Brevet FR2557417A1 — publié le 19850628

l 2557417 La présente invention concerne un appareil à tête de mise en place, destiné à positionner des compo- sants micro-électroniques sur des cartes de circuits imprimés. S Le traitement des composants électroniques de la taille d'une pastille, pour leur mise en place sur une carte de circuits imprimés est décrit dans la demande de brevet britannique n 8.225.425 (publiée sous le n GB.2.105. 224 A). Dans ce système, le composant est transporté depuis une source d'alimentation jusqu'à une tête de mise en place qui positionne le composant entre les surfaces conductrices du circuit sur la carte. Le brevet NI-19.959 délivré le 1er janvier 1984 décrit un logiciel pour mesurer la dimension de chaque composant afin que ce dernier soit positionné correc- tement sur la tête de mise en place et pour assurer qu'il soit placé entre les sur-faces conductrices de la carte. Dans les deux brevets ci-dessus, la tête de mise en place effectue un mouvement de montée et de descente depuis la position de réception du composant jusqu'au positionnement du composant sur la carte. Il existe des machines qui reçoivent automatiquement un composant de la taille d'une pastille provenant d'une source d'alimentation et qui le transportent jusqu'à une tête de mise en place qui positionne ce composant sur une carte de circuits imprimés. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4.307.832, 4.327.482, 4.346.514 et 4.393.579 illustrent des exemples de ces machinesO Mais aucun de ces dispositifs déjà brevetés ne comporte un dispositif de réception de composants au-dessous de la tête de mise en place, pouvant être positionné pour compenser des composants de dimensions variables afin d'assurer que la tête de mise en place positionne le composant entre les surfaces conductrices sur la carte de circuit. Un objet de l'invention est donc de proposer une tête de mise en place pour positionner des composants micro-électroniques entre les surfaces conductrices de cartes de circuits imprimés. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil qui reçoit d'un convoyeur un composant de la taille d'une pastille. L'appareil est réglable en position pour compenser des composants de dimensions variables afin que ce composant soit positionné correc- tement par rapport à une tête de mise en place et pour assurer que ses contacts soient positionnés correctement sur les surfaces conductrices de la carte. Un autre objet de l'invention est de proposer un convoyeur fixe qui transporte des composants jusqu'à un dispositif de réception au-dessous d'une tête de mise en place qui prélève un composant et le place sur une carte de circuits imprimés. L'utilisation d'un convoyeur fixe sans aucune partie mobile permet que le composant soit transporté depuis une source jusqu'au dispositif de réception réglable qui positionne exacte- ment le composant au-dessus de la tête de mise eriplace. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif: La figure 1 est une vue de côté de la tête de mise en place selon l'invention; La figure 2 est une vue de côté à plus grande échelle et en coupe partielle de la tête de mise en place; et La figure 3 est une vue en perspective du disposi- tif de réception de composant de la tête de mise en place. La machine de mise en place de micro-composants dans laquelle la tête de mise en place selon l'invention est utilisée est du type décrit dans la demande de brevet britannique n 8.225.425 (publiée sous le n GB.2.105.224.A). Cette machine de mise en place de composants utilise un convoyeur à air pour trans- porter un composant depuis une source jusqu'à un appareil qui reçoit le composant au-dessous de la tête de mise en place qui positionne le composant sur la carte. Dans cette demande de brevet ainsi que dans le brevet NI-19.954 délivrée le 1er janvier 1984, la dimension du composant est mesurée et ce composant est positionné par rapport à la tête de mise en place pour assurer que les conducteurs aux extrémités du composant sont placés sur les surfaces conductrices des circuits sur la carte. Les descriptions de ces deux brevets précités sont incorporée ici à titre de référence. Les micro-composants du type en pastilles comportent des conducteurs aux extrémités du composant. La dimension d'un composant donné varie et l'écartement entre les surfaces conductrices sur la carte de circuit varie dans des tolérances données. Dans un appareil destiné à monter automatiquement les composants de la taille d'une pastille sur un substrat, il est souhaitable de prévoir les variations de dimensions des composants ainsi que les dimensions d'écartement entre les surfaces conductrices de la carte de circuit. Ainsi, quand le composant est reçu dans l'appareil qui le positionne au-dessous de la tête de mise en place, il est souhaitable de disposer d'un dispositif de réception réglable avec précision afin que le composant soit positionné dans la tête pour s'adapter à des variations de dimensions de composants et d'écartement entre les surfaces conductrices de la carte. Il est également souhaitable que le dispositif de réception soit réglé pour des dimensions différentes de composants 2557417. qui peuvent être placés sur la carte par la tête de mise en place. Dans la tête 10 de mise en place de composants selon la présente invention, un convoyeur à air 12 transporte le composant sélectionné dans une source de composants (non représentés) jusqu'à un dispositif de réception 14 disposé au-dessous du dispositif 16 de mise en place de composant de la tête. Le dispositif de réception 14 est réglable en position au-dessous du dispositif de mise en place 16 pour assurer que ce composant soit positionné correctement dans le dispo- sitif de mise en placel6 et qu'il soit placé entre des surfaces conductrices du circuit sur la carte (comme cela apparaîtra par la suite). Le dispositif de mise en place 16 peut également tourner pour orienter le composant. Toutes ces fonctions sont commandées par un ordinateur de sorte que chacune d'entre elles est remplie dans une séquence correcte pendant le montage automatique des composants. La tête de mise en place 10 comporte un boitier 18 porté par le socle de la machine (non représenté). Le boitier 18 est fixé sur une équerre 20 par un goujon 22 et un bloc 24. Sur l'équerre 20 est monté par des boulons 26 un boitier 28 qui supporte le con- voyeur à air 12 par des boulons 30 et 32. Le convoyeur 12 est un guide fermé dans lequel le composant "C" est convoyé jusqu'au dispositif de réception 14 qui se présente sous la forme d'une tablette 34. La tablette 34 comporte une base 36 et des supports latéraux 38, 40 espacés qui forment une gouttière ouverte 42. Les supports 38, 40 sont montés sur un bloc 44 supporté sur un arbre 46 du piston 48 du cylindre 50. Le cylindre 50 fait partie du boitier 18. Le bloc 44 est claveté en 54 sur le boitier 18. Des conduites pneumatiques 56, 58 sont 2557417. branchées sur l'avant et l'arrière du cylindre 50 pour déplacer le piston 48 ettpar conséquent brevet précité no NI-19.954. La base 36 de la tablette 34 comporte une butée centrale 60 contre laquelle s'arrête le composant. La base 36 comporte des rainures espacées 62, 64 voisines de la butée 60 pour permettre que l'air provenant du convoyeur s'échappe par les deux côtés du composant pour faciliter le centrage de ce dernier contre la butée 60 sur la tablette de réception 34. Il appara3t que dans l'appareil décrit jusqu'ici, la possibilité que la tablette de réception de composant puisse se déplacer dans un sens et dans l'autre autorise que le composant positionné sur la tablette soit placé avec précision au-dessous du dispositif de mise en placel6. Dans une position de la tablette, le composant se trouve au-dessous du dispositif de mise en place 16. Ce dernier prélève alors le composant (d'une manière décrite plus en détail par la suite) et le piston 48 est déplacé complètement vers la droite du cylindre de manière que la tablette 34 soit déplacée vers l'avant afin de permettre que le dispo- sitif de mise en place 16 descende par le canal 42 et positionne le composant sur la carte. Cette position de la tablette 34 est représentée sur la figure 2. La position arrière de la tablette 34 (et par conséquent la position du composant du dispositif de mise en place 16) est contrôlée par un mécanisme de butée 66. L'arbre 46 sort du cylindre 50 et porte un écrou réglable 68. Le boitier 28 comporte une ouverture 72 dans laquelle peut coulisser un arbre de butée 74. L'extrémité 73 de l'arbre 74 porte un tampon 2557417. qui vient en contact avec l'écrou 68 sur l'arbre 46. Un ressort 76 entoure l'arbre 74 et s'appuie contre le boitier 28 et la bague de retenue 78 sur l'extrémité de l'arbre 74 pour rappeler ce dernier vers l'arrière (vers la gauche sur les figures 1 et 2). Un levier 80 peut pivoter en 82 sur le boitier 28 et il comporte une partie d'extrémité inférieure 84 en contact avec l'extrémité 86 de l'arbre 74. L'extrémité supérieure 88 du levier 80 est accrochée à un raccord 90 sur l'actionneur 92 à électro-aimant. Le ressort 76 fait pivoter le levier 80 vers l'extérieur, déplaçant ainsi la partie d'extrémité inférieure 84 du levier 80 vers la gauche sur les figures 1 et 2. Cela rappelle l'arbre 74 vers la gauche, en permettant que l'arbre 46 se déplace davantage pour amener la tablette 34 au-dessous du dispositif de mise en place 16. Une butée réglable 94 s'appuie dans un logement 95 du levier 80 et limite le mouvement pivotant de ce dernier dans ce sens. Le fonctionnement de l'électro-aimant 92 fait pivoter le levier 80 dans le sens opposé. Une butée réglable 96 s'appuie dans un logement 97 du levier 80 au-dessus du pivot 82 pour limiter la position du levier 80 et par conséquent la position en avant de l'arbre 74 pour assurer un positionnement supplémentaire de l'arbre 46 et par conséquent de la tablette 34 de la même manière que celle décrite ci-dessus. La tête de mise en place 10 comporte un alésage cylindrique 98 épaulé dans le boitier 18. L'alésage supérieur 100 porte un piston 102 en communication avec des conduites pneumatiques 104 et 106. Une broche 108 traverse le piston 102 et s'étend vers le haut à travers une poulie 110. La broche 108 se prolonge vers le bas par un élément encastré 112 taraudé et dans l'alésage cylindrique inférieur 114. Des tampons 116 et 118 sont situés au-dessus et au-dessous du piston 102 dans l'alésage supérieur 100. La broche 108 reçoit pour qu'elle puisse coulisser la tige de mise en place 120 de la tête qui se prolonge vers le bas à l'extérieur du boitier 18 jusqu'à une position au-dessus de la tablette 34. Un ressort 122 est positionné entre l'extrémité 124 de la tige de mise en place 120 et l'intérieur de la broche 108 pour permettre que la tige de mise en place 120 s'adapte à différentes hauteurs de cartes et pour amortir le choc de la mise en place du composant sur la carte. La broche 108 comporte des ouvertures 126 qui mettent l'ouverture 128 de la tige 120 en communication avec- la conduite d'aspiration 130 passant par l'alésage inférieur 114. La poulie 110 est entrainée par une courroie 132 passant sur une poulie motrice 134 d'un moteur 136. En réponse à une commande programmée, le moteur 136 fait tourner la broche 108 et la tige 120 pour aligner le composant maintenu à l'extrémité de la tige 120 avec la position voulue sur la carte. Un prolongement 138 sur la broche 108 coopère avec des commutateurs 140 sur le boitier 18 pour donner une indication sur la position du dispositif de mise en place 16. L'extrémité de la tige 120 comporte une pointe ou une buse 142 avec un logement ou une rainure 144 comprenant des côtés 146, 148 dirigés vers le bas, dans lequel se place le composant de la taille d'une pastille. La rainure 144 contient une matière 154 d'absorption d'énergie qui amortit le choc de mise en place du composant sur la carte. La buse descend entre des guides 1507 152 sur-la tablette 34. Cette configuration particulière de la buse 142 facilite l'alignement du cDomposant et maintient ce dernier dans un plan parallèle à la surface de la carte. En outre, le composant est maintenu entre les côtés 146, 148 quand la tige tourne pour aligner ce composant. Dans une position de fonctionnement, une commande par ordinateur excite l'électro-aimant 92 pour faire pivoter le levier 80 afin de positionner l'arbre 74 (contre l'effet du ressort 76). Dans l'autre position, l'électro-aimant 92 n'est pas excité et le ressort 76 positionne l'arbre 74 de la manière déjà décrite. Quand la conduite pneumatique 56 est sous pression, le piston 48 se déplace vers la gauche jusqu'à ce que l'écrou 68 de l'arbre 46 s'appuie sur le tampon 70. La tablette 34 est maintenant dans la position prédéter- minée sous le dispositif de mise en place 16 pour recevoir le composant particulier qui peut être mis en place.-Quand le composant s'appuie sur la butée , l'aspiration par la conduite 130, par l'ouverture 128 dans la tige 120, enlève le composant de la tablette 34 et le positionne dans la buse 142. La conduite pneumatique 58 peut alors être mise sous pression et la tablette 34 est déplacée vers l'extérieur (par le piston 48 se déplaçant vers la droite) jusqu'à la position illustrée sur la figure 2. Si cela est nécessaire pour un alignement correct des conducteurs du composant avec les surfaces de circuit imprimé, le moteur 136 peut être mis sous tension pour faire tourner le dispositif de mise en place 16. Ensuite, la conduite de compression 106 déplace le piston 102 et par conséquent le dispositif de mise en place 16 vers la carte. Quand le composant a été positionné sur la carte, la dépression dans la conduite 130 est supprimée et le composant reste sur la carte. Ensuite, la conduite 104 peut être mise sous pression pour déplacer le piston 102 vers le haut et soulever le dispositif de mise en place pour répéter le cycle de mise en place de composant. Il apparaît ainsi qu'en utilisant un convoyeur fixe qui transporte les composants par de l'air, 2554 17 un dispositif de réception de composants peut être positionné audessousde la tête de mise en place qui est réglable en position afin que le composant soit correctement positionné sur la tête. L'utilisation d'un convoyeur avec un agent de transport sans aucune partie mobile permet que le composant soit reçu au-dessous de la tête de mise en place et soit positionné sur la carte avec une plus grande précision et une plus grande vitesse et moins de manipulations pendant toute l'opération de montage de composants. 2557417. REVENDICATIONS 1. Appareil de positionnement automatique de composants microélectroniques sur les surfaces conductrices d'une carte de circuits imprimés, appareil caractérisé en ce qu'il comporte une tête de mise en place (10) comprenant un dispositif (16) pour mettre en place le composant sur la carte, un convoyeur à air (12) destiné à transporter le composant jusqu'à ladite tête de mise en place, un dispositif (34) de réception du composant provenant dudit convoyeur et de positionnement du composant au-dessous dudit dispositif de mise en place, ledit dispositif de réception étant réglable en posi- tion par rapport audit dispositif de mise en place pour assurer que le composant soit positionné correc- tement sur ledit dispositif de mise en place, pour sa mise en place sur les surfaces conductrices de la carte. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour limiter le réglage dudit dispositif de réception (34) à une position prédéterminée afin d'assurer l'exactitude de la position du composant sur le dispositif de réception. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de réception (34) comporte une butée (60) contre laquelle le composant est reçu, avec un dispositif permettant que l'air provenant du convoyeur soit dérivé de ladite butée pour aider au positionnement précis du composant dans ledit dispo- sitif de réception. 4. Appareil selon la revendication 1, caracté- r-isé en ce que ledit dispositif de réception (34) est une tablette sur laquelle le composant est placé pour être enlevé par ledit dispositif de mise en place qui dérive ladite tablette pour positionner le composant sur la carte. 5. Appareil selon la revendication 4, carac- térisé en ce que ladite tablette comporte un canal 2557417 7 1 1 (42) par lequel passe ledit dispositif de mise en place pour placer le composant sur la carte. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de mise en place (16) reste dans un plan pratiquement vertical tout en recevant le composant dudit dispositif de réception et en plaçant le composant sur la carte. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit convoyeur (12) est supporté par ladite tête de mise en place. 8. Dispositif de mise en place de composants micro-électroniques sur une carte de circuits imprimés, caractérisé en ce qu'il comporte une tête de mise en place (10) destinée à positionner le composant sur une carte de circuits imprimés, un dispositif (34) de réception de composants destiné à positionner le composant en-dessous de ladite tête de mise en place, un dispositif (12) de transport du composant jusqu'au dispositif de réception au moyen d'un agent qui passe par ledit dispositif de réception, ledit dispositif de réception (34) étant réglable en position par rapport à ladite tête de mise en place pour assurer que le composant soit correctement positionné au-dessous de la tête pour une mise en place précise sur la carte. 9. Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé en ce qu'il comporte une butée réglable qui limite la position dudit dispositif de réception. 10. Appareil de positionnement de composants électroniques sur une carte de circuits imprimés1 carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif de mise en place (16) destiné à positionner le composant sur la carte, un dispositif f34) de positionnement du composant dans une position qui permet qu'il soit maintenu par- le dispositif de mise en place et positionné sur la carte, et un dispositif (12) de transport du composant jusqu'au dispositif de positionnement comprenant un dispositif qui coopère avec ledit dispositif de posi- tionnement pour maintenir avec précision le composant dans ladite position. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif de transport (12) est une enceinte dans laquelle le composant est transporté par un agent fluide. 12. Appareil selon la revendication 11, carac- térisé en ce que ledit agent est de l'air qui est dérivé dudit dispositif de positionnement et qui maintient le composant dans ladite position dudit dispositif de positionnement. 13. Appareil selon la revendication 10, carac- térisé en ce que ledit dispositif de positionnement est réglable pour positionner exactement le composant dans ladite position. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de butée (74) limitant le réglage dudit dispositif de positionnement pour assurer le positionnement précis du composant dans ladite position. 15. Appareil selon la revendication 14, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif (80) destiné à régler ledit dispositif de butée afin de pré-régler ce dispositif de butée et de limiter le réglage du dispositif de positionnement. 16. Appareil selon la revendication 15, carac- t-érisé en ce que ledit dispositif de réglage dudit dispositif de butée comporte un levier pivotant (80) coopérant avec ledit dispositif de butée pour le positionner. 17. Appareil selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif (136) destiné à faire tourner ledit dispositif de mise en place afin d'aligner correctement le composant sur la carte. 18. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif de mise en place comporte un dispositif (144) d'absorption d'énergie pour amortir le choc de la mise en place du composant sur la carte.