Brevet FR2474270A1 — publié le 19810724

-1- PROCEDE ET DISPOSITIF D'ASSEMBLAGE SIMULTANE DE COMPOSANTS SUR UN SUPPORT La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'une pluralité de composants électroniques sur un support muni de métallisations, procédé dans lequel on utilise des chargeurs tubulaires verticaux renfermant chacun une pile de composants identiques à l'intérieur d'un même chargeur et dans lequel, à la suite du positionnement relatif dudit sup- port et de l'extrémité des chargeurs, on vient placer chacun des composants dans sa position définitive sur le support pour ensuite établir une connexion électrique entre les bornes desdits composants-et lesdites-m_étallisatiqnsdu support. On sait que les composants pour circuits électroniques se ramènent en général à deux types: ceux que l'on fixe à plat sur un support non percé, et ceux qui ont des conduc- teurs électriques destinés à passer dans des trous du support. La présente invention concerne le montage de composants du premier type. Elle s'applique essentiellement au montage des composants sur des supports dits "substrats" de façon à constituer des circuits dits "hybrides". Les machines d'as- semblage pour les circuits hybrides que l'on peut acheter dans le commerce mettent en oeuvre des robots qui prennent les composants dans un chargeur et les positionnent sur le support, ou substrat, en fonction d'une programmation et au moyen d'une mécanique plus ou moins compliquées. Le processus est séquentiel, c'est-à-dire que les composants sont montés les uns après les autres, soit successivement par le même robot, soit au moyen de postes successifs sur un tapis rou- lant. Ces machines ont l'inconvénient d'être chères, compli- quées à programmer et relativement lentes à cause du proces- sus séquentiel. D'autres dispositifs sont prévus pour le montage de composants possédant des conducteurs destinés à passer dans des trous du support, mais leur principe pourrait être utili- -2- sé pour le montage de composants à fixer à plat. Un tel dis- positif est connu par le brevet français n0 2.128.319. Ce dispositif utilise des chargeurs verticaux placés au-dessus du support à garnir de composants et comporte un dispositif d'échappement-libérant les composants un à un, ce qui néces- site des mouvements complexes des chargeurs ainsi que du sup- port, mouvements commandés par des cames et des aiguilles. De plus, il faut déplacer le support et le bloc de chargeurs l'un par rapport à l'autre pour placer successivement chacun des groupes de composants en face de sa position. La présente invention a pour but-de remédier aux incon- vénients ci-dessus. Elle est basée sur l'idée de placer les chargeurs sous le substrat, lui-même ayant la face portant les métallisations endessous, et de maintenir provisoirement les composants sous ledit substrat à l'aide d'un produit gluant. En effet, selon l'invention, un procédé d'assemblage simultané de composants sur un support est notamment remar- quable en ce que l'on fixe lesdits chargeurs selon une confi- guration correspondant à celle qu'il faut obtenir pour les composants sur le support, lequel est placé, métallisations en-dessous, en face des orifices supérieurs des chargeurs, et en ce que l'on pousse simultanément dans tous les chargeurs les composants vers le haut jusqu'à ce que celui du dessus arrive en butée contre le support. Ce dispositif présente l'avantage que, les ouvertures des chargeurs étant orientées vers le haut, les composants n'ont pas tendance à tomber hors des chargeurs et qu'il n'y a donc pas besoin de système d'échappement des composants un par un. Ii est nécessaire que lesdits composants soient retenus sous le support, ou substrat, et ceci peut être obte- nu par l'usage d'une colle assez épaisse. La présente invention repose également sur l'idée que la colle assez épaisse et la future soudure assurant le con- tact électrique peuvent ne faire qu'un; c'est ainsi que, dans une variante avantageuse, le procédé d'assemblage ci-dessus est également remarquable en ce que les métallisa- -3- tions du support sont enduites, aux emplacements o une connexion électrique est prévue, d'une pâte à souder par refusion, pâte dont la propriété incidente d'être gluante permet de retenir les composants appliqués selon la susdite configuration contre le support en attendant le soudage défi- nitif. Ce procédé offre l'avantage de simplifier la séquence d'opérations puisque l'encollage nécessité par le procédé n'est pas une opération supplémentaire. Dans une autre de ses variantes, le procédé selon l'in- vention est également remarquable en ce que l'on pousse la pile de composants vers le haut dans chaque chargeur au moyen - d'éléments coulissants mûs par un gaz comprimé, puis que l'on maintient ladite pile de composants, après suppression du gaz comprimé, par frottement d'au moins un des éléments coulis- sants dans le chargeur. L'utilisation d'air comprimé a l'avantage que la force de poussée s'adapte naturellement au poids du composant puisque ce dernier a, en général, une sur- face qui est fonction croissante de son poids. Mais, surtout, l'utilisation d'un frottement pour retenir la pile de compo- sants dans le chargeur évite l'emploi de mécaniques complexes comme, par exemple, des tiges de poussée munies d'un blocage synchronisé avec l'arrêt du déplacement des composants vers le haut, ou bien des cliquets et crémaillères, et ledit frot- tement assure un fonctionnement encore meilleur puisque la position du piston, qui supporte la pile de composants, s'a- juste d'elle-même en fonction de l'épaisseur réelle des composants quelles que soient les tolérances sur ladite épais- seur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre des procédés ci-dessus, dispositif notamment remarquable en ce que un capot étanche alimenté en gaz compri- mé par un tuyau est fixé sous une platine supérieure munie d'ergots de positionnement du support et percée de trous selon la configuration correspondant à celle qu'il faut obte- nir pour les composants sur le support, trous au travers des- quels passent des chargeurs possédant des parois qui épousent la forme de la pile de composants que chaque chargeur doit -4- contenir, lesdites parois étant très minces pour qu'on puisse disposer l'ensemble des chargeurs selon toute configuration désirée, même si elle impose que les composants soient montés très près l'un de l'autre, lesdits chargeurs étant munis d'éléments coulissants à l'intérieur et poussant les composants, et d'un orifice permettant le passage du gaz comprimé contenu dans le capot. L'avantage de parois très minces pour les tubes char- geurs est que cela permet de placer lesdits tubes côte à côte en perdant très peu de place et que, de ce fait, on peut avoir autant de tubes que de composants à mettre en place et donc positionner en une seule opération tous les composants selon une configuration dont la densité n'est pas limitée par le dispositif,,ce qui gagne beaucoup de temps. Avantageusement, le dispositif selon l'invention est également remarquable en ce que les éléments coulissants se déplacent dans le chargeur avec un frottement tel qu'ils sont capables de retenir à eux seuls le poids de la pile de compo- sants. Dans une variante avantageuse, le dispositif selon l'invention est également remarquable en ce que un plateau peut coulisser dans le capot de façon à pousser les chargeurs et les extraire hors de la platine. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, décrivant un mode de réalisation non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente le dispositif vu de dessus. La figure 2 représente une coupe selon 1.1 du disposi- tif représenté en figure 1. La figure 3 représente une vue en perspective d'un tube chargeur. La figure 4 représente la coupe selon II-II du tube représenté par la figure 3. Conformément à la figure 1, une platine (13) sert de chassis au dispositif. Ladite platine porte des ergots 11 servant à positionner le support de composants, dit aussi "substrat" (14) par rapport au dispositif. Au travers de cette platine 13, débouchent les tubes chargeurs 12 contenant les composants à mettre en place. -5- La figure 2 représente une coupe selon I-I du disposi- tif et montre la susdite platine 13, les ergots 11 et le support 14, ou substrat, placé en position pour recevoir ses composants. La figure 2 montre aussi des cales 15 écartant ledit substrat de la plaque 13 d'environ un tiers de l'épaisseur du plus mince composant, ceci de façon à éviter de salir la plaque 13 avec la pâte à souder qui a été préalablement dépo- sée localement, par exemple par sérigraphie, sur le substrat 14 placé ici, métallisations en-dessous. Lors de la préparation du dispositif, les tubes char- geurs 12 de section adaptée à celle des composants qu'ils contiennent sont enfilés vers le bas à frottement doux dans les orifices de la platine 13 jusqu'à ce qu'ils reposent par leur extrémité inférieure sur un plateau (17) qui les sou- tient de façon telle que leur orifice supérieur affleure au-dessus de la platine 13. Un joint (22) assure l'étanchéité entre les tubes chargeurs et la platine. Il peut être réalisé en coulant dans le dispositif placé la tête en bas une petite quantité de résine élastomère silicone qui, après polymérisa- tion, est à la fois élastique et non adhésive. Les tubes chargeurs 12 sont percés à leur extrémité inférieure d'un orifice (16) qui permet à un gaz comprimé in- troduit à l'intérieur du capot 23 par un tuyau (18) de péné- trer dans les tubes et de pousser les composants 19 vers le haut. Le plateau 17 qui est coulissant permet de repousser les chargeurs vers le haut hors de la platine 13 lorsque lesdits chargeurs, ou l'un d'entre eux, sont vides et ont be- soin d'être regarnis en composants. Le garnissage se fait sur un poste de travail séparé, muni par exemple d'un bol vibrant et de goulottes appropriées. L'usage d'un joint (22) élasto- mère silicone plutôt qu'un collage ou une soudure permet le coulissement des chargeurs 12 au travers des trous de la pla- tine 13. Ainsi, on aura un type de platine (13) par modèle de circuit à fabriquer et un type de chargeur (12) par modèle de -6- composant à utiliser, quel que soit le circuit auquel ledit composant est destiné. Les mêmes chargeurs pourront être montés, selon les besoins, dans différentes platines. La figure 3 montre un chargeur (12) vu en perspective avec son orifice supérieur (24) pour la sortie des composants et son orifice inférieur (16) pour le passage du gaz comprimé. La figure 4 montre une coupe selon II-II du chargeur montré par la figure 3. Ce chargeur contient une pile de composants (19) reposant sur un piston (20) lui-même retenu par une bourre de textile (21). La bourre textile 21 bien que non rigoureusement étanche au gaz comprimé, peut assurer la montée de la pile de composants-et, en même temps,,son frottement sur les parois du tube empêche le piston 20 et la pile de composants 19 de redescendre en l'absence de gaz comprimé. Le gaz qui fuit au travers de la bourre et du pis- ton peut s'échapper par le haut du chargeur et passer entre le support 14 et la platine 13 grâce aux cales d'épaisseur 15 dont c'est là un second rôle. - Le procédé d'assemblage d'une pluralité de composants (19) sur un support (14) muni de métallisations, procédé dans lequel on utilise des chargeurs tubulaires verticaux (12). renfermant chacun une pile de composants (19), identiques à l'intérieur d'un même chargeur, et dans lequel, à la suite de la mise en place dudit support (14) en face de l'extrémité 24 des chargeurs 12, on vient placer chacun des composants 19 dans sa position définitive sur ledit support 14 pour,-en- suite, après avoir éventuellement emmené ce support sur une autre machine, établir une connexion électrique entre les bornes desdits composants 19 et lesdites métallisations du support, va maintenant être décrit. Selon l'invention, on fixe lesdits chargeurs 12 sur une -platine (13) selon une configuration correspondant à celle qu'il faut obtenir pour les composants 19 sur le support 14, configuration appelée en général implantation. On place ensuite le substrat 14, métallisations en-dessous, contre-les cales 15 et les butées Il que l'on a disposées de façon à ce que les positions prévues sur le substrat pour les composants 2474270. -7 - se trouvent en face des chargeurs correspondants, et que le substrat 14 soit écarté de la platine 13 d'environ le tiers de l'épaisseur du composant le plus mince. Ensuite, on pousse simultanément dans tous les chargeurs 12 les piles de compo- sants 19 vers le haut jusqu'à ce que celui du dessus arrive en butée contre le support 14. Selon une première variante de l'invention, les métal- lisations du support 14 placées en-dessous ont été préala- blement enduites, aux emplacements o une connexion électri- que est prévue, d'une pâte à souder par refusion, pâte dont la propriété incidente d'être gluante permet de retenir les composants 19 appliqués selon la susdite configuration contre le support 14 lorsque l'on cesse ensuite de pousser la pile de composants 19 vers le haut. On pourra alors soulever le support 14 qui emmènera avec lui un composant (19) par char- geur (12), composant retenu chacun à sa place par la pâte à souder. Ce support sera alors retourné de façon à avoir les métallisations - et les composants - au-dessus, et acheminé vers un poste de refusion de la pâte à souder. Selon une deuxième variante de l'invention, on utilise- ra, au lieu de la susdite pâte à souder par refusion, une colle conductrice polymérisable. Le reste du procédé est identique à celui de la première variante, sauf en ce qui concerne le poste de refusion de la pâte à souder, remplacé par un poste de polymérisation de la colle. Selon une autre variante de l'invention, on pousse chaque pile de composants (19) vers le haut dans chaque char- geur (12) au moyen d'éléments coulissants (20, 21) mûs par un gaz comprimé, et l'on maintient ladite pile de composants après suppression du gaz comprimé, par frottement d'au moins un des éléments coulissants (20, 21) dans le chargeur 12. -8- - REVENDICATIONS - 1. Procédé d'assemblage d'une pluralité de composants électroniques sur un support muni.de métallisations, procédé dans lequel on utilise des chargeurs tubulaires verticaux renfermant chacun une pile de composants, identiques à l'in- térieur d'un même chargeur, et dans lequel, à la suite du positionnement relatif dudit support et de l'extrémité des chargeurs, on vient placer chacun des composants dans sa position définitive sur le support pour, ensuite, établir une connexion électrique entre les bornes desdits composants et lesdites métallisations du support, caractérisé en ce que l'on fixe lesdits chargeurs (12) selon une configuration cor- respondant à celle qu'il faut obtenir pour les composants sur le support (14), lequel est placé, métallisations en-dessous, en face des orifices supérieurs des chargeurs (12) et en ce que l'on pousse simultanément dans tous les chargeurs les composants vers le haut jusqu'à ce que celui du dessus arrive en butée contre le support (14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les métallisations du support sont enduites, aux empla- cements o une connexion électrique est prévue, d'une pâte à souder par refusion, pâte dont la propriété incidente d'être gluante permet de retenir les composants (19) appliqués selon la susdite configuration contre le support (14) en attendant le soudage définitif. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les métallisations du support sont enduites, aux emplace- ments o une connexion électrique est prévue, d'une colle conductrice polymérisable dont la viscosité permet de retenir les composants (19) appliqués selon la susdite configuration contre le support (14) en attendant le soudage définitif. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on pousse la pile de composants (19) vers le haut dans chaque chargeur (12) au moyen d'élé- ments coulissants (20, 21) mûs par un gaz comprimé, puis que l'on maintient ladite pile de composants, après suppression 2474270. -9.- du gaz comprimé, par frottement d'au moins un des éléments coulissants dans le chargeur. 5. Dispositif pour la mise en application du procédé selon la revendication 4,caractérisé en ce qu'un capot étan- che (23) alimenté en gaz comprimé par un tuyau (18) est fixé sous une platine supérieur (13) munie d'ergots (11, 15) de positionnement du support (14) et percée de trous selon la configuration correspondant à celle qu'il faut obtenir pour les composants sur le support (14), trous au travers desquels passent des chargeurs (12) possédant des parois qui épousent la forme de la pile de composants que chaque chargeur contient, lesdites parois étant très minces pour qu'on puisse disposer l'ensemble des chargeurs selon toute configuration désirée, même si elle impose que les composants soient montés très près l'un de l'autre, lesdits chargeurs étant munis d'éléments (20, 21) coulissant à l'intérieur et poussant les composants (19), et d'un orifice (16) permettant le passage du gaz comprimé contenu dans le capot (23). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments coulissants (20, 21) se déplacent dans le chargeur (12) avec un frottement tel qu'ils sont capables de retenir à eux seuls le poids de la pile de composants (19). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications ou 6, caractérisé en ce que un plateau (17) peut coulisser dans le capot (23) de façon à pousser les chargeurs (12) et les extraire hors de la platine (13).