Brevet FR2700288A1 — publié le 19940713

L'invention concerne un dispositif de sectionnement pour un support composite de circuit imprimé ainsi qu'un procédé de sectionnement d'un tel support. Les supports composites de circuits imprimés sont généralement fabriqués en grandes dimensions pour obtenir la plus grande rentabilité de fabrication possible, puis découpes après impression des circuits et/ou implantation des composants. Ainsi, chaque support peut porter une pluralité de circuits imprimés, différents les uns des autres ou identiques, qui sont séparés par sectionnement du support après l'impression des circuits et/ou implantation des composants. Actuellement, les supports sont rainurés et ensuite sectionnés manuellement par pliage selon ces rainures. Cette opération expose les supports à des contraintes importantes entraînant notamment des déchirures de pistes conductrices des circuits imprimés ainsi que des ruptures éventuelles des soudures des composants. Le but de 11 invention est de remédier aux inconvénients précités. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé de sectionnement de supports composites ne produisant pratiquement aucun résidu de coupe. C'est encore un autre but de l'invention de proposer un dispositif et un procédé de sectionnement de supports composites permettant d'augmenter la densité des circuits imprimés portés par les supports et de limiter en même temps le nombre de circuits rendus inutilisables lors du sectionnement. Cela est particulièrement important lorsque les composants sont soudés en surface. Le but de l'invention est atteint par un dispositif de sectionnement pour un support composite de circuit imprimé formé d'un polymère renforcé de fibres, avec un bâti sur lequel est disposée une platine destinée à recevoir le support composite à découper. La platine est mobile par rapport au bâti de façon à permettre sa translation dans au moins une direction. Le dispositif comprend en outre un moyen de sectionnement et un dispositif poussoir destiné à pousser, par l'intermédiaire de la platine, le support composite contre le moyen de sectionnement pour obtenir le sectionnement du support composite. Conformément à l'invention, le moyen de sectionnement du dispositif de sectionnement est un élément mince allongé statique, mis sous tension au moins pendant le sectionnement. Le moyen de sectionnement se distingue ainsi d'autres moyens de sectionnement de par le fait qu'il n'est animé, au moins pendant qu'il agit sur le support composite, d'aucun mouvement longitudinal ni circulaire. Le sectionnement du support se fait alors, comme il sera expliqué plus loin, par mouvement transversal du support par rapport à l'axe longitudinal de l'élément de sectionnement. L'invention concerne également les caractéristiques ciaprès, considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - Le dispositif est destiné au sectionnement d'un support composite rainuré, chaque rainure comportant une amorce. Le rainurage ne constitue pas une condition technique nécessaire au fonctionnement du dispositif de sectionnement. Cependant, il s'est avéré avantageux de pratiquer des rainures dans le support composite pour guider le moyen de sectionnement et assurer un sectionnement net de ce dernier. De plus, le rainurage rend le fonctionnement du dispositif de sectionnement indépendant de l'épaisseur du support composite. - Le moyen de sectionnement présente un bord d'attaque arrondi. Cette disposition évite une déviation du moyen de sectionnement lors de son application, phénomène que l'on peut observer autrement en cas d'utilisation de moyens de sectionnement munis d'un tranchant, comme par exemple d'une lame affûtée. Par ailleurs, il convient de souligner que le principe de fonctionnement du dispositif de sectionnement de l'invention est basé sur le refoulement du polymère au fur et à mesure que le support composite est traversé par le moyen de sectionnement, ce refoulement étant accompagné par la cassure des fibres qui se trouvent sur le chemin d'avancement du support composite par rapport au moyen de sectionnement. Un des avantages du principe de sectionnement mis en application par la présente invention réside dans l'absence de déchets, à savoir dans l'absence de résidus de coupe. Un autre avantage réside dans le fait que le sectionnement se fait à froid puisqu'il n'y a pas de frottement causé par une lame animée. - Le moyen de sectionnement est un feuillard. Cette disposition réunit les avantages d'un élément allongé mince avec ceux d'un élément présentant une stabilité certaine dans un plan sensiblement parallèle à la plus grande dimension de sa section transversale. - Il est cependant également concevable que le moyen de sectionnement soit un fil. Cette disposition accroît le champ d'application du dispositif de sectionnement dans la mesure où le sectionnement peut se faire également selon des lignes courbées. Toutefois, il convient de noter qu'un fil doit être tendu plus fortement qu'un feuillard pour obtenir la même stabilité mécanique lors du sectionnement. En même temps, il faut considérer qu'une augmentation de la tension du fil réduit sa résistance à la rupture. - Le moyen de sectionnement est une boucle fermée. Cette disposition permet, en comparaison avec l'utilisation de moyens droits tendus entre deux éléments de fixation, une utilisation complète du moyen de sectionnement tout autour de la circonférence de la boucle et facilite sa mise en tension. - La largeur du bord d'attaque du moyen de sectionnement est d'environ 0,15 mm. - Le moyen de sectionnement est monté sur des galets afin de pouvoir être avancé chaque fois que le bord d'attaque est usé. Cette disposition réunit en elle les avantages d'une utilisation complète du moyen de sectionnement énoncée plus haut, avec celui d'un avancement plus facile de la boucle. Plus particulièrement, cette disposition ouvre la voie à une automatisation de l'avancement du moyen de sectionnement. Ainsi, on peut concevoir l'exemple d'un feuillard qui est avancé par pas de 5 mm après le passage d'un nombre donné de supports composites correspondant à une déformation maximale admise du bord d'attaque. Le but de l'invention est également atteint par un procédé de sectionnement d'un support composite de circuit imprimé formé d'un polymère renforcé de fibres. Conformément à l'invention le procédé comprend les étapes suivantes: - mise en position du support devant un moyen de sectionnement mince allongé statique; - application d'une force d'avancement sur le support composite dans une direction transversale par rapport l'étendue longitudinale du moyen de sectionnement et correspondant à tout moment sensiblement à l'orientation de la ligne de sectionnement. L'invention concerne également les caractéristiques ciaprès, considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - le support est préalablement rainuré selon au moins une ligne de sectionnement; - chacune des rainures est amorcée à une de ses extrémités et aux intersections de deux rainures. L'amorçage des rainures à celle de leurs extrémités par laquelle le sectionnement selon une rainure sera commencé, augmente la précision de sectionnement. Cela est particulièrement important pour le sectionnement de supports qui présentent des réseaux de conducteurs imprimés, ou des circuits imprimés, très denses. Une amorce doit également être prévue à chaque intersection de rainures. Ces amorces peuvent être réalisées par perçage. Il est également concevable de préparer le sectionnement d'un support par le seul amorçage du début de la ou des lignes de sectionnement. L'amorçage d'une ligne de sectionnement sans rainurage préalable du support est notamment avantageux dans des cas où la densité des conducteurs imprimés rend difficile, voire impossible le rainurage du support. Même dans ce cas, l'amorce permet d'engager le moyen de sectionnement à l'endroit précis du début de la ligne de sectionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de sectionnement en référence aux dessins annexés. Dans ces dessins: la Figure 1 montre un exemple de réalisation préféré d'un dispositif de sectionnement selon l'invention; la Figure 2 montre une coupe transversale d'un feuillard selon l'invention; la Figure 3 montre, en perspective simplifiée, une partie rainurée d'un support composite partiellement sectionné; et la Figure 4 montre en a) en perspective une vue d'un support composite portant deux circuits imprimés munis chacun de composants électroniques, le support se trouvant en cours de sectionnement; la Figure 4 montre en b) une section partielle du support non encore sectionné; la Figure 4 montre en c) une section partielle du support sectionné; Le dispositif de sectionnement représenté sur la Figure 1 comprend un bâti 1 constitué par un socle 2 et un support 3. Le support 3 est monté perpendiculairement sur le socle 2 et y est fixé par des vis (non représentées). Il est cependant concevable que le support soit soudé sur le socle. Le socle 2 porte une platine 4 montée mobile sur le socle 2 au moyen d'un vérin linéaire 5. La platine 4 est destinée à recevoir un support composite 6 à sectionner qui, dans l'exemple choisi, comporte deux circuits imprimés 7 et 8 identiques garnis de composants électroniques. Les composants peuvent être soudés par des pattes traversantes ou en surface. La platine 4 est attachée à l'élément mobile du vérin 5 par un élément de liaison 9 sensiblement parallélépipédique dont la plus grande dimension est orientée parallèlement à la direction de mouvement du vérin 5. Elle est approximativement horizontale. De plus, la platine 4 est munie d'un poussoir 10 disposé au niveau du support composite 6 mais orienté perpendiculairement à la direction de mouvement du vérin 5. La fonction essentielle du poussoir 10 consiste à constituer un élément contre lequel le support composite 6 peut s'appuyer pendant son sectionnement. Pour cette raison, le poussoir 10 peut être conçu comme une pièce parallélépipédique formant pièce intégrante avec la platine 4. Le poussoir 10 peut également prendre la forme d'un simple rebord obtenu par pliage de la platine. Dans une autre variante de réalisation, le poussoir 10 peut être une pièce mobile relié directement au vérin 5. La platine 4 est, en ce cas, montée immobile sur le socle 2 et ne forme qu'un plan sur lequel le support composite 6 est posé et mû. Bien entendu, c'est le mouvement relatif du support composite par rapport au moyen de sectionnement qui importe. on pourrait réaliser un dispositif dans lequel le support serait fixe et le moyen de sectionnement mobile. Dans ce cas, le moyen de sectionnement n'est animé d'aucun autre mouvement que ce mouvement transversal, ni dans le sens de la longueur approximativement perpendiculaire au support, ni sur lui-même. C'est en ce sens que le moyen de sectionnement est statique. Pour faciliter un sectionnement net et complet du support composite sur toute la longueur de la ligne de sectionnement, référencée en 11, le poussoir 10 peut être muni d'une échancrure 12, comme il sera expliqué plus loin. Le support 3 est muni d'une couronne de maintien 13 approximativement verticale ayant la forme générale d'un "U". La couronne 13 est destinée à maintenir en position de travail un feuillard 14 formé en boucle fermée ou feuillard infini. Le feuillard 14 est maintenu par la couronne de maintien 13 et par un galet de tension 15. Le galet de tension 15 est monté à rotation libre autour d'un axe 16 fixé sur une bielle de tension 17. La bielle de tension 17 est reliée, à une de ses extrémités, au support 3 par un axe de pivotement 18. A l'autre extrémité, la bielle 17 est reliée au socle 2 par un vérin de tension 19 destiné à engendrer l'effort nécessaire pour soumettre le feuillard 14 à une certaine tension. Le vérin de tension 19 est monté libre en pivotement par rapport à un axe parallèle à l'axe de pivotement 18, sur le socle 2. Il est bien entendu que la fonction de tendeur assumée dans l'exemple choisi par l'ensemble bielle 17 / vérin 19 peut également être réalisée par d'autres moyens. il n'en sera cite ici que la possibilité de prévoir un deuxième galet de tension, monté sur le support 3 au moyen d'un axe disposé de façon ajustable dans un évidement non linéaire. Le support 3 est monté sur le socle 2 de manière telle que le plan de sectionnement défini par le feuillard 14 soit approximativement parallèle à la direction de mouvement du vérin 5. il s'en suit que le support composite 6 est posé sur la platine 4 de telle façon que la ligne de sectionnement 11 soit approximativement à la fois parallèle à la direction de mouvement du vérin 5 et alignée avec la partie, référencée en T, du feuillard 14 qui effectue le sectionnement. La couronne de maintien 13 est représentée sur la Figure 1 comme une pièce de forme extérieure approximativement circulaire. Pour permettre au support composite 6 de passer à travers le support 3, un dégagement diamétral 20 est pratiqué sur la majeure partie d'un diamètre de la couronne 13. La plus grande étendue du dégagement 20 est orientée parallèle au plan défini par l'étendue de la platine 4. La Figure 2 montre la section du feuillard 14 représenté sur la Figure 1. Le feuillard 14 a une section sensiblement rectangulaire à angles arrondis. La plus petite dimension correspond à l'épaisseur du feuillard qui est de l'ordre de 0,15 mm. La plus grande dimension, représentant la largeur du feuillard, est de l'ordre de 20 mm. Le feuillard 14 est avantageusement en acier inox. La boucle est fermée par soudure, par soudure laser, du feuillard sur lui-même. Les petits côtés de la section du feuillard 14, référencés en 21 et 22, correspondent aux faces d'attaque du feuillard. En fonction du degré d'usure causée par le sectionnement, soit 11 une ou l'autre des deux faces d'attaque 21 et 22 du feuillard 14, soit successivement l'une après l'autre, peut être utilisé. Les deux faces d'attaque 21 et 22 constituent des bords arrondis ou, comme représentées sur le dessin, plats avec des angles arrondis du feuillard 14. Ces bords ne sont pas affûtés tranchants. La Figure 3 montre, en perspective simplifiée, une partie d'un support composite 6 dans lequel un feuillard 14 est engagé pour effectuer le sectionnement du support. L'engagement du feuillard 14 est effectué selon la ligne de sectionnement 11 constituée par une rainure pratique sur le support, par exemple, lors du perçage du support. Dans la plupart des applications, la rainure 11 sera pratiquée dans les deux surfaces du support composite 6. Il est cependant possible, notamment en cas de supports très mince, de ne pratiquer le rainurage que sur une surface. La Figure 4a montre, en une perspective simplifiée, le support composite 6 en cours de sectionnement, représenté par l'engagement du feuillard 14 sur une partie de la rainure 11. Les Figures 4b et 4c montrent des sections du support composite 6 indiquées, sur la Figure 4a, par les lignes de coupe b-b et c-c. On voit particulièrement que les rainures sont pratiquées en forme de "V" avec une profondeur correspondant à environ un tiers de l'épaisseur du support 6. Par ailleurs, la Figure 4c montre que les bords des circuits imprimés 7 et 8, obtenus par le sectionnement, sont "cassés" et ne nécessitent aucun travail supplémentaire de finition. Le dispositif et le procédé de l'invention sont particulièrement bien adaptés au sectionnement de supports époxy - fibres de verre. L'épaisseur de ces supports est de l'ordre de 1 à 3 mm. Le rainurage a avantageusement une profondeur sur chaque face égale au tiers de l'épaisseur du support. La préparation d'un support composite pour le sectionnement au moyen d'un dispositif selon l'invention et le sectionnement avec ce dispositif se font essentiellement dans les étapes suivantes: Le support est rainuré selon les lignes de sectionnement définies lors de la conception de l'ensemble des circuits portés par le support. Le rainurage est réalisé, pour chaque ligne de sectionnement, par deux rainures à section sensiblement triangulaire, c'est-à-dire en forme d'un V, réalisées l'une en regard de l'autre sur chacune de deux faces du support. La profondeur de chaque rainure est choisie telle que l'épaisseur du support composite est réduite, au droit de la ligne de sectionnement, à une valeur comprise entre 0,3 et 1 mm, de préférence 0,6 mm. Ceci correspond pour un support standard à environ un tiers de l'épaisseur du support. Ainsi, l'épaisseur résiduelle du support standard est de l'ordre d'un tiers au droit de la ligne de sectionnement. Ensuite, chacune des rainures ainsi obtenues est amorcées à ses extrémités. Par cette opération qui consiste à effectuer un début de sectionnement du support composite par exemple par l'outil de rainurage, on prépare une encoche dans laquelle le moyen de sectionnement, soit un feuillard, soit un fil, peut être engagé sans risque d'être dévié au moment du démarrage du sectionnement. Une fois le support mis en position de travail devant le moyen de sectionnement, le moyen de sectionnement est tendu avec un effort de tension compris de préférence entre 40 et 80 kg/mm2 et engagé dans l'amorce de la ligne de sectionnement. Une force d'avancement comprise de préférence entre 15 et 20 kg (en cas d'un support standard en époxy-fibre de verre) est alors appliquée pour presser le support contre le moyen de sectionnement et obtenir le sectionnement recherché. Pendant cette dernière étape, lorsque la platine portant le support composite avance, le moyen de sectionnement est statique. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sectionnement pour un support composite (6) de circuit imprimé formé d'un polymère renforcé de fibres, avec un bâti (l) sur lequel est disposée une platine (4) destinée à recevoir le support composite (6) à découper, la platine (4) étant mobile par rapport au bâti (1) de façon à permettre sa translation dans au moins une direction, un moyen de sectionnement (14) et un dispositif poussoir (5) destiné à pousser, par l'intermédiaire de la platine (4), le support composite (6) contre le moyen de sectionnement pour obtenir le sectionnement (14) du support composite (6), le dispositif étant caractérisé en ce que le moyen de sectionnement (14) est un élément mince allongé statique, mis sous tension au moins pendant le sectionnement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est destiné au sectionnement d'un support composite (6) rainuré, chaque rainure (ll) comportant une amorce. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de sectionnement (14) présente un bord d'attaque (21; 22) arrondi. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de sectionnement (14) est un feuillard. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de sectionnement (14) est un fil. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de sectionnement (14) est une boucle fermée. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la largeur du bord d'attaque (22; 22) du moyen de sectionnement (14) est d'environ 0.15 mm. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de sectionnement (14) est monté sur des galets (13, 15) afin de pouvoir être avancé chaque fois que le bord d'attaque (21; 22) est usé. 9. Procédé de sectionnement d'un support composite de circuit imprimé formé d'un polymere renforcé de fibres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - mise en position du support devant un moyen de sectionnement mince allongé statique; - application d'une force d'avancement sur le support composite dans une direction transversale par rapport à l'étendue longitudinale du moyen de sectionnement et correspondant à tout moment sensiblement à l'orientation de la ligne de sectionnement. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le support est préalablement rainuré selon au moins une ligne de sectionnement. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le support est amorcée au droit correspondant au début de chaque ligne de sectionnement.