Brevet FR2295880A1 — publié le 19760723

L'invention concerne un dispositif pour enfermer un objet dans un boîtier qui contient, après fermeture, une composition de gaz sous une certaine pression, à l'aide d'un moyen de fermeture opérant dans son plan de travail. De tels dispositifs trouvent d'importantes applications ; ils peuvent titre utilisés pour la mise en boîtier de composants semi-conducteurs, genre circuits intégrés et, plus particulièrement, pour effectuer l'encapsulage étanche de relais électromagnétiques miniatures du type décrit dans la demande de brevet française publiée sous le n0 2 169 735. Les dispositifs connus de ce genre comportent une enceinte d'un assez grand volume dans laquelle règne la composition de gaz à ladite certaine presslpos Dans cette enceinte, on place un certain nofflbre de boîtiers qui contiennent l'objet et qui sont prêts à ebtre fermés ; un opérateur, au moyen de gants accolés d'une manière étanche à l'enceinte,manipule les boîtiers pour pouvoir effectuer la fermeture du boîtier dans le plan de travail du moyen de fermeture. Ces dispositifs connus sont encombrants et le volume important de l'en, ceinte implique la présence de grandes quantités de gaz dont la pression doit être rétablie à chaque introduction de nouveaux boîtiers à fermer dans ceinte. De plus, des problèmes dus à une mauvaise étanchéité peuvent survenir au niveau des gants. D'autre part, la mise en boîtier par ces dispositifs cannas nécessite des manipulations rendues nécessaires par l'emploi de ces gants. L'invention propose un dispositif qui ne présente pas ces inconvénients et qui permet une fermeture du boitier sans nécessiter d'intervention mamelle sous une atmosphère de la composition de gaz à la certaine pression. Conformément à l'invention, un dispositif pour enfermer un objet dans un boîtier est remarquable en ce qu'il est muni d'une cloche prévue pour coopérer avec le moyen de fermeture, d'un moyen de déplacement de la cloche pour ltamener, dans un premier temps, avant fermeture, à entourer d'une manière étanche le boîtier placé dans le plan de travail et pour le libérer, dans un deuxième temps, après fermeture, et d'un dispositif de vanne couplé à un passage ménagé dans la cloche pour permettre l'amenée de la composition de gaz à la certaine pression en un temps situé entre le premier et le deuxième temps. Les objets et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous, ladite description étant faite en relation avec le dessin ci-annexé dans lequel la figure 1 représente un dispositif conforme à l'invention, la figure 2 représente une vue en coupe d'une partie du dispositif de la figure 1, la figure 3 présente un deuxième dispositif conforme à l'invention, la figure 4 représente en détail le disque de commande que comporte le dispositif montré à la figure 3, la figure 5 montre en coupe une partie du dispositif de la figure 3, la figure 6 montre en coupe le dispositif d'éjection faisant partie du deuxième dispositif, et les figures 7a et 7b montrent la position relative des cames et des galets d'enclenchement des vannes dont est muni le deuxième dispositif. Le dispositif conforme à l'invention montré aux figures 1 et 2 sur lesquelles les éléments communs portent les mêmes références, est destiné à enfermer un objet 1 dans un boîtier métallique formé d'une embase 2 et d'un couvercle 3 ; dans cet exemple décrit, l'objet est un relais du type précité et la composition de gaz que l'on veut emprisonner est un mélange d'azote et dthydrogèe sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. L'embase du boîtier 2 est munie d'un ensemble 4 de fils conducteurs de traversée qui traversent l'embase par des passages isolants étanches 5. L'embase 2 doit être soudée sur le couvercle 3 à l'aide d'un moyen de fermeture qui est constitué par un poste de soudure électrique travaillant par compression. A cet effet, l'embase comporte, sur son pourtour, un bourrelet 6 qui est écrasé lors de la soudure. Le poste de soudure est pourvu d'une électrode fixe 7, d'une électrode mobile 8, actionnée par un vérin pneumatique 9, et d'une source de tension 10, d'assez forte puissance, qui est connectée aux électrodes 7 et 8 par l'intermédiaire d'un interrupteur Il. Pour pouvoir souder les boîtiers, l'électrode fixe 7 est aménagée sur sa partie supérieure d'une manière qui est montrée à la figure 2 ; cette partie supérieure de l'électrode fixe, qui est sensiblement au même niveau qu'une platine 12, constitue le plan de travail 13 du poste de soudure. Conformément à l'invention, le dispositif est remarquable en ce qu'il est muni d'une cloche 14 prévue pour coopérer avec le moyen de fermeture. A la partie supérieure de la cloche 14, on a prévu une ouverture par laquelle l'électrode 8 pénètre dans la cloche 14 ; un joint circulaire 15 assure lié- tanchéité entre les bords de 1 'ouverture et cette électrode 8 ; la cloche 14 n'est pas fixée d'une manière rigide à l'électrode 8, elle peut se déplacer longitudinalement par rapport à celle-ci ; un ressort 16 et des butées 17 et 18 permettent ce déplacement tout en assurant un certain couplage entre l'électrode 8 et la cloche 14.Le moyen de déplacement de la cloche est constitué ici par le meme vérin 9 qui actionne l'électrode 8 et qui amène la cloche 14, dans un premier temps avant fermeture, à entourer d'une manière étanche le boîtier placé au préalable sur l'électrode fixe 7 ; l'enceinte, délimitée par la cloche 14 d'une part et la platine 12 d'autre part, est rendue étanche grâce au joint 19 placé sur le bord inférieur de la cloche 14 ce moyen de déplacement est aussi prévu pour libérer, dans un deuxième temps après fermeture, le boîtier ainsi fermé, c'est-à-dire lors du soulèvement de l'électrode 8 entratnant celui de la cloche 14. Le dispositif montré aux figures 1 et 2 est muni, en outre, d'une vanne 20 dont un accès est relié à un passage 21 pratiqué dans la cloche 14 ; par la manoeuvre de la vanne 20, on commande l'amenée de la composition de gaz sous la certaine pression. On explicite maintenant d'une manière détaillée le fonctionnement dlun tel dispositif ; tout d'abord, le couvercle 3 du boîtier est placé convenablement sur l'électrode fixe 7. L'embase sur laquelle est déjà fixé l'objet 1, est ensuite posée sur le couvercle dans la position selon laquelle elle va être soudée avec le couvercle 3 ; puis on fait agir le vérin 9 de manière que la cloche 14 s 'abaisse et vienne s'appliquer sur la platine 12 en compriment le Joint 19. Par cette meme opération, l'électrode mobile 8 prend appui sur le bord de embase 6.L'enceinte ainsi formée étant étanche, on nnnoeuvre alors la vanne 20 ; pour commencer, le passage 21 est relié par 1 'intermédiai- re de cette vanne à une pompe à vide 22, de telle manière que l'on crée une dépression dans la cloche ; ensuite, on manoeuvre à nouveau la vanne 20 pour que le passage 21 soit relié à un réservoir 23 contenant la composition de gaz à la pression voulue. Ainsi, la cloche finit par contenir cette composition de gaz et, de là, le boîtier aussi. On ferme alors l'interrupteur n et la soudure est effectuée ; sous l'action du vérin 9, l'électrode 8 remonte entratnant la cloche 14 et l'on peut alors prendre le boîtier ainsi soudé. Le deuxième dispositif conforme à l'invention montré aux figures 3 à 7 est le dispositif réalisé en pratique. Sur ces figures, les éléments communs aux figures 1 et 2 portent les mêmes références. Ce dispositif comporte un levier 30 qui est solidaire d'un disque mobile 31 pouvant pivoter autour d'un axe représenté par le trait 32. La platine 12 est ici de forme circulaire et peut aussi pivoter autour du même axe ; sur cette platine, il est prévu trois emplacements, 13a, lab et 13e qui peuvent contenir les boîtiers. A ces trois emplacements, sont associées des parties saillantes et des gorges de centrage seules les parties saillantes 35b et 35c, associées respectivement aux emplacements 13b et 13e, sont visibles sur la figure 3, alors que les gorges de centrage sont toutes visibles et portent les références 37a, 370 et 37e ; ces gorges coopèrent avec un organe rétractable 39 situé dans un logement 40 faisant partie du bati 41 du dispositif . Au moyen de ces gorges et de 1 'organe rétractable 39, on peut amener successivement les différents emplacements l3a, 13b et 13c à correspondre parfaitement avec le plan de travail du poste de soudure. Pour cela, on fait subir un mouvement de rotation à la platine 12. Ceci est obtenu par la manoeuvre du levier 30 que l'on pousse en partant d'une position indiquée I vers une position Il, selon le sens défini par la flèche 42 ; par cette manoeuvre, le disque 31 tourne d'un angle de 1200 environ et entraîne dans son mouvement la platine 12 à l'aide d'un dispositif à cliquet 43 qui s'engage dans une des parties saillantes 35a, 35b et 35c ; lorsque le levier 30 arrive à la position Il (sur la figure 3, celui-ci est représenté en pointillé à cette position), l'organe 39 vient s'engager dans une des gorges qui se présente ; la platine étant ainsi bloquée, on ramène le levier 30 suivant la flèche 45 dans la position I juste avant d'arriver à cette position, le cliquet 43 s'abaisse lorsqu'il entre en contact avec la partie saillante suivante ; lorsqu'on pousse à nouveau le levier 30, on applique une poussée assez forte pour que l'organe 39 libère la platine en rentrant dans son logement 40. Ainsi, par des mouvements de va-et-vient, on amène successivement chacun des emplacements au niveau du plan de travail du poste de soudure ; pour ce deuxième dispositif, le bord supérieur de l'électrode fixe qui porte ici (fig. 5) la référence 7', n'affleure pas la surface supérieure de la platine 12 mais se trouve en-dessous de cette platine. Pour que cette électrode 7' ne gêne pas le mouvement de va-et-vient du disque31, on a prévu une ouverture 47 dans le disque 31 qui est représenté plus clairement à la figure 4. Dans ce deuxième dispositif, les moyens de déplacement de la cloche 14 sont indépendants du'vérin 9 qui actionne l'électrode mobile 8 ; le dispositif comporte, à cet effet, une plaquette 49, solidaire de la cloche, et deux tiges 50 et 50' fixées sur la plaquette 49. On a ménagé dans une partie du bâti 41 deux passages 51 et 51' dans lesquels les deux tiges 50 et 50' peuvent coulisser librement ; une traverse 53 reliant les extrémités inférieures des deux tiges 50 et 50' est munie en son milieu d'une roulette 55 qui est destinée à coopérer avec un rail placé sur le bord du disque 31. Ce rail est formé en trois parties : une première partie inclinée, basculable, 57, une partie horizontale 57' et une deuxième partie inclinée, également basculable, 57". Les parties 57 et 57" formées à partir de ressort peuvent pivoter autour d'un axe perpendiculaire au bord du disque 31 ; par une pression mécanique exercée de haut en bas, les parties 57 et 57" peuvent s'abaisser et reprendre leur position lorsque cette pression a cesse. On a prévu aussi une électrode auxiliaire supérieure 60 (fig.5) qui traverse la cloche 14 ; un joint d'étanchéité 62 empêche tout passage de gaz entre cette électrode 60 et la cloche 14 ; un ressort 64 maintient cette électrode 60.Ainsi montée, cette électrode auxiliaire 60 transmet à l'embase la pression ménanique exercée par l'électrode 8 lors du soudage. Lorsque le levier 30 est dans la position indiquée par I et que la roulette 55 se trouve sur le bord supérieur de la partie 57" du rail, par le mouvement du levier 30 selon la flèche 42, la roulette 55 atteint le bord supérieur de la partie 57' de telle sorte que l'ensemble formé essentiellement par des éléments 53, 49 et 14 est soulevé ; ainsi, un espace est ménagé entre le bord inférieur de la cloche 14 et la platine 12, ce qui permet d'amener par la rotation de la platine 12 un boîtier dans le plan de travail ; lorsque le levier 30 s'approche de la position II, la roulette 55 roule sur le bord supérieur de la partie 57 qui s'incline Jusqu'au moment où cette roulette atteint ltextrémité de la partie 57 ; n'étant plus soutenu ensuite, itensemble précité, sous l'influence de la pesanteur, s'abaisse En revenant de la position Il vers la position I, la roulette 55 se trouve alors sur le bord inférieur du rail, ce qui plaque assez fortement la cloche 14, compriment ainsi le joint 19 (figure 5), rendant ainsi étanche l'enceinte constituée par la cloche et la platine. Sur cette figure 5, on montre notamment la constitution des différents emplacements 13a, l3b et 13c. Ces emplacements sont élaborés à partir d'une seconde électrode auxiliaire 66 dite inférieure ; cette électrode 66, sous l'influence de la pression exercée lors du soudage peut s'abaisser légrerent et venir en contact avec l'électrode 7' du poste de soudure ; la partie su, périeure de cette électrode fixe 7' est, ici, plane de façon à assurer un bon contact avec cette électrode 66 ; sous 1' influence de ressorts 68 et entourant des tiges de guidage 170 et 170', l'électrode revient à sa position initiale lorsque le soudage est terminé ; l'étanchéité entre la platine 12 et cette électrode auxiliaire 66 est assurée par un joint circulaire 69. Le dispositif de Il invention comporte aussi un système d'éjection pour sortir de l'électrode auxiliaire inférieure le boitier,une fois qu'il a été soudé et que son emplacement a quitté le plan de travail ; ce système montre plus particulièrement à la figure 6 est composé d'un vérin 70 commandant tarer partie d'éJection 71 . L'emplacement de ce système est indiqué à la figure 4 où la partie d'éjection est représentée .Une deuxième ouverture 72 a été ménagée dans le disque 31 pour que le système d'éjection puisse remplir son office ; lorsque les emplacements l3a, 13b ou 13c arrivent au niveau du dispositif d'éjection, la partie d'éjection 71 se trouve placée juste en-dessous de l'électrode auxiliaire inférieure 66.Alors, sous l'effet du vérin 70, la partie 71 se soulève tout d'abord et rentre en contact avec une partie mobile 72 située dans la seconde électrode auxiliaire 66 ; à son tour, cette partie 72 se soulève et exerce une pression sur le couvercle 3 de telle ma- nière que le boîtier sort de son logement qui est aménagé dans ltélectrode 66; ainsi, on peut le saisir sans peine ; on remarquera qu'il a été prévu entre cette partie mobile 72 et l'électrode 66 un joint 73 qui permet de garder l'étanchéité. La phase de vidage et de remplissage de la cloche 14 se produit lors du mouvement de retour allant de la position Il vers la position I ; cette phase s'effectue ici à l'aide de deux passages 21' et 21" (figure 3) ; le passage 21' est relié à une première extrémité d'une canalisation 75' et le passage 21" à une première extrémité d'une autre canalisation 75". Les deuxièmes extrémités de ces canalisations sont reliées respectivement à deux accès de vannes référencées 80 et 81 (figure 4) ; sur cette figure, la vanne 81 est représentée en pointillé. Une canalisation 82 relie l'autre accès de la vanne 80 à la pompe à vide 22, une canalisation 83 relie l'autre accès de la vanne 81 au réservoir 23 contenant la composition de gaz sous la certaine pression. Les vannes 80 et 81 sont pourvues chacune d'un galet, respectivement 84 et 86. Ces galets peuvent se rétracter dans les vannes commandant ainsi les liaisons à effectuer à l'intérieur de celles-ci. Lorsque la vanne 80 est dans sa position de repos, c'est-à-dire que le galet 84 est sorti, la canalisation 82 est obstruée ; dans sa position de travail, le galet 84 étant rétracté, il y a alors une liaison entre les canalisations 82 et 75'. Il en est de meAme en ce qui concerne la vanne 81 ; à sa position de repos, la canalisation 83 est obstruée et à sa position de travail, les canalisations 83 et 75" communiquent. Pour commander le dispositif d'éjection, on a prévu une vanne supplémentaire 85, de même type, qui est placée au-dessus de la vanne 81 et qui est munie d'un galet 88 ; un accès de cette vanne 85 est relié par l'intermédiaire d'une canalisation 89 à un réservoir d'air comprimé 90 et l'autre accès est relié par l'intermédiaire d'une canalisation 91 au vérin 70 du système d'éjection ; de la même manière que précédemment, à la position de repos la canalisation 89 est fermée et à la position de travail l'air comprimé est fourni au vérin 70. Pour enclencher les galets 84, 86 et 88, on a prévu deux cames 92 et 93 superposées, fixées sur le bord du disque 31. Aux figures 7a et 7b, on montre dans le sens vertical la position des galets 84, 86 et 88 par rapport aux cames 92 et 93. Cette position est telle que la came 92 met les vannes 80 et 81 dans leur position de travail et la came 93 actionne seulement le galet 88 de la vanne 85. On examine maintenant le fonctionnement de ces vannes lors de la manoeuvre du levier 30. Lorsque le levier arrive à sa position référencée par Il, la cloche 14 tombe et lorsque le manche revient vers la position I, la cloche est plaquée hermétiquement sur la platine 12 ; mais la came 92 entre en contact avec le galet 84 de telle sorte que la pompe à vide 22 est mise en communication avec la cloche 14, créant ainsi une dépression à l'intérieur de celle-ci ; lorsque l'on estime que le degré de vide désiré est atteint, on amène le levier 30, toujours dans le sens de la flèche 45, dans la position III indiquée par des tirets en forme de croix.A cette position III, la came 93 est en contact avec le galet 88 de telle sorte que la vanne 85 est mise dans sa position de travail ; ceci a pour effet de mettre en oeuvre le système d'éJection. Le v*- rin 70 reçoit l'air comprimé contenu dans le réservoir 90 et provoque l'é- jection du boitier qui a déjà été soudé et qui a été amené vers le système d'éjection lors d'une manoeuvre précédente du levier 30 ; en continuant le mouvement du levier dans la direction de la flèche 45, la came 92 met la vanne 81 dans la position de travail ; ceci a pour résultat que le remplissage de la cloche 14 est effectué avec le gaz contenu dans le réservoir 22. On peut alors effectuer le soudage puis le levier est remis à la position I. On met ensuite un boîtier prat à être soudé dans 1' emplacement libéré lors de l'éjection et un autre cycle de travail peut recommencer. La paroi cylindrique de la cloche est faite avantageusement d'un matériau transparent, ce qui permet de contrôler 1 'opération de soudure ; de plus, on remarquera que la présence de la cloche évite la présence de dispositifs de sécurité utilisés habituellement avec des postes de soudure à compression puisque la cloche protège le plan de travail pendant la souS dure. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour enfermer un objet dans un boîtier qui contient, après fermeture, une composition de gaz sous une certaine pression, à l'aide d'un moyen de fermeture opérant dans son plan de travail, dispositif caractérisé en ce qu'il est muni d'une cloche prévue pour coopérer avec le moyen de fermeture, d un moyen de déplacement de la cloche pour l'amener, dans un premier temps avant fermeture, à entourer, d'une manière étanche, le boîtier placé dans le plan de travail et pour libérer, dans un deuxième temps, après fermeture, le boîtier, et d'un dispositif de vanne couplé à un passage ménagé dans la cloche pour permettre l'amenée de la composition de gaz en un temps situé entre le premier et le deuxième temps, sous ladite certaine pression. 2. Dispositif selon la revendication 1, muni d'une platine dans laquelle est prévu au moins un emplacement pour le boîtier, caractérisé en ce que ladite cloche peut s'appliquer audit emplacement situé dans le plan de travail pour former une enceinte alors qu'il est prévu des moyens pour assurer l'é- tanchéité entre la cloche et la platine. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le boîtier est formé d'une embase et d'un couvercle alors que le moyen de fermeture est un poste de soudure par compression pour souder le bord de l'embase avec celui du couvercle, poste de soudure comprenant une électrode fixe dont l'extrémité définit le plan de travail et une électrode mobile,dispositif caractérisé en ce que la cloche est pourvue d'une ouverture dans laquelle peut se déplacer une première électrode auxiliaire dont une extrémité est destinée à être mise en contact avec l'électrode mobile et l'autre extrémité à s'appuyer sur les bords à souder, tandis que sont prévus des seconds moyens pour assurer l'étanchéité entre ladite électrode auxiliaire et la cloche. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la platine comporte au moins deux emplacements et qu'il est prévu des moyens d'entratnement de ladite platine pour présenter successivement lesdits emplacements dans le plan de travail. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour chaque emplacement on a prévu une seconde électrode auxiliaire dont une extrémité est destinée à recevoir le boîtier et l'autre extrémité à s'appliquer sur l'électrode fixe lorsque l'emplacement est dans le plan de travail. 6. Dispositif selon 1 une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est muni d'un organe de commande unique pour commander notamment le moyen de déplacement, le moyen d'entratnement et le dispositif de vanne. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, d'une part, le moyen de commande est constitué à partir d'un disque sur lequel est fixé un levier pour lui appliquer un mouvement alternatif de rotation autour d'un axe dans un premier sens et dans un deuxième sens, et en ce que, d'autre part, la platine est de forme circulaire et peut pivoter autour du-mame axe, tandis que, pour commander le moyen de déplacement comportant un dispositif à roulette solidaire de la cloche, le disque est muni d'un rail pour guider ce dispositif à roulette, pour commander le moyen d'entratnement constitué à partir de parties saillantes fixées sur la platine en correspondance avec chaque emplacement, le disque est muni d'un dispositif à cliquet s'engageant sur ces parties saillantes lors du mouvement dans le premier sens et s'effaçant sur celles-ci lors du mouvement dans le deuxième sens, et pour commander le dispositif de vanne, le disque est muni de cames destinées à enclencher celul-ci. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il est muni d'un système d'éjection des boîtiers fermés. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que pour comnander le dispositif d'éjection, le disque est muni d'une came supplé- mentaire. 10. Relais électromagnétique à bottier étanche obtenu par la mise en oeuvre du dispositif selon l'une des revendications 1 à 9.