 dargestellten Schaltstellungen ein. Nach der Entgasung unter Vakuum wird in der zweiten Phase das Ven¬ til V20 umgeschaltet, wodurch die Verbindung zur ersten Vaku¬ umleitung VLl abgesperrt wird und gleichzeitig der Raum hin¬ ter dem Kolben KO auf Umgebungsdruck gebracht wird. Nach dem durch die Druckdifferenz bewirkten Austritt des Klebstoffs aus der Dosierdüse DD wird dann auch das Ventil V2 umgeschal¬ tet, wodurch der Innenraum des Behälters B auf Umgebungsdruck gebracht wird und die Dosiereinheit entnommen werden kann.

Bei dem in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist die Entgasung einer Dosiereinheit vorgesehen, deren Kar¬ tusche Kl mit einem mechanisch verschiebbaren Kolben KOI aus¬ gerüstet ist. Diese nach hinten offene Kartusche KOI wird ebenfalls durch die mit der Dichtung D versehene Stirnwand SW2 in den hier mit Bl bezeichneten Behälter eingeschoben. Anschließend wird in den über die Stirnwand SW2 überstehenden Bereich des Glasrohres GR eine weitere Stirnwand SW20 einge¬ setzt. Diese weitere Stirnwand SW20 ist gegenüber dem Glas-

röhr GR mit Hilfe einer ringförmigen Dichtung D20 abgedich¬ tet, so daß hinter dem Kolben KOI ein gasdichtes Behälterab¬ teil BAI gebildet wird. Die zweite Vakuumleitung VL2 ist bei diesem dritten Ausführungsbeispiel an einen Stutzen ST20 der weiteren Stirnwand SW20 angeschlossen und dadurch mit dem Be¬ hälterabteil BAI verbunden. Im übrigen wird beim Entgasen auf die im Zusammenhang mit Figur 1 geschilderte Art und Weise vorgegangen. Eine Abwandlung der Vorrichtung entsprechend der in Figur 2 dargestellten Ventilanordnung ist ebenfalls mög- lieh.