Brevet FR2562751A1 — publié le 19851011

La présente invention concerne un mécanisme de prélèvement et de positionnement sur un substrat de petits articles comme des composants micro-élec- troniques. Au cours du traitement des composants micro- électroniques, les composants proviennent d'une réserve et sont transportés à une tête de posi- tionnement comprenant un mécanisme de positionnement qui prélève le composant et le positionne sur une carte de circuits impriméso Un tel appareil de traitement de composants est décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 299.979 déposée le 8 sep- tembre 1981 au nom de la demanderesse. De même, la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 565.749 déposée au nom de la demanderesse le 27 décembre 1983 décrit un mécanisme de réglage de la position de la tête de positionnement pour des composants de dimensions différentes. Selon ces deux demandes de brevets, la tête de positionnement effectue un mouvement le long d'un axe vertical à partir de la position de réception du composant pour positionner le composant sur la carte de circuits imprimés. Il existe des machines qui reçoivent automatiquement des composants de la dimension d'une pastille, provenant d'une réserve et qui transportent le composant à une tête de positionnement qui le positionne sur une carte de circuits imprimés. Des exemples de ces machines sont illustrés par les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4.307.832; 4.327.482; 4.346.514 et 4.393.579. Mais aucune de ces machines ne comporte un mécanisme de positionnement avec un mouvement vertical sur un axe unique durant lequel le mécaniame prélève le cppsant et le descend sur la carte pour le positionner entre des surfaces conductrices du circuit sur la carte. En outre, les mécanismes de positionnement ne peuvent être positionnés angulairement sur le même axe pour aligner le composant avec le circuit sur la carte. L'invention a donc pour but de proposer un mécanisme de positionnement qui est déplacé verticalement pour recevoir un composant micro- électronique et le posi- tionner entre des surfaces conductrices sur une carte de circuits imprimés. Un autre but de l'invention est de proposer un mécanisme de positionnement qui peut être déplacé verticalement sur un axe unique entre une position de réception d'un composant et une position de positionne- ment d'un composant sur une carte, et également tourner sur le même axe vertical pour aligner les conduc- teurs du composant avec les surfaces conductrices du circuit sur la carte. Un autre but de l'invention est de proposer un mécanisme de positionnement comprenant un boitier agencé pour être positionné au- dessus d'un convoyeur d'articles pour recevoir un article du con- voyeur et le positionner sur un substrat. Une broche est montée dans le boitier pour un mouvement de montée et de descente sur un axe vertical et elle est agencée pour tourner sur cet axe afin d'aligner correctement l'article avec des parties prédéterminées du substrat. Une tige de positionnement est montée dans la broche et elle comporte une extrémité qui reçoit et maintient l'article. Un accouplement élastique est prévu entre la broche et la tige de positionnement pour amortir le choc du positionnement de l'article sur le substrat et pour s'adapter à des épaisseurs variables du substrat. Une partie élastique de l'extrémité amortit également le choc du positionnement du composant sur la carte. La tige et l'extrémité comportent une ouverture centrale qui, lorsqu'elle est soumise à une dépression, maintient l'article sur l'extrémité tandis que lorsqu'elle est soumise à un courant d'air, elle libère l'article de l'extrémité, sur le substrat. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexées, donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, La figure 1 est une vue de côté de la t9te de positionnement, La figure 2 est une vue en ccupe du mcaniene de osi- tionnement selon l'invention, et La figure 3 est une vue éclatée du mécanisme de positionnement selon l'invention. La machine d'assemblage de composants micro- électroniques dans laquelle le mcanisme de positionnement selon l'invention est utilisé, est du type décrit dans la demande de brevet dei Etats-Unis d'znérique n 299.979 précitée. Cette machine d'asseblage de composants utilise un convoyeur à air pour transporter un composant depuis une réserve jusqu'à un appareil qui reçoit le composant au-dessous de la %_te de positionnement, cette dernière positionnant le composant sur la carte. Selon la demande de brevet des Etats-Unis drAmérique no 565.749 précitée, le dispositif de réception de composant est réglable en position pour s'adapter à différentes dimensions de composants de manière à centrer un composant dans la tète de positionnement, et de façon assurer que ses conucteurs soient positionn*ss ur des ssrfac3s conductrices du circuit sur la carte. Les descriptions de ces demandes de brevets antérieures sont incorporées à titre de référence. Dans la machine de positionnement de composants illustrée sur la Fig, 1, une tte de positionnmOEnt 8 caborte un convoyeur à air 10 qui transporte le composant (c) provenant d'une rselat enin reprêsentée) jusqu'à un dispositif de réception 12 positionné au-dessous du mécanisme de positionnement 14. Le dispositif de réception 12 comporte une tablette réglable 16 positionnée par un piston 18 dans un cylindre 20. L'air dans la conduite 22 déplace le piston 18 pour positionner la tablette 16 vers l'intérieur, au-dessous du mécanisme de posi- tionnement 14 de manière que le composant (c) sur la tablette 16 soit prélevé par le mécanisme de positionne- ment 14. Ensuite, l'air dans la conduite 24 déplace le piston 18 vers la droite pour déplacer la tablette 16 vers l'extérieur et permettre que le mécanisme de positionnement se déplace vers la carte (non représentée) pour positionner le composant sur cette carte. Un mécanisme d'arrêt 26 commande le mouvement vers l'arrière du piston 18 pour comander la position - de la tablette 16 en-dessous du mécanisme de position- nement. Le mécanisme de positionnement 14 est supporté dans un carter 28 monté sur le support de la machine (non représenté). Le carter 28 comporte un alésage épaulé 30 coiportant une partie sup6rieure 32 et une partie inférieure 34. Une broche 36 est supportée dans l'alé- sage 30 et comporte une ouverture inférieure 38 suppor- tant une tige de positionnement 40. La tige de posi- tionnement 40 comporte une région supérieure 42 reçue dans l'ouverture 38 et une région inférieure 44 dans laquelle une extrémité ou buse46 est filetêe en 48. Une ouverture 50 traverse la tige de positionnement et communique avec l'intérieur de l'ouverture 38. Une conduite de dépression 52 est fixée en 54 sur l'alé- sage inférieur 34 et produit une dépression à la buse 46 par des ouvertures 56 dans la broche 36. Un joint 58 entoure l'extrémité 60 de la tige de positionnement 40. La tige 40 est normalement rappelée vers le bas par un ressort 62 positionné entre l'extrémité 64 de l'ouverture 38 et un organe formant butte 66. Un collier 68 est vissé sur l'extrémité 70 de la broche 36 et comporte des vis de blocage 72, 74 qui s'appuient contre des méplats 76, 78 de la tige de positionnement 40 afin de l'empêcher de tourner dans la broche 36 pour des raisons qui apparaîtront par la suite. La position du collier 68 sur la broche 36 règle l'écartement entre l'extrémité 46 et la tablette 16. Le collier 68 est bloqué sur la broche 36 par un contre-écrou 69 afin de positionner verticalement l'extrémité 46 par rapport à la tablette 16. Un serre-joint 80 et un joint 82 sont positionnés autour de la broche 36 pour assurer l'étan- chéité de l'alésage inférieur 34 et pour présenter une surface d'appui inférieure pour la broche 36. Un autre joint 83 entoure la broche 36. Pendant le fonctionnement du mécanisme de positionnement décrit jusqu'ici, une dépression dans la tige de positionnement maintient un composant sur la buse 46. Lorsqu'un composant est placé sur la carte, le ressort 62 exerçant sa force contre l'extrémité de la tige de positionnement 40 à travers l'organe 66 permet d'accepter des hauteurs de cartes variables et amortit le choc du positionnement du composant sur la carte. Il y a lieu maintenant d'examiner les figures 1 et 2 qui illustrent la partie du mécanisme de posi- tionnement qui abaisse la tige de positionnement 40 de manière qu'après qu'un composant a été prélevé sur la tablette 16, ce composant puisse être abaissé jusqu'à une position sur la carte. Une pièce encastrée 84 et un joint 86 sont positionnés dans l'alésage supérieur 32 pour isoler la partie supérieure et la partie infé- rieure de l'alésage 30. Un autre joint 87 entoure la broche 36. Un piston 90 est positionné contre l'épaule- ment 88 de la broche 36. Le piston 90 est maintenu sur la broche 36 par un écrou 92. Un tampon élastique 94 entoure la broche 36 entre le piston 90 et la pièce encastrée 84 pour amortir le choc du piston 90 contre la pièce encastrée 84. Le haut 96 de l'alésage supérieur 32 dans le carter 28 est fermé par un ensemble formant couvercle 98 qui permet à la broche 36 de se déplacer vers le haut et vers le bas dans le carter pendant le position- nement du composant sur la carte. L'ensemble 98 permet également à la broche 36 d'être tournée pour que les conducteurs du composant (C) supportés par la buse 46 soient alignés avec les surfaces conductrices du circuit sur la carte. L'ensemble 98 comporte une coupelle avant une partie inférieure 102 pénétrant dans le haut 96 de l'alésage inférieur 32. Une rainure annulaire 104 entoure la partie inférieure 102 et contient un joint 106 pour fermer l'alésage 32. La broche 36 est montée dans un palier 111 et un joint 110 situé dans l'ouver- ture 112 de la partie 102 de l'ensemble 98. Le joint 110 est maintenu dans l'ouverture 112 par une bague de retenue élastique 114. la partie infé- rieure 102 comporte également un logement 116 pour recevoir l'écrou 92 quand le piston 90 se trouve en position supérieure. Un tampon 108 entoure la partie inférieure 102 pour amortir le choc du piston 90 contre l'ensemble formant couvercle 98. Un collier 118 est monté dans des paliers 120, 122 qui sont séparés par une entretoise 124. Un capuchon 126 est positionné entre le palier 120 et une poulie 128 venue de matière avec le collier 118. Une bague de re- tenue élastique 132 montée dans une rainure annulaire 134 maintient les paliers 120, 122 et l'entretoise 124 sur le colliet 118. Le capuchon 126 est fixé par la coupelle 100, sur le carter 28 par des vis 150. Une rondelle élas- tique 136 est positionnée entre le palier 120 et le capuchon 126 dans le logement 138 pour précharger les paliers 120, 122 dans le but de supprimer le jeu des paliers, ce qui confère au collier 118 un mouvement de rotation plus précis et plus stable. Une tige carrée 140 est positionnée dans l'ouver- ture 142 du collier 118 et repose sur l'épaulement 144 de la broche 36. Un prolongement 146 est vissé sur l'extrémité 148 de la broche 36 et fixe la tige sur la broche. L'ouverture carrée 142 du collier 118, dans laquelle est positionnee la tige 140 permuet à ia poulie 123 de fai-re tourner la broche 3 pendant qu'elle se déplace "gun Tuuvement alternatifo La poulie 128 est entrainée par ue ourroe!52 qui passe sur une pouLie motrice 14 d'u fn teur 156v En Dponse à une coenxande p1o,!, e m "oher 756 fait turne la Yochée 236 etar " '!a ti.e de osonneïentn pour aligner le comps5ant mEanenu sur s xrut de la tige dc postionnment avec la position voulue sur iLa cart. Le capuchrn l26 ct!2nfsme 98 sont assemblés sur le c'Opr 2 nar ies vis 150o Dans l'état assembl if_'ure, l! e j pal!er 122 reaose contre l'épaulementier 158 dans! vrre!60 de la coupelle n fonctionnement, s que!xtréit!4G sous dépression a plr l 'e c m:osant de la tabletite 16 el que e. tablei-ttL ss placée vers!avantva de l'air dans la c-n:i! aÄ-aisse lepiston 90 et par consequent!a r I pGo ur pmettre -ue a tge de positionne e compoant sur la carte e circuits i i m s ' SGrace!l accoup!ement cias=fq ntre broke a rife de p ositionnement0 de u sr:s Èi;'. ,: aie puvent 'te reguso Etanrt r- i ite an jeu 165 autour de la broche 36t dan.: r1 e infrieur $4 la dépression 2562751' continue à maintenir le composant sur la buse 46. De mIme au moment o le composant atteint la carte, la dépression dans la conduite 52 est supprimée et un courant d'air dans cette conduite 52 libère le composant de l'extrémité ou buse 46, sur la carte. Ensuite, de l'air dans la conduite 162 relève la broche 36 et la tablette 16 se déplace vers l'inté- rieur pour recevoir un autre composant de manière que l'extrémité 46 puisse prélever un autre composant de la tablette 16. En outre, pendan cette séquence de positionnement, le montage tournant de la broche permet que le composant soit aligné pour assurer que ses conduc- teurs soient placés correctement sur les surfaces conduc- trices du circuit sur la carte. Le prolongement 146 de la broche 36 coopère avec les commutateurs 166 sur le carter 28 pour indiquer la position de la broche 36. Il y a lieu de noter également que la buse 46 comporte un logement ou rainure 170 dans lequel un composant du type pastille est logé. La rainure contient une matière 172 absorbant l'énergie pour aider à amortir le choc du positionnement du composant sur la carte. En outre, le composant est maintenu entre les c8tés 174, 176 de la rainure 170 lorsque la broche 36 est tournée pendant l'alignement du composant avec le circuit sur la carte. Il apparait ainsi qu'en utilisant la broche montée tournante dans le carter de tête de position- nement, et mobile pour s'approcher et s'écarter de la carte, un composant peut être aligné correctement avec le circuit et peut être facilement et exactement placé sur la carte. En outre, avec la tige de position- nement montée coulissante dans la broche, le composant peut être placé sur des surfaces de cartes irrégulières, sans aucun dommage pour le composant. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de positionnement destiné à prélever un composant microélectronique et à le positionner sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comporte un carter fixe (28) agencé pour être positionné au-dessus d'un dispositif de convoyage (10) et de réception (12) du composant pour le positionner sur la carte par le mécanisme du positionnement, une broche (36) montée dans ledit carter de manière à pouvoir s'approcher et s'écarter de ladite carte suivant un axe vertical, un dispositif (128) sur ladite broche agencé pour faire tourner ladite broche (36) sur ledit axe vertical dans un sens ou dans l'autre, d'un angle prédéterminé pour aligner les conducteurs du composants avec les surface conductrices du circuit sur la carte, une tige de positionnement (40) montée coulissante dans ladite broche et comprenant un dispositif (46) agencé pour prélever le composant dudit dispositif de réception (12) et le placer sur la carte,et un dispo- sitif d'accouplement entre ladite tige (40) et ladite broche (36) comprenant un dispositif (62) pour amortir le choc du positionnement sur la carte et permettre l'utilisation de hauteurs de cartes variables. 2. Mécanisme selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'accouplement entre ladite tige (40) et ladite broche (36) comprend un ressort (62) qui rappelle ladite tige (40) vers la carte. 3. Mécanisme selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il comporte un collier (68) fixé sur ladite broche (36) par un contre-écrou (69), entourant ladite tige (40), ledit collier (68) maintenant ladite tige (40) et ladite broche (36) en alignement axial tout en permettant un accouplement coulissant entre ladite tige (40) et ladite broche (36). 4. Mécanisme selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite broche (36) est montée dans un piston (90) positionné dans un alésage (30) dudit carter (28), ledit piston (90) étant actionné par un fluide pour approcher et écarter ladite broche (36) de la carte sur ledit axe vertical. 5. Mécanisme selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ledit contre-écrou (69) permet de positionner ledit collier (68) sur ladite broche (36) pour régler verticalement ladite tige (40). 6. Mécanisme selon la revendication 5, carac- térisé en ce qu'il comporte un ensemble formant couvercle (98) monté dans une extrémité (96) de l'alésage (30) dans ledit carter (28), l'extrémité supérieure de ladite broche (36) étant montée pour tourner (120, 122) dans ledit ensemble formant couvercle (98). 7. Mécanisme selon la revendication 6, carac- térisé en ce que ledit ensemble formant couvercle (98) ccmpor- te une coupelle (100) montée de façon étanche dans ladite extrémité (96) dudit alésage (30) et supportant ledit montage tournant (120, 122). 8. Mécanisme selon la revendication 7, carac- térisé en ce que ledit montage tournant supporte une poulie menée (128). 9. Mécanisme selon la revendication 8, carac- térisé en ce que ledit dispositif (46) sur ladite tige destiné à prélever ledit composant comporte une buse à dépression (46) comportant des dispositifs (170, 174, 176) maintenant le composant en alignement axial avec ladite tige (40) pendant la rotation de ladite broche. 10. Mécanisme selon la revendication 9, carac- térisé en ce que ladite buse à dépression (46) est soumise à un courant d'air pour libérer le composant sur la carte. 11. Mécanisme de positionnement destiné à posi- tionner un petit article sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comporte un carter (28) agencé pour être supporté au-dessus du substrat et comprenant une ouverture cylindrique (30), une broche (36) montée pour tourner dans ladite ouverture (30) autour d'un axe vertical, un piston (90) entourant ladite broche et supporté dans ladite ouverture, et mobile en réponse à un agent fluide pour approcher et écarter ladite borche (36) dudit substrat le long dudit axe vertical, ladite broche (36) comportant une extrémité inférieure (38) qui reçoit pour qu'elle puisse coulisser, une tige de positionnement (40) agencée pour recevoir l'article et le placer sur le substrat, l'accouplement (68, 69) entre ladite broche (36) et ladite tige (40) maintenant ladite broche (36) et ladite tige (40) en alignement axial et permettant le réglage vertical de ladite tige (40) par rapport à ladite broche (36). 12. Mécanisme selon la revendication 10, carac- térisé en ce que la tige de positionnement (40) comporte une extrémité (46) agencée pour maintenir l'article, une ouverture centrale (50) dans ladite tige (40) et ladite extrémité (46) qui, lorsqu'elle est soumise à une dépression, maintient l'article sur ladite extrémité (46) tandis que lorsqu'elle est soumise à une pression d'air, elle libère l'article de ladite extrémité (46) sur le substrat. 13. Mécanisme selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'il comporte un accouplement élastique (62) entre ladite broche (36) et ladite tige (40) pour amortir le choc du positionnement de l'article sur le substrat. 14. mécanisme selon la revendication 12, carac- térisé en ce que ladite extrémité (46) de la tige comporte un dispositif (170, 174, 176) pour maintenir l'article pendant le mouvement de rotation de ladite broche (36) et un tampon (172) pour amortir le choc du positionnement de l'article sur le substrat. 15. Mécanisme selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble-fomant couver- cle (98) monté dans ladite ouverture (30) et supportant ladite broche (36) pour qu'elle puisse tourner.