Brevet FR2476963A1 — publié le 19810828

"DISPOSITIF DE MONTAGE SUR UN SUBSTRAT DE COMPOSANTS ELEC- TRONIQUES EN FORME DE PJIQUETTES OU DE PAVES DEOURVUS DE FILS DE COINUEXIONT". L'invention concerne un dispositif de montage sur un substrat de composants électroniques dépourvus de fils de connexion, comportant une table, une tête de montage ainsi que des moyens de positionnement d'un substrat. La tendance à la miniaturisation qui se manifeste de q(t ( n croissante dans l'industrie électronique a donné lieu au développement de composants en forme de plaquettes, de pavés ou de cylindres, appelés "chips" en langue anglaise, et dépourvus des fils de connexion conventionnels radiaux ou axiaux et relativement longs. Ces composants sans fils de connexion sont munis soit de plages de contact élaborées sur des faces ou des côtés opposés dans le cas des condensateurs, des résistan- ces, des bobines, soit de courtes pattes de connexion dans le cas des diodes et des transistors. Les composants sont placés sur un substrat portant des pistes métallisées qui constituent un circuit sur lequel on a appliqué une couche de colle ou de pâte à souder. Les composants ont des dimen- sions de l'ordre de 0,5 à quelques millimètres. Etant don- , né les faibles dimensions des composants et la configuta- tion dense des pistes, il faut que les composants soient positionnés exactement par rapport aux pistes du substrat. La demande de brevet français N 2.431.812 con- cerne un dispositif du genre décrit dans le préambule, dans lequel les composants, amenés au moyen de tubes et d'ouvertures, sont placés sur une plaque coulissante se trouvant au-dessus du substrat,tout en y étant amenés dans une position correspondant à l'emplacement voulu des èom- posants sur le substrat; ensuite, la plaque est retirée de sorte que les composants qui, de leur côté, sont em- pêchés de suivre la plaque, finissent par tomber sur le substrat. A la suite de leur chute incontrôlée, les com- posants rLsuoent alors de basculer, de tourner et/ou de ve- nir se trouver dans une position inexacte sur le substrat. L'invention a pour but de procurer un dispositif permettant de positionner et de monter des composants sans fils de connexion sur un substrat, et cela d'une manière exacte, contrôlée et reproductible et avec un minimum de mouvements et de changements de direction. Le but visé par l'invention est essentiellement atteint du fait que la tête de montage comporte un chariot pouvant être déplacé dans-un guide entre une position de chargement et une position'de déchargement et muni d'un évidement pour le logement temporaire et le transport d'un composant, tête de montage.comportant. en outre, une pipet- te à vide mobile dans le sens vertical et servant à re- prendre un composant du chariot lorsque celui-ci se trouve dans la position de déchargement, ledit guide étant muni, au moins au niveau de la pipette à vide, d'une gaine à travers laquelle la pipette-peut placer, sur le substrat positionné au-dessous du guide, le composant qu'elle a repris. Le composant est déplacé par le chariot en ligne droite et à une vitesse relativement élevée et, dans la position de déchargement du chariot, il se trouve dans la position X-Y voulue au-dessus du substrat positionné, à l'aplomb de l'orifice de la pipette à vide. Ensuite, le composant est aspiré et maintenu par la pipette. Après cela, le chariot est ramené dans sa position de charge- ment tandis que la pipette, chargée du composant, se déplace à travers la gaine vers le substrat pour placer finale- ment le composant sur ce substrat. Après suppression du vide, la pipette est ramenée dans sa position initiale. Grâce au déplacement contrôlé qui ne s'effectue que selon deux directions, le composant est positionné d'une maniè- re précise sur le substrat. Les composants peuvent être alimentés à la main ou, par exemple, à partir d'un bol vibrant à rampe ou à partir d'un emballage, à l'aide d'un organe de préhension, ou d'une pipette, pour être transférés un à un par le chariot vers la position de déchargement. Toutefois, le dispositif présente des avantages particuliers s'il est combiné avec un transporteur en forme de ruban ou de ban- de muni de creux dans lequel les composants sont enfermés. A cet effet, un mode de réalisation préférentiel du dispo- sitif selon l'invention a la particularité qu'au niveau de la position de chargement du chariot, la tête de monta- ge est munie d'une tige pousseuse, le dispositif compor- tant en outre des moyens pour mouvoir et guider, entre ladite tige pousseuse et le guide, un transporteur en forme de ruban ou de bande chargé de composants à amener. Grâce à la simplicité'du transfert d'un compo- sant du transporteur au chariot, transfert réalisé à l'ai- de de la tige pousseuse qui n'exécute qu'un mouvement vertical, on obtient une fréquence de montage relative- ment élevée, ce qui importe notamment lors du montage successif d'un grand nombre de composants sur un même substrat. Grâce à leur forme, les composants électroniques en forme de plaque, de pavé ou de cylindre sont-parti- culièrement aptes à être empilés dans des magasins en forme de gaine. Pour permettre également le montage simple et efficient de composants disposés en piles contenues dans des magasins, on a conçu un autre mode de réalisation préférentiel du dispositif conforme à l'invention qui a la particularité qu'au niveau de la position de charge- ment du chariot, la tête de montage est munie d'un sup- port pour un magasin contenant des composants empilés, ledit dispositif comportant en outre des moyens servant à transférer un seul composant à la fois dans l'évide- ment du chariot. Comme, suivant encore un autre mode de réalisa- tion du dispositif conforme à l'invention, la pipette à vide est capable de tourner autour de son axe, le posi- tionnement du composant à monter, dans la position angu- laire requise sur le substrat, peut s'effectuer non seule- ment dans le sens X-Y, mais aussi en rotation. La description suivante, en regard-des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention. La figure 2 représente le dispositif de la fi- gure 1 dans une autre position. La figure 3 est une coupe transversale suivant le plan III-III sur la figure 1. La figure 4 est une coupe transversale suivant le plan IV-IV sur la figure 2. La figure 5 représente un autre mode de réalisa- tion du dispositif. La figure 6 est une coupe transversale suivant le plan VI-VI sur la figure 5. La figure 7 représente un troisième mode de réa- lisation du dispositif. La figure 8 est une coupe transversale suivant le plan VIII-VIII sur la figure 7. Sur les figures, des éléments identiques sont indiqués par les mêmes références. Le dispositif 1 représenté sur les figures 1 à 4 et servant à monter, sur un substrat S portant des pistes métallisées, un composant A en forme de plaque, de pavé ou de cylindre muni de plages de contact F et dépourvu de fils de connexion, comporte une table 3, des tétons 5 pour le positionnement du substrat S sur la table 3, ainsi qu'une tête de montage 7. A l'aide d'une paroi latérale 9, la tête de montage 7 est fixée sur la table 3 de façon à être réglable dans le sens X-Y. La tête de montage 7 est constituée essentiel- lement par un chariot 11 coulissant dans une coulisse 13 d'un profilé en forme de couloir 15 servant de guide au chariot 11. La section de la coulisse 13 est représen- tée sur les figures 3 et 4. Le chariot 11 peut se déplacer entre deux positions de fin de course, à savoir une posi- tion de chargement représentée sur la figure 1 et une position de déchargement représentée sur la figure 2. Le chariot 11 est muni d'un évidement 23 servant de logement à un composant à saisir et à transporter, et présentant une face portante horizontale 22 ainsi qu'une face pous- sante verticale 24. Au niveau de la position de déchar- gement du chariot 11, le profil 15 est muni d'une gaine communiquant avec la coulisse 13. Les dimensions trans- versales de la gaine 25, qui dépendent des dimensions du composant A, sont légèrement supérieures à celles-ci. Au niveau de la gaine 25, la tête de montage 7 est munie d'une pipette à vide 27 pouvant se déplacer dans le sens verti- cal. Le chariot 11 et la pipette 27 sont déplacés au moyen de cylindres pneumatiques 29 et 31. Les positions de fin de course du chariot 11 et de la pipette 27 sont déter- minées par les positions de fin de course des pistons con- tenus dans les cylindres 29 et 31. Le dispositif représenté sur les figures 1 à 4 fonctionne comme suit: au moyen des tétons 5, un sub- strat S est positionné sur la table 3. Le chariot 11 se trouve dans la position de chargement représentée sur la figure 1. Par un moyen approprié, un composant A est placé dans l'évidement 23 du chariot 11. Ensuite, le chariot 11 est amené dans la position de déchargement représentée sur la figure 2, position dans laquelle le chariot 11 masque l'ouverture de la gaine 25. Dans ces conditions, la pipet- te 27 occupe la position initiale montrée sur la figure 1, son orifice se trouvant dans une ouverture 28 du pro- fil 15 et à proximité du composant A, qui est aspiré et légèrement relevé. Ensuite, le chariot 11 est ramené dans la position de chargement; lorsque le chariot 11 a dé- couvert la gaine 25, la pipette 27 retenant le composant A est déplacée à travers la gaine 25 vers le substrat S jusqu'à ce que le composant A entre en contact avec une couche de colle ou de pâte à souder qui a été déposée au préalable sur le substrat et sur laquelle le composant est appliqué ensuite par la pipette. Ensuite, le vide est supprimé et la pipette est ramenée dans sa position initiale. Comme le montrent les figures 1 et 2, la pipet- te 27 est solidaire d'une tige 33. Dans cette tige, on a pratiqué une rainure 35 couvrant un angle de 900 et pouvant coopérer avec un ergot 37 monté sur un levier 39. Ce le- vier 39 permet d'engager l'ergot 37 dans la rainure 35 et de le dégager de celle-ci. Si l'ergot 37 est engagé dans la rainure 35, la pipette 27 est amenée, au cours de son déplacement vertical, à tourner d'un angle de 90 autour de son axe H de sorte que, le cas échéant, au cours de son déplacement, le composant peut être tourné par la pipette, d'un angle de 90. Si l'ergot 37 est dégagé de la rainure 35, le tube 27 n'a pas de mouvement rotatif. En plus des éléments identiques à ceux déjà représentés sur les figures 1 à 4, la tête de montage 51 du dispositif représenté sur les figures 5 et 6 pré- sente, en outre, une tige poussante 53 mobile dans le sens vertical et se situant au-dessus du profilé 15, au niveau de l'évidement 23 du chariot 11 occupant la posi- tion de chargement. La tige poussante 53 est solidaire d'un bloc de transfert 55 comportant d'une part une fente 57 servant au guidage du chariot 11, et d'autre part des bossages 59 servant à guider et à soutenir un composant A à saisir. Les composants A sont renfermés dans des cavités C d'un transporteur en forme de bande B. Au moyen d'un rouleau moteur- 63 muni de dents d'entraînement 65 coopérant avec des trous d'entraînement P, le transpor- teur B est avancé pas à pas dans le sens de la fIèche D. L'avancement du transporteur B est synchronisé de façon qu'à l'arrêt du transporteur B, un composant A contenu dans le transporteur B est présenté à la tige poussante 53. Alors, la tige 53 est abaissée de sorte que le composant A est transféré de la cavité C à l'évide- ment 23 du chariot 11. Ensuite le chariot 11, chargé du composant A qui vient d'être retiré du transporteur B, est amené dans la position de déchargement; les opéra- tions de montage subséquentes du composant A se déroulent ensuite de la façon déjà décrite. La tige 53 étant remon- tée, le porteur B est avancé d'un nouveau pas, après quoi un cycle suivant peut se dérouler. Les figures 7 et 8 représentent un autre mode de réalisation du dispositif, mode de réalisation suivant lequel les composants A sont disposés en pile dans un magasin 73. A cet effet, la tête de montage 71 de ce dispositif est munie d'un compartiment 77 (voir figure 2) agencé dans le profil 15 et servant de support au magasin 73. Le magasin est placé dans le compartiment 77 de façon que les composants empilés se trouvent au- dessus de l'évidement 23 du chariot 11. lorsque celui- ci occupe sa position de chargement. Dans ces conditions, la face portante 22 du chariot vient se situer dans un évidement 79 du magasin 73 de telle façon que le composant inférieur du magasin prend appui sur la face portante 22. Cette situation est représentée sur les fiures 7 et 8. Pour retirer un composant A du magasin 73, le chariot 11 est amené de sa position de chargement, telle que représentée sur la figure 7, dans sa position de dé- -chargement, le composant inférieur A étant entraîné par la face poussante 24 du chariot 11 de façon à être trans- féré dans la position de déchargement. Les opérations de montage subséquentes du composant A se déroulent de la manière déjà décrite. Le chariot 11 a une longueur suffisante pour éviter que le composant A suivant de l'empilage, composant qui est soutenu par la face supé- rieure du chariot, ne s'échappe au cours des mouvements de va-et-vient de celui-ci. Sur les figures 1, 2 et 5, la référence 41 indique un ressort permettant un déplacement relatif de la pipette 27 par rapport au piston du cylindre 31 pour éviter que la force avec laquelle un composant A est appliqué par la pipette 27 contre le substrat S devien- ne trop grande; ainsi l'on évite l'endommagement et/ou la casse des composants. A la lecture de la description des modes de réa- lisation illustrés, on constate aisément que le disposi- tif conforme à l'invention a été conçu pour monter suc- cessivement des composants identiques sur des substrats successifs. Lorsque le dispositif décrit a posé un com- posant A de la manière décrite sur le substrat S, ce sub- strat est positionné par rapport à une tête de montage suivante, tandis qu'un autre substrat est placé dans le dispositif illustré. REVENDICATIONS: 1. Dispositif de montage sur un substrat de compo- sants électroniques (A) dépourvus de fils de connexion, comportant une table (3), une tête de montage (1) ainsi que des moyens de positionnement d'un substrat (5), carac- térisé en ce que la tête de montage comporte un chariot (11) pouvant être déplacé dans un guide (15) entre une po- sition de chargement et une position de déchargement et muni d'un évidement (23) pour le logement temporaire et le transport d'un composant, tête de montage comportant, en outre, une pipette à vide (27)imobile dans le sens vertical et servant à reprendre un composant du chariot lorsque celui-ci se trouve en position de déchargement, ledit guide (15) étant muni, au moins au niveau de la pipette (27), d'une gaine (25) à travers laquelle la pipet- te peut placer sur le substrat -(S) positionné au-dessous du guide (15)le composant (A) qu'elle a repris. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au niveau de la position de chargement du chariot (11), la tête de montage est munie d'une tige pousseuse (53) le dispositif comportant, en outre,des moyens pour mouvoir et guider entre ladite tige pousseuse (53) et le guide (15) un transporteur (B) en forme de ruban ou de bande, chargé des composants (A) à amener. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au niveau de la position de chargement du chariot (11), la tête de montage est munie d'un support (77) pour un magasin (73) contenant des composants (A) empilés, ledit dispositif comportant, en outre, des moyens (24) servant à transférer un seul composant (A) à la fois dans l'évidement (23) du chariot (11). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pipette (27) peut tourner autour de son axe (H).