Brevet FR2697718A1 — publié le 19940506

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MONTAGE D'UN COMPOSANT ELECTRONIQUE SUR UNE CARTE IMPRIMEE L'invention concerne un dispositif de montage d'un composant électronique sur une carte imprimée. De façon plus précise, l'invention concerne le montage d'un composant électronique munie de bornes de connexion électrique sur au moins une des deux faces d'une carte de circuit imprimé munie de plages de connexion électrique. Plus particulièrement mais non exclusivement, ce montage concerne celui des connecteurs du type à braser sur au moins une face de la carte de circuit imprimé en bordure de celle-ci, la carte étant notamment une carte "fille". Le montage et le brasage en surface d'un connecteur sur une carte de circuit imprimé devient une opération particulièrement délicate en raison de la miniaturisation des composants, de l'augmentation sensible du nombre de bornes de ceux-ci, de la réduction de la section de ces bornes ainsi que des difficultés inhérentes au procédé de brasage. L'industrie électronique connaît deux types principaux de composants à braser sur une carte "fille". On a d'abord connu les composants électroniques dits "à piquer" pour lesquels les bornes sont introduites dans des trous métallisés ménagés dans la carte de circuit imprimé avant le brasage. Ensuite, sont apparus les composants électroniques nommés SMI (en anglais : surface mounting technology). Ces composants présentent des bornes qui se raccordent en surface sur la carte imprimée. Lorsque les composants doivent être brasés en surface sur les deux faces d'une carte imprimée, ils sont dits brasés "à cheval" sur le bord de la carte. L'invention concerne d'une manière générale les composants du type à raccorder en surface sur au moins une face d'une carte de circuit imprimé. De préférence cependant, l'invention concerne le cas du montage en surface "à cheval". On comprend également que ce problème est particulièrement crucial lorsque le pas entre deux bornes de connexion successive est par exemple inférieur à 1,27 mm. Différentes techniques ont déjà été proposées pour réaliser le montage et le brasage de composants électroniques, notamment de connecteurs, devant être montés en surface "à cheval" sur une carte de circuit imprimé. Les figures la et lb illustrent un de ces procédés. La technique correspond au cas où la distance a entre les séries de bornes 10 et 12 du connecteur 14 est supérieure à l'épaisseur b de la carte de circuit imprimé 16. Une technique utilisée consiste dans le procédé dit de brasage à la panne. Pour cela, une panne chauffante 18 est appliquée sur les bornes 10 du connecteur réalisant le contact mécanique entre la borne et la carte imprimée ou plus précisément sa plage de connexion 20. Par l'élévation de température provoquée par la panne 18, il y a fusion de l'alliage de brasage. Lorsque la température redescend, on assure la brasure de liaison électrique et la tenue mécanique pour le maintien de la borne en appui sur la carte imprimée. Cependant, cette technique de brasure connaît des limites. Lorsque le pas entre les plages de connexion 20 de la carte est faible, les bornes risques d'être décalées par rapport à ces plages de connexion et donc aux plots de brasage. Le document FR-A-90 00507 décrit un autre procédé de brasage en surface "à cheval". D'autres procédés ont été proposés pour d'autres situations de brasage en surface "à cheval" mais tous ces procédés sont peu satisfaisants, c'est-à-dire qu'ils présentent une fiabilité réduite, notamment lorsque le pas des plages de connexion et donc des bornes de connexion des connecteurs, notamment lorsque le pas des plages de connexion et donc des bornes de connexion des connecteurs est réduit, par exemple de l'ordre de 1,27 mm. Pour remédier à ces inconvénients, un objet de l'invention est de fournir un dispositif de montage par exemple d'un connecteur sur les deux faces d'une carte de circuit imprimé qui présente une grande fiabilité quant à la réalisation de l'ensemble des connexions dans le cas où le pas des plages de connexion sur la carte est très réduit. Pour atteindre ce but, selon l'invention, le dispositif de montage d'un composant électronique comportant un corps allongé et au moins une série de bornes de connexion faisant saillie hors dudit corps et étant parallèles entre elles et espacées d'un pas p sur au moins une face d'une carte imprimée, se caractérise en ce qu'il comprend:: un socle s'étendant parallèlement à deux directions orthogonales OxetOy; des moyens de positionnement et de guidage en translation de ladite carte selon les directions Oz, Ox et Oy tout en maintenant ladite carte parallèle à la direction Ox; des premiers moyens de positionnement du corps du composant selon la direction Ox; des moyens pour déplacer lesdits premiers moyens de positionnement du composant par rapport audit socle selon la direction Oy; des moyens formant peigne présentant des dents ayant le pas p, lesdites dents pouvant être insérées entre les bornes dudit composant; et des deuxièmes moyens de supportage et de positionnement des moyens formant peigne par rapport aux premiers moyens de positionnement dudit composant selon la direction Ox et pour laisser libre en translation selon la direction Oy lesdits moyens formant peigne, lesdits deuxièmes moyens de supportage et de positionnement étant libres selon la direction Oz par rapport aux moyens de positionnement dudit composant. On comprend que le dispositif permet un positionnement initial relatif rigoureux de la carte de circuit imprimé et du composant électronique, par exemple du connecteur, selon la direction Ox. Les moyens de positionnement du connecteur peuvent être déplacés selon la direction Oy, ce qui autorise l'engagement de la carte selon la direction Oz par rapport aux bornes du connecteur et le déplacement du connecteur ou d'une partie du connecteur pour amener les extrémités des bornes de contact en regard des plots de connexion de la carte tout en conservant le positionnement relatif selon la direction Ox. De plus, lors de ces opérations, les bornes sont maintenues mécaniquement grâce à la présence des dents des peignes montées sur les moyens de positionnement du composant, c'est-à-dire du connecteur. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, le dispositif de montage pour un composant présentant un corps allongé constitué de deux parties allongées séparables, chaque partie étant munie d'une série de bornes de connexion sur une carte imprimée présentant des plages de contact sur chacune de ces faces, se caractérise en ce que: lesdits premiers moyens de positionnement comprennent deux premiers ensembles de positionnement, chaque ensemble étant apte à coopérer avec une des parties du corps du composant; lesdits moyens de déplacement comprennent deux ensembles de déplacement pour déplacer chaque premier ensemble de positionnement selon la direction Oy dans des sens opposés; lesdits moyens formant peigne comprennent deux ensembles formant peigne, chaque ensemble étant apte à coopérer avec une des séries de bornes du composant; et lesdits deuxièmes moyens de positionnement comprennent deux deuxièmes ensembles de positionnement, chaque deuxième ensemble coopérant avec un ensemble formant peigne et un premier ensemble de positionnement. On comprend que, selon ce mode de réalisation, il est possible dans un premier temps de positionner selon la direction Ox l'ensemble du connecteur puis, après désolidarisation des deux parties de celui-ci, d'écarter les deux séries de bornes associées respectivement à chacune des parties du corps du composant pour permettre la mise en place selon la direction Oz du bord de la carte imprimée tout en maintenant le positionnement relatif selon la direction Ox puis de rapprocher les deux parties du corps du composant pour réaliser la mise en pression des extrémités des bornes du composant avec les plages de brasage de la carte imprimée réalisées sur les deux faces de celle-ci. On résout donc ainsi en particulier le problème lié à l'inégalité de la distance entre les extrémités des bornes par rapport à l'épaisseur de la carte imprimée. L'invention a également pour objet un procédé de montage sur une carte de circuit imprimé munie de plages de contact électrique d'un composant électronique comportant un corps allongé et au moins une série de bornes de connexion faisant saillie hors dudit corps et étant parallèles entre elles et espacées d'un pas p à l'aide d'un dispositif de montage du type décrit précédemment qui se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes:: - on dispose le corps du composant électronique sur les premiers moyens de positionnement - on fait pénétrer les dents des peignes entre les bornes de connexion du composant; - on écarte selon la direction Oy de sa position de référence le corps du composant; - on déplace la carte imprimée selon la direction Oz pour l'amener en position de montage; - on ramène le corps dudit composant dans sa position de référence par quoi les extrémités des bornes du composant sont appliquées contre les plages de connexion correspondantes de la carte imprimée; et - on solidarise par des moyens de liaison temporaire ladite carte et ledit composant et on extrait l'ensemble hors desdits premiers moyens de positionnement. On comprend qu'à la suite des étapes de procédé décrites cidessus, il est possible de procéder au brasage du composant sur la carte dans des conditions optimales puisque l'ensemble du composant est positionné et solidaire de la carte et que celle-ci est toujours maintenue par les moyens de positionnement et de guidage de la carte. En outre, les extrémités des bornes du composant sont mécaniquement maintenues par les dents du peigne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: - les figures la et lb, déjà décrites, illustrent un procédé connu de montage et de brasage d'un connecteur sur une carte de circuit imprimé; - la figure 2 est une vue en perspective et partiellement arrachée d'un connecteur à deux séries de bornes de connexion destiné à être monté et brasé sur une carte de circuit imprimé; - la figure 3 est une vue en perspective de l'ensemble du dispositif de montage du composant sur la carte; - la figure 4 est une vue en perspective de la partie du dispositif servant au positionnement du composant électronique;; - la figure 5 est une vue en perspective d'une partie du dispositif montré sur la figure 4 et qui illustre l'étape de solidarisaton du composant sur la carte de circuit imprimé; et - les figures 6a et 6d illustrent de façon simplifiée les différentes étapes du procédé de montage du composant sur la carte de circuit imprimé. En se référant tout d'abord à la figure 2, on va décrire un connecteur à deux séries de bornes de connexion destiné à être monté sur une carte de circuit imprimé, à raide du dispositif de montage selon l'invention. Le connecteur 30 comporte un corps isolant 32 de forme allongée et constitué par deux parties 34 et 36. Le corps du connecteur comporte une zone avant 38 destinée à réaliser une connexion sur un produit complémentaire par des éléments de connexion 39 et une zone arrière 40 comportant deux séries de bornes de connexion 42 et 44, chaque série de bornes de connexion étant solidaire d'une des parties 34 et 36 du connecteur. Les bornes de connexion sont parallèles entre elles et disposées d'une manière générale selon la direction Oz orthogonale aux directions Ox correspondant à la longueur du connecteur et Oy correspondant à la largeur de celui-ci.Les bornes d'une même série sont séparées les unes des autres par un pas p. Bien entendu, chaque borne 42 ou 44 est recourbée et comporte une extrémité 46 destinée à être brasée sur la carte. Le corps du connecteur comporte en outre des éléments 48 de fixation sur la carte de circuit imprimé intercalé en fait entre deux sections de connecteur et disposés aux extrémités de cellesci. Le corps du connecteur proprement dit est pris en sandwich entre deux jupes latérales 50 et 52. L'assemblage de l'ensemble du connecteur est réalisé par des vis engagées dans des orifices 54 disposés au droit des éléments de fixation 48. En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire la structure générale du dispositif de montage selon l'invention qui sera appelé ultérieurement machine de montage. La machine de montage comporte un socle horizontal 60 repéré par les directions Ox et Oy et une potence verticale 62 solidaire du socle et disposée selon le plan Ox Oz. Sur la potence 62 peuvent être montées deux glissières verticales 64 et 66, les glissières 64 et 66 sont amovibles pour s'adapter aux différents types de carte de circuit imprimé 68 et plus particulièrement s'adapter à leur épaisseur selon la direction Oy, assurer ainsi un positionnement préalable selon la direction Oy et s'adaptater à la largeur de la carte 68 selon la direction Ox. On a également représenté sur cette figure les plots de contact 69 disposés à proximité du bord inférieur de la carte, sur ses deux faces. En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 4, on va décrire la partie de la machine servant au positionnement préalable du composant qui, dans l'exemple décrit, est le connecteur de la figure 2. On trouve deux mors mobiles 70 et 72 qui peuvent être déplacés selon la direction Oy à l'aide de deux systèmes d'excentrique 74 et 76 commandés par les leviers 78 et 80 et sont guidés par les tiges 81. Les mors sont positionnés initialement selon la direction Ox et sont séparément mobiles selon la direction Oy dans le plan horizontal du socle 60. Chaque mors 70, 72 comporte une partie formant réglette verticale 82 et 84 s'étendant selon la direction Ox. Chaque réglette comporte, sur sa face verticale, une série de trous horizontaux 86 et, sur sa face supérieure, une série d'évidements 88.Comme le montre la figure 4, chaque mors comporte en outre des évidements horizontaux tels que 90 disposés dans un plan horizontal. On trouve également des supports de fixation du connecteur tels que 92. Il y en a par exemple trois qui sont positionnés selon la direction Ox pour correspondre aux différents éléments de fixation 48 du connecteur. Chaque élément de fixation 92 comporte un pion de centrage 93 apte à coopérer avec un orifice correspondant de l'élément de fixation 48 du connecteur. La machine de montage comprend également deux séries d'ensembles d'insertion 94a, 94b et 96a, 96b destinés à être fixés respectivement sur les mors 70 et 72. Ces ensembles d'insertion sont modulaires pour pouvoir s'adapter globalement aux dimensions particulières du connecteur à monter sur la carte de circuit imprimé en choisissant un nombre convenable d'ensembles de longueur convenable. Chaque module d'insertion 94 et 96 présente sur sa face inférieure un pion de positionnement 98 qui peut coopérer avec une des ouvertures 90 horizontale des mors, et dans leur face latérale des trous de fixation tels que 100. Ces trous de fixation permettent de solidariser et de positionner la position selon la direction Ox les modules d'insertion, respectivement 94 et 96, sur les mors par engagement de vis 102 dans les orifices 86 et dans les orifices 100.Les éléments d'insertion 94 et 96 comportent également sur une partie de leur face supérieure des évidements de positionnement 104 et des éléments de retenue 106 s'étendant selon la longueur des modules d'insertion et ayant des formes conjuguées des éléments inférieurs de connexion 38 du connecteur à monter. Plus généralement, les éléments de positionnement ou de retenue 106 ont des formes conjuguées de la face inférieure des deux parties 34 et 36 du corps du connecteur. On trouve également deux séries d'ensembles de support de peigne respectivement référencés 108a, 108b et 110a, 110b. Ces supports de peigne ont des longueurs correspondant aux éléments d'insertion 94 et 96 sur lesquels il sont positionnés. Ils comportent sur leur face latérale des orifices de fixation 112 et sur leur face inférieure des pions de positionnement 114 qui peuvent coopérer avec les encoches de positionnement 104 des éléments d'insertion. Le positionnement et la fixation des supports de peigne 110 et 108 sont réalisés par des vis 116 vissées dans les orifices 112 et engagées dans les encoches 88 respectivement des mors 70 et 72. Les supports de peigne sont ainsi positionnés par rapport aux mors selon les directions OxetOyetOz. Les supports de peigne 108 et 110 sont disposés à l'extérieur des éléments de positionnement 106 des éléments d'insertion. Les peignes proprement dits 118 sont montés mobiles en translation par rapport au support de peigne selon la direction Oy, par exemple, par des éléments de glissières non représentés sur la figure. Les peignes sont constitués par des dents 120 présentant le même pas p que les bornes 42 et 44 du connecteur à monter. En se référant aux figures 6a à 6d, on va maintenant décrire le procédé de montage selon l'invention utilisant la machine décrite en liaison avec les figures 3 et 4. Dans une première phase, on met en place la carte imprimée 68 dans les glissières 64 et 66 qui ont été choisies au préalable pour être adaptées aux caractéristiques dimensionnelles de la carte 68. Ainsi, la carte 68 est positionnée selon les directions Oy et Ox par rapport au socle 60 mais elle peut être déplacée en translation selon la direction Oz. Puis on met en place, sur les mors 70 et 72, les modules d'insertion 94 et 96 et les supports de peigne 108 et 110 adaptés à la géométrie du connecteur. Par action sur les leviers 78 et 80, on rapproche les mors 70 et 72 l'un de l'autre selon la direction Oy après avoir écarté les peignes 108.L'ensemble constitué par les porte-peignes et les éléments de positionnement sont prêts à recevoir le connecteur. Celui-ci est placé de manière qu'il coopère avec les pions 93 des éléments de fixation 92. De plus, comme on l'a expliqué, les éléments inférieurs de connexion 38 du connecteur s'engagent entre les éléments de positionnement longitudinaux 106 des ensembles d'insertion 94 et 96. C'est ce que montre la figure 6a. Dans une phase suivante, on déplace les peignes 118 pour les rapprocher pour que les dents 120 des peignes pénètrent entre les bornes 42 et 44 du connecteur en dévissant les vis 54. On désolidarise les deux parties 34 et 36 du corps du connecteur. Puis en agissant sur les leviers 78 et 80 on provoque l'écartement mutuel des mors et des deux parties du corps du connecteur tout en maintenant le positionnement rigoureux de ces deux parties selon la direction Ox et donc par rapport à la carte 68 de circuit imprimé (figure 6b). Dans une étape suivante illustrée parla figure 6b, on abaisse la carte jusqu'à ce que celle-ci arrive en butée sur des repères positionnés par rapport au socle 60.On provoque ensuite le rapprochement des mors jusqu'à leur position de référence initiale, ce qui provoque la mise en contact des extrémités 46 des deux séries de bornes de connexion 42 et 44 contre les plots de connexion électrique 69 de la carte 68. Dans cette situation qui est illustrée par la figure 6c, les extrémités des bandes de connexion sont rigoureusement positionnées par rapport aux plages de contact 69 de la carte. Dans une étape suivante illustrée par les figures 5 et 6d, on procède à la fixation temporaire des peignes avec leur porte-peignes sur la partie inférieure de la carte imprimée 68. Pour cela, on utilise deux réglettes longitudinales 140 et 142 qui sont plaquées contre les faces externes verticales des porte-peignes 108 et 110 et les extrémités des réglettes de fixation 140 et 142 sont solidarisées entre elles par des vis telles que 144. Ainsi, on obtient une solidarisation de la carte 68 avec les deux parties assemblées du corps du connecteur par l'intermédiaire des porte-peignes et des réglettes 140 et 142. En outre, dans cette position, les dents des peignes sont insérées entre les bornes de connexion 42 et 44 du connecteur assurant ainsi leur maintien mécanique en place.Après avoir desserré les vis 116, on procède ensuite à l'extraction de l'ensemble qui vient d'être décrit par rapport au socle 60 et plus précisément par rapport aux éléments d'insertion 94 et 96 qui restent bien sûr solidaires des mors. Il est alors possible de procéder au brasage des bornes du connecteur par rapport à la carte 68. On remet en place les vis 54 de solidarisation des deux parties 34 et 36 du corps du connecteur. Puis on fixe le connecteur sur la carte 68 en vissant des vis, non représentées, dans les éléments de fixation 48. Il faut ajouter que, dans la description précédente, on a considéré le cas où le connecteur comportait deux parties démontables et deux séries de bornes de connexion. Il va de soi que le dispositif et le procédé peuvent être utilisés pour le montage d'un connecteur en une seule partie comportant une seule série de bornes de connexion. Dans ce cas, un des deux mors est fixe et sert seulement de référence de positionnement selon la direction Oy du connecteur par rapport à la carte 68. En revanche, l'autre mors est équipé comme on l'a décrit précédemment des éléments modulaires d'insertion des porte-peignes et des peignes. L'invention peut s'appliquer au montage de composants électroniques autres que des connecteurs. Pour cela, il suffit d'adapter les pièces d'insertion 94 et 96 à la forme du "corps" de ce composant. REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage d'un composant électronique (30) comportant un corps allongé (32) et au moins une série de bornes de connexion (42, 44) faisant saillie hors dudit corps et étant parallèles entre elles et espacées d'un pas p sur au moins une face d'une carte imprimée (68), caractérisé en ce qu'il comprend:: un socle (60) s'étendant parallèlement à deux directions orthogonales Ox et Oy; des moyens (62, 64, 66) de positionnement et de guidage en translation de ladite carte selon les directions Ox et Oy pour maintenir ladite carte parallèle aux directions Ox et Oz, Oz étant orthogonale aux directions Ox et Oy; des premiers moyens (80, 82, 94, 96) de positionnement du corps du composant selon la direction Ox; des moyens (70, 72, 74, 76) pour déplacer lesdits premiers moyens de positionnement du composant par rapport audit socle selon la direction Oy; des moyens formant peigne (118) présentant des dents (120) ayant le pas p, lesdites dents pouvant être insérées entre les bornes (42, 44) dudit composant; et des deuxièmes moyens (108, 110) de supportage et de positionnement des moyens formant peigne (118) par rapport aux premiers moyens de positionnement dudit composant selon la direction Ox et pour laisser libre en translation selon la direction Oy lesdits moyens formant peigne. 2. Dispositif de montage d'un composant présentant un corps allongé (32) constitué de deux parties allongées (36, 34) séparables, chaque partie étant munie d'une série de bornes de connexion (42,44) et sur une carte (68) imprimée présentant des plages de contact (69) sur chacune de ces faces, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de positionnement comprennent deux premiers ensembles de positionnement (94a, 94b, 96a, 96b), chaque ensemble étant apte à coopérer avec une des parties du corps du composant; lesdits moyens de déplacement comprennent deux ensembles de déplacement (70, 72) pour déplacer chaque premier ensemble de positionnement selon la direction Oy dans des sens opposés; lesdits moyens formant peigne comprennent deux ensembles formant peigne (118), chaque ensemble étant apte à coopérer avec une des séries de bornes (42, 44) du composant (30); et lesdits deuxièmes moyens de positionnement comprennent deux deuxièmes ensembles de positionnement (108a, 108b et 110a, 1 lOb), chaque deuxième ensemble coopérant avec un ensemble formant peigne et un premier ensemble de positionnement. 3. Dispositif de montage selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement et de guidage de la carte comprennent une potence verticale (62) et des moyens (64, 66) formant glissières solidaires de ladite potence, en ce que les premiers moyens de positionnement comprennent un socle (60) horizontal selon les directions Ox et Oy, sur lequel ladite potence est fixée, deux mors (70, 72) s'étendant horizontalement selon la direction Ox, et des éléments modulaires d'insertion (94a, 94b, 96a, 96b) solidarisable sur lesdits mors. 4. Dispositif de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comprennent des moyens (74, 76, 81) pour déplacer en translation selon la direction Oy lesdits mors (70, 72) par rapport audit socle (60). 5. Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens de positionnement comprennent deux ensembles modulaires portepeignes (108, 110) solidarisables respectivement avec les deux ensembles modulaires d'insertion (94, 96) et portant lesdits ensembles formant peignes, lesdits ensembles formant peigne étant mobiles en translation selon la direction Oy par rapport auxdits porte-peignes. 6. Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits ensembles modulaires d'insertion (94, 96) comportent des portions (106) présentant une forme conjuguée de la face (38) des deux parties (34, 36) du corps du composant dépourvue de bornes de connexion (42, 44). conjuguée de la face (38) des deux parties (34, 36) du corps du composant dépourvue de bornes de connexion (42,44). 7. Procédé de montage sur une carte de circuit imprimé munie de plages de contact électrique d'un composant électronique comportant un corps allongé et au moins une série de bornes de connexion faisant saillie hors dudit corps et étant parallèles entre elles et espacées d'un pas p à l'aide d'un dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: : - on dispose le corps du composant électronique sur les premiers moyens de positionnement; - on fait pénétrer les dents des peignes entre les bornes de connexion du composant; - on écarte selon la direction Oy de sa position de référence le corps du composant; - on déplace la carte imprimée selon la direction Oz pour l'amener en position de montage; - on ramène le corps dudit composant dans sa position de référence par quoi les extrémités des bornes du composant sont appliquées contre les plages de connexion correspondantes de la carte imprimée; et - on solidarise par des moyens de liaison temporaire ladite carte et ledit composant et on extrait l'ensemble hors desdits premiers moyens de positionnement.