Brevet FR2461665A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne un appareil de transfert de composants semiconducteurs et plus particulièrement de tels composants montés en boitier rigide comprenant un capot cylindrique et des pattes de connexion faisant saillie d'un côté du boîtier. La présente invention s'applique tout particulièrement à des transistors montés en boîtier du type T0-3 (appellation définie par la norme Jedec). Un tel boîtier est représenté dans les figures 1A, 1B et 1C selon trois plans de projection. On se référera ci-après exclusivement à de tels boitiers TO-3 pour simplifier la description, mais il est clair que la présente invention n'est pas liée à l'existence de cette norme ni à la forme particulière d'embase en losange du boitier T0-3. Elle pourra également s'appliquer à des boîtiers présentant plus de deux pattes de connexion. Le boîtier TO-3 représenté en figure 1 comprend une embase 1 en forme de losange, un capot 2 de forme cylindrique, et deux pattes de connexion 3 et 4 faisant saillie du côté de l'embase opposé au capot. La sortie des pattes de connexion 3 et 4 est isolée par rapport au capot et au boîtier. On notera que les sorties des pattes de connexion 3 et 4 sont décentrées par rapport au centre du losange et se trouvent déportées vers l'une des pointes de celui-ci. Ceci a pour but de permettre d'identifier les diverses bornes. Par exemple, dans le cas d'un transistor de puissance monté dans un tel boîtier, la borne 3 pourra correspondre à la base, la borne 4 à l'émetteur et l'ensemble du boîtier au collecteur. Dans le cas d'un thyristor, ces bornes pourront correspondre à la gâchette, à la cathode et à 1 'anode. Lors de la fabrication industrielle de composants semiconducteurs, on cherche actuellement à réduire autant que faire se peut les manipulations de composants pour réduire des frais de main d'oeuvre et l'on cherche ainsi à utiliser des machines de transfert automatique pour amener les composants d'un poste de travail à un autre et ou pour les amener successivement à un même poste de travail. L'un des moyens les plus couramment utilisés actuellement pour effectuer ces transferts, consiste en des rails inclinés guidant les composants en boîtier et les amenant successivement vers un poste de traitement. Le déplacement des composants est assure par les effets de la pesanteur. L'amenée des composants au point haut du rail est généralement effectuée en utilisant des bols vibrants. Ces techniques, qui ont permis de réduire sensiblement la main-d'oeuvre nécessaire présentent quand même divers inconvénients. Le plus évident est que-, pour utiliser les effets de pesanteur, il faut prévoir des différences de niveau. Ceci implique de stocker les composants en vrac à une certaine hauteur par rapport au poste de travail. Il en résulte des contraintes sur l'agencement mécanique d'un atelier, et une fatigue pour l'opérateur qui doit surveiller à la fois le dispositif d'alimentation à une certaine hauteur et un poste de travail à un niveau moins élevé. Un deuxième inconvénient réside dans le fait que, dans certains cas, on souhaite au niveau du poste de travail exercer une certaine contrainte sur le composant, par exemple pour l'engager entre des pinces de contact électrique, ou redresser des connéxions, comme on le verra ci-après. En ce cas, la seule force de pesanteur est insuffisante pour bloquer le composant et l'entraîner dans la direction souhaitée à l'encontre de résistances mécaniques. Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un appareil de transfert de composants en boîtier qui se prête tout particulièrement à l'engagement de composants dans des postes de travail qui offrent une résistance à l'avancement des composants. Pour atteindre cet objet ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un appareil de transfert de composants électroniques montés en boîtier rigide avec des pattes de connexion faisant saillie d'un côté du boîtier comprenant une vis d'Archimède dans laquelle vient se loger le capot du boîtier et une plaque munie d'au moins une fente généralement parallèle à l'axe de la vis et disposée par rapport à celle-ci pour que les pattes de connexion fassent saillie du côté de la plaque opposée à la vis. Cet appareil peut être adapté à des boîtiers sensibles à une attraction magnétique et comprend alors un aimant permanent disposé au voisinage de la zone d'entree de la vis d'Archimède pour attirer les composants et faciliter leur introduction, la plaque et la vis étant en des matériaux non magnétiques. Cet appareil peut être utilisé en relation avec un poste de redressement des pattes de connexion des composants semiconducteurs. En ce cas, sur certaines portions de la plaque, il est prévu des canaux dont la hauteur est sensiblement celle des pattes, dont la largeur est peu supérieure au diamètre des pattes et dont l'écart correspond à l'écart entre pattes pour une orientation donnée du boîtier. De préférence, la largeur des canaux du côté entrée est supérieure au diamètre des pattes, cette largeur allant en diminuant. Cet appareil peut également être associé à un appareil pour effectuer la mesure de caractéristiques électriques des composants semiconducteurs et comprend alors des contacts frotteurs disposés le long du trajet des composants et entrant en contact avec des pattes sélectionnées et le boîtier sur un certain parcours. En ce cas, le moteur actionnant la vis d'Archimède peut être mis en oeuvre pas-à-pas : en défilement rapide entre deux mesures, et à l'arrêt ou en défilement lent quand un composant semiconducteur se trouve au niveau des contacts frotteurs. La presente invention prévoit également une adaptation particulière à des composants électroniques en boîtier du type T0-3 comprenant des moyens d'orientation et de retournement des composants. Ces moyens d'orientation et de retournement peuvent consister en la combinaison d'une forme particulière de la fente comprenant des élargissements et des butées et de moyens magnétiques agissant essentiellement sur l'embase métallique en losange du boîtier. Pour faciliter le déplacement en glissement des composants sur la vis d'Archimède, celle-ci peut de préférence être constituée d'un matériau auto-lubrifiant tel que du polytétrafluor~thylène (couramment désigné par la marque déposée Téflon). Ainsi, aussi bien dans le cas de la mesure de caractéristiques électriques entre des pinces de contact que dans le cas du redressement des connexions par passage de cellesci dans des canaux de forme appropriée, le composant est entraîné en translation par la vis d'Archimède et peut vaincre une force de frottement relativement élevée. Ceci est nécessaire pour des mesures de caractéristiques électriques, en particulier quand on fait des mesures à tension élevée, par exemple supérieure a 1000 volts, auquel cas les contacts doivent frotter fortement sur les pinces de connexion pour éviter la création d'arcs. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - les figures 1A, 1B et 1C représentent trois vues d'un boîtier de type TO-3 ; - la figure 2 représente de façon générale un appareil selon la présente invention - la figure 3 représente un mode de réalisation détail lé de la partie d'entrée d'un appareil selon la présente invention;; - la figure 4 représente schématiquement et en perspective un poste de mesure de caractéristiques électriques. selon la présente invention - les figures SA et 5B illustrent de façon détaillée un mode de réalisation d'un dispositif de retournement de boîtier illustré schématiquement en figure 4 - les figures 6A et 6B représentent un mode de réalisation détaillé d'un dispositif de prise de contact représenté schématiquement en figure 4 ; - la figure 7 est une vue en perspective illustrant une application de la présente invention à un dispositif de redressement de pattes de connexion d'un boîtier de type T0-3. Les figures 1A, 1B et 1C ont déjà été décrites précédemment et représentent un boîtier de type TO-3 en relation avec lequel seront décrits les modes de réalisation ci-après de la présente invention. Néanmoins, il convient de souligner à nouveau que la presente invention s'applique à d'autres types de boîtiers, par exemple à autres boîtiers présentant un capot cylindrique et une embase en forme de losange et aussi à des boîtiers connus sous les appellations TO-5, TO-39, TO-72... étant entendu qu'en ce cas d'autres moyens devront être prévus pour orienter convenablement les pattes de connexion par rapport au sens de propagation de la pièce et également qu'il faudra adapter les divers appareils décrits ci-après à des boîtiers à plus de deux connexions ou pattes (trois connexions ou pattes dans le cas des boîtiers énumérés ci-avant). La figure 2 représente en vue de côté, le schéma de base du dispositif de transfert de composants à vis d'Archimède selon la présente invention. Une vis sans fin 10 est montée en rotation sur un bâti non reference et entraînéeen rotation par un moteur et un dispositif de transmission désignés par la référence générale 11. Le sens de rotation de l'ensemble est indiqué par la flèche tracée sur une courroie de transmission de l'ensemble d'entraînement 11. Les composants à entraîner circulent à partir du côté entrée 12 de l'appareil vers sa sortie 13. La vis d'Archimède 10 est surmontée d'une plaque 14 munie d'un ou plusieurs moyens de fente destinés à assurer le guidage en translation des composants par action sur leurs pattes.Trois composants désignés par la référence 15 sont positionnés dans les trois premières positions possibles de la vis d'Archimède (dans cette portion, la vis d'Archimède est représentée en coupe). Un aimant 16 facilite l'introduction des boîtiers dans les filets de la vis d'Archimède. Ainsi, les composants sont alimentés à partir de l'entrée 12, par exemple à partir d'un bol vibrant, puis, sous l'effet d'attraction de l'aimant 16, s'engagent dans la vis d'Archimède 10 et ces composants sont ensuite entraînés régulièrement en translation sous l'action de la rotation de la vis d'Archimède et du guidage par les moyens de fente ménagés dans la plaque 14. La figure 3 représente une vue de dessus de la partie d'entrée 12 d'un appareil selon la présente invention. Le début de la vis d'Archimède est représenté en pointillés à la partie médiane droite de la figure. Une fente 17 est ménagée dans la plaque 14. Vers son extrémité d'entrée, cette fente s'évase pourfaciliter l'introduction des boîtiers. L'aimant 16 est disposé audessus du trajet des composants par l'intermédiaire de moyens de fixation solidaires de la plaque 14. L'embase des boîtiers 15 de type TO-3 représentés se trouve en-dessous de la plaque 14. La figure 4 représente une vue en perspective schématique d'un poste de mesure de caractéristiques électriques d'un composant en boîtier TO-3. Dans cette figure, par souci de simplicité, la vis d'Archimède n'a pas été représentée. On retrouve la plaque 14, la zone d'entrée 12, l'aimant d'introduction 16 déjà représentés en figure 1. Des boîtiers 15 sont représentés en diverses positions caractéristiques. Ces boîtiers 15, après avoir été introduits par l'aimant 16 dans la vis d'Archimède, passent par un premier poste de réorientation 20 puis par un poste de mesure proprement dit 30. Le poste de réorientation sera décrit plus en détail en relation avec les figures SA et 5B. Il comprend essentiellement une modification de la forme de la fente 17 ménagée dans la plaque 14 et un aimant 21. Le poste de mesure sera décrit plus en détail en relation avec les figures 6A et 6B.Il comprend essentiellement, outre divers moyens de support qui ne seront pas décrits en détail, un îlot de séparation isolant 31 et des doigts de contact 32, 33 èt 34. Les figures SA et 5B représentent le poste de réorientation de composants en boîtier TO-3 selon la présente invention et illustrent son fonctionnement dans le cas où la pièce est initialement convenablement orientée (figure 5A) et dans le cas où elle doit être réorientée (figure 5B). Pour faciliter la description, on désignera par la référence 5 (voir figure 1B) la pointe du losange de l'embase du boîtier la plus proche des pattes 3 et 4 et par la référence 6 la pointe opposée du losange. Le poste de réorientation comprend initialement la fente 17 destinée à maintenir les boîtiers en position sensiblement transverse en raison de l'interaction entre les pattes 3 et 4 et les bords de cette fente 17.En outre, des rebords 22 et 23 à la partie inférieure de la plaque 14 sont disposés avec une distance entre eux égale à l'écart entre pointes du losange Ainsi, le composant 5 est entraîné par la vis d'Archimède dans la position représentée à la gauche de la figure SA selon un déplacement transversal avec son centre, figuré par l'intersection de deux axes, sensiblement au centre de la fente 17. Au niveau du poste de retournement 20, il est prévu d'une part l'aimant 21 énoncé en relation avec la figure 4, d'autre part une modification de la forme de la fente 17. La première lèvre 171 de la fente s'évase lentement selon une ligne 173 pour remonter ensuite de façon plus abrupte selon un segment 175 avant de redevenir parallèle à l'axe genéral de la fente dans la section 177. L'autre lèvre 172 de la fente commence par s'élargir rapidement dans un segment 174 avant de redevenir parallèle dans un segment 176. En figure 5A, sous l'effet de l'entraînement de la vis, et en raison de la butée initiale des. bornes 3 et 4 contre la lèvre 172 de la fente, les bornes 3 et 4 se déplacent selon les trajets figurés par les traits fléchés 25 et 26. Il y a seulement rotation d'environ 900 du boîtier.Cette rotation et l'engagement ultérieur des broches 3 et 4 de part et d'autre de l'îlot isolant 31 sont favorisés par le fait que l'aimant 21 sollicite vers l'arrière la pointe du losange qui en est le plus proche, en l'occurence la pointe 6, ceci après passage dans la portion où les lèvres de la fente se modifient (zone73 à 176 ) La figure SE représente le même dispositif mais dans le cas où la pièce a été fournie au dispositif de transfert selon l'invention par le bol vibrant dans l'autre sens, c'est-à-dire que cette fois-ci, la pointe 5 du losange se trouve du côté de l'élé- ment de guidage 23 et que les pattes 3 et 4 se trouvent plus proches de la lèvre 171 de la fente 17 que de la lèvre 172.En ce cas, lors du cheminement du composant sous l'effet de la vis d'Archimède, et comme le représentent les traits fléchés 27 et 28, la connexion 3 vient buter contre la portion de lèvre 175 pour s'y bloquer tandis que la connexion 4 parcourt le trajet 28 puis que la connexion 3 parcourt le trajet 27. Après quoi, sous l'effet de l'aimant 21, la pointe 6 de l'embase, maintenant en bonne position, est retenue pour faciliter l'engagement des connexions 3 et 4 de part et d'autre de l'îlot 31. Ainsi, ce dispositif d'orientation permet, quelle que soit l'orientation initiale du boîtier, de placer celui-ci avec ses connexions de part et d'autre de l'îlot 31, la pointe 5 étant disposée vers l'avant. On va maintenant décrire, en relation avec les figures 4, 6A et 6B le poste de mesure 30. Au niveau de ce poste, dans le mode de réalisation particulier représenté, la plaque 14 est interrompue et les extrémités latérales de l'embase 1 reposent sur une plaque 35 (figure 6B). L'îlot 31 est maintenu par des moyens appropriés pour être solidaire de cette plaque 35 et du bâti de la vis d'Archimède. Cet îlot est en un matériau isolant. Les différents frotteurs 32, 33 et 34 viennent respectivement en contact avec l'embase 1 du boîtier, et avec ses pattes 3 et 4. On notera que les frotteurs 32, 33 et 34 sont sollicités en traction ou en compression par des ressorts 36.Dans le cas ou les composants dont on veut mesurer les caractéristiques sont des composants haute tension, ce qui est généralement le cas des composants montés en boîtier du type TO-3, il est nécessaire que la force de frottement soit grande pour éviter la formation d'arc. C'est là un des avan tages de la présente invention que de permettre une insertion satisfaisante des pièces entre les doigts de mesure à l'encontre de forces relativement importantes ce que ne permettaient pas les dispositifs de transfert de l'art antérieur faisant seulement profit de forces de gravité. La figure 7 représente un ensemble de redressement de connexions selon la présente invention. En effet, lors des diverses manipulations auxquelles est soumis un boîtier au cours de la fabrication du composant, les pattes de connexion peuvent être tordues et il est utile de les redresser avant de liver le composant à un utilisateur surtout si celui-ci utilise des machines de montage ou d'insertion automatiques. Comme celà a déjà été représenté en figure 4, des boîtiers 15 après avoir etc introduits par l'aimant 16 dans la vis d'Archimède 10 passent par un premier poste de réorientation 20. Après celà, les boîtiers 15 arrivent au niveau d'un premier poste de redressement de connexions 40. Là, chacune des connexions 3 et 4 passe de part et d'autre d'un îlot central 41 maintenu solidairement à la plaque 14 par des moyens classiques. Chacune des pattes de connexion est donc entraînée entre cet îlot central 41 et des flancs en vis à vis 42 et 43 d'où il résulte que ces connexions sont redressées selon un premier plan et que le défaut d'orientation illustré par le schéma 151 de la figure 7 est pallié. Les boîtiers passent alors par un deuxième poste de réorientation 20 puis par un deuxième poste de redressement 45 servant à redresser les connexions présentant le défaut illustré dans le schéma 152.On arrive ensuite à un troisième poste de réorientation 20, à un troisième poste 40' de redressement du défaut illustré dans le schéma 151, puis, après un dernier poste de réorientation 20, on arrive à un poste de redressement du défaut illustré dans le schéma 152 de la figure 7, ce dernier poste 45' étant identique au poste 45 et comprenant un canal avec deux parois 46 et 47 entre lesquelles sont forcées les connexions du composant. Ainsi, dans cette application- à un poste de redressement de connexions, la présente invention permet d'entraîner à force des boîtiers en faisant subir un redressement à leurs connexions. Ce problème du redressement des connexions n'avait pas, à la connaissance de la demanderesse, été résolu par une machine automatique dans l'art antérieur. La présente invention n'a été décrite que dans certaines de ses applications particulières, mais de nombreuses autres applications pourront apparaître à l'homme de l'art et l'étendue de la présente invention sera limitée seulement par la définition générale qui en est donnée dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Appareil de transfert de composants semiconducteurs montés en boîtiers rigides avec des pattes de connexion faisant saillie d'un côté du boîtier, caractérisé en ce qu'il comprend une vis d'Archimède dans laquelle vient se loger le corps du boî- tier et une plaque munie d'au moins une fente parallèle à la vis et disposée par rapport à celle-ci pour que les pattes de connexion fassent saillie du côté de la plaque opposée à la vis. 2. Appareil selon la revendication 1, adapté à des boîtiers sensibles à une attraction magnétique, caractérisé en ce qu'un aimant permanent est disposé au voisinage de la zone d'entrée de la vis pour attirer les composants et faciliter leur introduction, la plaque et la vis étant non magnétiques. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2 pour effectuer le redressement des pattes de connexion de composants semiconducteurs en boîtier, caractérisé en ce que, sur certaines portions de la plaque, il est prévu des canaux dont la hauteur est sensiblement celle des pattes, dont la largeur est peu supérieure au diamètre des pattes et dont l'écart correspond à l'écart entre pattes pour une orientation donnée du boîtier. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur des canaux du côté entrée est supérieure au diamètre des pattes, cette largeur allant en diminuant. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, pour effectuer la mesure de caractéristiques électriques de composants semiconducteurs en boîtier, caractérisé en ce qu'il comprend des contacts frotteurs disposés le long du trajet des composants et entrant en contact avec des pattes sélectionnées et le boîtier sur un certain parcours. 6. Appareil selon l'une quelcoque des revendications 1 à 5, adapté à des composants en boîtier du type TO-3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réorientation et éventuellement de retournement du composant. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de réorientation et de retournement consistent en la combinaison de butées et de fentes ayant la forme représentée en figure 4 et de moyens magnétiques agissant essentiellement,sur la collerette métallique en losange du boîtier. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vis d'Archimède est en polytétrafluoroéthylène.