Brevet FR2771674A1 — publié le 19990604

DISPOSITIF UNIVERSEL DE SERIGRAPHIE. La présente invention concerne un dispositif de sérigraphie sur des zones, positionnées de façon quelconque dans l'espace. La ou les dites zones peuvent être des zones déterminées et délimitées d'un substrat ou un substrat entier. Le dit substrat peut être une carte électronique portant des circuits imprimés et sur laquelle doivent être fixés des composants. La présente invention concerne un dispositif universel de sérigraphie. Bien que les exemples choisis dans la description s'appliquent à la sérigraphie sur des circuits imprimés, en deux ou trois dimensions, de crème à braser, de colles, de flux ou d'autres produits. La présente demande de brevet est présentée en continuation de la demande de brevet n" 97. 15415 déposée le 03 Décembre 1997 par le même demandeur et dont la priorité est revendiquée. La réalisation d'une sérigraphie à l'aide d'un pochoir nécessite d'aligner le pochoir par rapport au substrat afin de bien mettre en vis à vis les zones du substrat qui doivent recevoir du produit et les ouvertures du pochoir. Habituellement, la partie de la carte ou la carte à sérigraphier est présentée au moyen d'un convoyeur ou d'un support adéquat dans une position initiale parallèle au pochoir. Cette position initiale est un prépositionnement à partir duquel un ajustement fin sur les mouvements x, y, z et Oz effectué de façon manuelle ou automatique permet de superposer parfaitement le pochoir avec le substrat, les courses disponibles pour cet ajustement fin étant généralement de l'ordre de + 25 mm suivant x, y et z et de + 5 suivant ez. Un résultat satisfaisant est obtenu lorsque l'on est en présence de substrats plats qui peuvent être convoyés ou maintenus horizontalement. Par contre, la solution évoquée plus haut présente un certain nombre d'inconvénients lorsque ce positionnement est difficile et que la partie concernée du substrat où le substrat ne peut pas être prépositionné aisément suivant x, y, z et Oz parallèlement à xy qui correspond au plan formé par le pochoir: * Le prépositionnement du substrat suivant x, y, z et e est long et fastidieux, voire même impossible si une carte est déjà équipée de composants * La sérigraphie est de mauvaise qualité ou même impossible, si le substrat n'est pas parfaitement parallèle au pochoir; * Impossibilité de sérigraphier certaines zones difficiles d'accès par exemple dans le cas où le substrat fait partie d'un ensemble en trois dimensions ou dans le cas d'un substrat en trois dimensions. La présente invention vise à remédier à ces différents inconvénients par l'utilisation d'un pochoir de dimension adaptée à la zone du substrat ou au substrat à sédgraphier. Selon l'invention, ce dernier peut être déplacé avec des mouvements de grande amplitude suivant les six degrés de liberté de l'espace. II est ainsi possible grâce à l'invention d'accéder et de sérigraphier des substrats dans une position stabilisée quelconque de l'espace, ce qui apporte les avantages suivants - le prépositionnement du substrat n'est plus nécessaire. - II devient possible d'effectuer avec facilité des sérigraphies sur des cartes équipées d'autres composants. - II devient possible de faire des sérigraphies sur des cartes qui sont contenues dans un boîtier ou sur une pièce en trois dimensions. L'invention est particulièrement adaptée à la sérigraphie sélective, laquelle n'est cependant qu'un cas d'application parmi d'autres de l'invention. La sérigraphie est dite sélective lorsqu'il faut réparer un circuit et remplacer un composant ; dans ce cas, il est fait usage de micro-pochoirs Cependant, il va de soi que l'invention n'est pas limitée à ce cas mais s'applique plus généralement à des cas où la sérigraphie est à réaliser sur les zones difficiles d'accès d'un substrat. Le problème de l'utilisation de micropochoirs est qu'ils doivent s'adapter étroitement à la conformation du substrat dans la zone concernée par la sérigraphie sélective. Cette conformation est difficile à obtenir avec les micropochoirs métalliques utilisés dans l'art antérieur. Ces pochoirs sont fixés sur un axe support vertical médian ou excentré à leur surface, ce qui rend la sérigraphie difficile et ne permet pas toujours de les plaquer étroitement sur le substrat, ce qui ne permet pas d'obtenir une sérigraphie satisfaisante : plats imparfaits ou mal placés, incapacité de réaliser des pas fins, etc... Dans la demande de brevet FR 97.11507, le même demandeur a proposé une solution à ce problème en réalisant un micropochoir constitué d'une feuille plane en un matériau synthétique souple dotée d'orifices de transfert et de distribution de produits dont deux cotes parallèles sont reliées à des pattes verticales rigides et mobiles en position de fixation sur un bâti support et de mise en tension de la feuille. Ce dispositif support peut recevoir tout pochoir déformable, souple, synthétique ou métallique. Le dispositif support selon cette demande de brevet permet de positionner le pochoir dans un plan de travail quelconque correspondant au plan plat ou déformé de la zone sur laquelle doit s'effectuer la sérigraphie. Le support de pochoir selon la demande N" 97 11507 est monté sur un axe vertical mobile axialement suivant Z et le substrat ou circuit sur lequel doit être effectuée la sérigraphie, est placé sur une table à mouvements croisés X, Y et à rotation 0 dans un plan. Le positionnement du micropochoir et du circuit exige une action sur quatre mouvements X, Y, (3, et Z. Comme un opérateur ne peut agir que sur un couple d'élément à la fois, la recherche du réglage satisfaisant est longue et fastidieuse. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients par un dispositif qui permet à la fois de mouvoir le pochoir dans toutes les positions de l'espace, de rechercher en une seule fois la position idéale du pochoir selon les six degrés de liberté dans l'espace en réalisant un parallélisme étroit entre pochoir et substrat et d'autre part de retrouver la position idéale lorsque l'on doit faire une autre opération de sérigraphie sur un même substrat. A cet effet, le dispositif selon l'invention de réalisation de sérigraphie en des zones déterminées et délimitées d'un substrat et ce quelle que soit la position stable ou stabilisée de celui-ci ou la conformation dans toutes les dimensions de l'environnement de la ou des zones du substrat sur lequel la sérigraphie doit être effectuée, ledit dispositif comportant un pochoir de dimensions adaptées à la sérigraphie à réaliser, ledit pochoir étant tendu sur un support se caractérise essentiellement en ce que le pochoir et son support sont fixés sur un organe autorisant leur libre déplacement en sorte que le pochoir puisse être amené et plaqué sur ledit substrat à la zone où la sérigraphie est à réaliser et ce quelle que soit la position du substrat ou de la zone du substrat concerné, en ce que la position de l'organe est blocable, en sorte que le pochoir et son support sont bloqués en position pour réaliser la sérigraphie et qu'ils peuvent être écartés du substrat pour son évacuation et/ou son remplacement et retrouver la position de sérigraphie par déplacement en sens inverse, I'écartement ou le rapprochement du pochoir s'effectuant de manière orthogonale ou sensiblement orthogonale par rapport au substrat. Suivant une autre disposition de l'invention, L'organe est un bras à plusieurs brins articulés, doté d'un moyen de blocage de sa ou de ses articulations ,ledit bras portant à une de ses extrémités le support sur lequel est tendu le pochoir et son autre extrémité étant fixée. Suivant encore une autre disposition de l'invention, L'organe comprend un axe vertical mobile en translation verticale et une rotule sur laquelle est fixé le support portant le pochoir, ledit axe étant porté par une traverse sur laquelle il est mobile suivant l'axe horizontal longitudinal de celle-ci qui est elle-même mobile suivant un axe orthogonal dans le même plan. Le dispositif suivant l'invention permet au pochoir d'avoir un mouvement quelconque dans l'espace. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins joints dans lesquels - la figure 1 représente un procédé et un système de l'art antérieur, - la figure 2 représente une forme de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention, En figure 1 est représenté un procédé et un dispositif de l'art antérieur utilisé pour la réalisation de sérigraphie sélective. Selon l'art antérieur sur une table support 1 fixe est utilisée une table 2 à mouvements en croix représenté par les flèches X, Y avec possibilité de rotation 0. Au-dessus de la table 2 est monté sur un coulisseau 3 mobile verticalement suivant l'axe Z, un support 4 de mise en tension d'un pochoir 5. Le support 4 peut être mobile autour d'un axe horizontal 6 et le pochoir 5 dont les pattes 7 sont fixées dans des mâchoires 8 articulées sur des axes 9 transversaux aux branches du support est capable de s'adapter précisément au substrat ou plus exactement à la conformation plane ou non du substrat posé sur la table à mouvements croisée 2. L'obtention du bon réglage pour obtenir une sérigraphie de bonne qualité passe par celui de mouvements X, Y, Z et 0, ce qui est complexe et fastidieux ; le pochoir 5 étant réalisé en une matière souple, synthétique ou métallique, et étant articulé par les mâchoires 8 et 9, peut, lorsqu'il est plaqué, par réglage de Z, sur le substrat s'adapter à sa conformation. L'invention telle que représentée aux figures 2 et 3 met en oeuvre un procédé nouveau et différent de celui de l'art antérieur. Selon l'invention, le procédé de réalisation de sérigraphie en des zones déterminées et délimitées d'un substrat quelle que soit la position du substrat fait usage d'un pochoir 5, qui peut être un micropochoir et en tous cas de dimensions adaptées à la sérigraphie à réaliser. Le substrat repéré par la lettre S sur la figure 2 peut être, du fait de sa confor mation ou de celle des composants qu'il porte, stable ou stabilisé sur trois points sur la table support. Dans l'exemple représenté, le substrat S fait un angle d avec la table. La conformation dans toutes les dimensions de l'environnement de la zone à sérigraphier peut être très diverse. Cette zone peut être bordée, par exemple, par des composants de hauteur telle que cette zone soit difficilement accessible. Enfin, le substrat peut ne pas être plat mais voilé. Ce pochoir est un pochoir souple en un matériau synthétique ou métallique qui est tendu sur un support 4 doté de moyens d'écartement de ses branches. Le pochoir 5 est porté par des pattes latérales 7 fixées dans la fente des mà- choires 8. Les mâchoires 8 sont articulées par un axe horizontal 9 traversant chacune des branches. Les pattes 7 sont articulées autour des pions verticaux 10 de fixation . Cette disposition donne une articulation du pochoir suivant 9 (axe horizontal) et 10 (axe vertical) à chacune de ses extrémités ce qui permet d'adapter le pochoir à la conformation du substrat, même si celui-ci est voilé. Selon l'invention, le substrat étant à une position donnée et quelle que soit cette position le support de pochoir et le pochoir 5 sont portés par un organe mobile et sont amenés et plaqués par l'utilisateur sur ledit substrat à la zone où la sérigraphie est à réaliser et ce quelle que soit la position stable ou stabilisée du substrat ou de la zone du substrat concernée. En résumé, selon les dispositifs ou les machines porte-pochoir conventionnel de l'art antérieur, le pochoir peut se mouvoir dans les 6 degrés de libertés mais dans une amplitude très faible ne dépassant pas généralement 5 cms. Dans la présente invention, le dispositif porte-pochoir permet de mouvoir le pochoir ou micro-pochoir dans des amplitudes de mouvement très importante. Selon l'invention, le support et le pochoir sont bloqués en position sur le substrat pour réaliser la sérigraphie et le support et le pochoir peuvent être écartés du substrat pour l'évacuation de celui-ci et/ou son remplacement en pouvant retrouver la position donnée par l'utilisateur et en permettant de la retrouver par déplacement en sens inverse soit du support de pochoir 4 et du pochoir 5, soit de l'organe mobile portant le support de pochoir et le pochoir. Avantageusement, selon l'invention, I'écartement ou le rapprochement du support 4 et du pochoir 5 par rapport au substrat s'effectue suivant une direction orthogonale ou voisine de l'orthogonale ce qui facilite le démoulage. Suivant une autre disposition de l'invention, le support de pochoir 4 et le pochoir 5 sont portés par un dispositif mobile autour d'au moins un point fixe et sont amenés et plaqués sur le substrat à la position donnée par l'utilisateur puis bloqués à cette position pour réaliser la sérigraphie. Le support et le pochoir peuvent être dégagés du substrat comme énoncé plus haut en retrouvant la position initiale donnée. Selon l'invention, le blocage du support et du pochoir est obtenu par blocage dans l'espace de l'organe mobile. La figure 2 illustre une forme de mise en oeuvre de l'invention dans laquelle est représenté sur une table fixe île support de pochoir 4 tel que décrit et le pochoir 5. Le support de pochoir est fixé de manière articulée à l'extrémité d'un organe mobile, I'espace constitué par un bras 11 à plusieurs brins 11A, 11B, lic, 11D... etc, articulés entre eux; ledit bras étant fixé par son autre extrémité sur un coulisseau 13 mobile en translation verticale. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, le bras 11 est un bras à blocage par des moyens hydrauliques connus de ses articulations 12, le blocage étant obtenu par une commande 14. Un bras à plusieurs brins avec un blocage mécanique connu peut également être utilisé. Le coulisseau 13 sur lequel est fixé en un point le bras 11 est monté dans un bâti 15 permettant son déplacement suivant Z au moyen d'un levier 16 ; cette disposition permet de déplacer le point fixe et de soulever le pochoir 5 par rapport au substrat posé sur la table 1 suivant un mouvement orthogonal. Avantageusement, dans l'exemple de réalisation de l'invention est représentée une racle 17 agissant sur le pochoir et qui peut être commandée par un organe 18 de tout type connu. Le bras 11 est mobile dans l'espace autour de sa fixation sur le coulisseau et son système d'articulation permet de positionner le pochoir dans toute position suivant les six degrés de liberté du bras. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention non représentée, le bras est monté sur une pièce fixée sur la table et non mobile ou sur la table elle-même et un système de coulisseau du même genre que le coulisseau 13 mobile suivant Z est fixé à l'autre extrémité du bras articulé et porte le support de pochoir 4 et le pochoir 5 pour permettre son écartement en direction orthogonale par rapport au substrat quelle que soit la position du substrat. Dans ce cas, le déplacement du pochoir et de son support est obtenu sans déplacement du bras mobile qui conserve la position que lui confère l'utilisateur en posi tionnant le pochoir 5 sur le substrat et en bloquant le bras mobile. Dans ces deux cas, L'organe mobile, en l'espèce le bras articulé 11, conserve la position qu'il retrouve par retour du coulisseau 13 à la position initiale. En figure 3 est représentée une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle l'organe mobile est constitué par un axe 18 vertical mobile suivant Z en trans lation verticale et une rotule 23. Sur la rotule est fixé le porte pochoir 4 ou support sur lequel est tendu le po choir 5. L'axe 18 est porté par une platine 19 mobile suivant Y sur une traverse 20 elle même mobile sur des rails 21 parallèles, I'ensemble 20/21 constituant un portique. Le déplacement suivant les six degrés de liberté du porte pochoir et du pochoir peut être soit manuel, soit motorisé et automatisé ; un ou plusieurs organes et moyens de blocage de tout type connu permettent, lorsque le pochoir est en bonne position sur la zone du substrat concernée par la sérigraphie de bloquer le pochoir en position L'écartement du pochoir suivant Z de manière orthogonale par rapport au substrat permet de réaliser le démoulage et d'enlever le substrat pour le remplacer par un autre. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de réalisation de sérigraphie en des zones déterminées et délimitées d'un substrat S et ce quelle que soit la position de celui-ci ou la conformation dans toutes les dimensions de l'environnement de la ou des zones du substrat sur lequel la sérigraphie doit être effectuée, ledit dispositif comportant un pochoir (5) souple déformable de dimensions adaptées à la sérigraphie à réaliser, ledit pochoir étant tendu sur un support (4) caractérisé en ce que le pochoir (5) et son support (4) sont fixés sur un organe autorisant leur libre déplacement suivant les six degrés de liberté en sorte que le pochoir puisse être amené et plaqué sur ledit substrat (S) à la zone où la sérigraphie est à réaliser et ce, quelle que soit la position du substrat ou de la zone du substrat concernée, en ce que la position de l'organe est blocable, en sorte que le pochoir et le support sont bloqués en position pour réaliser la sérigraphie et qu'ils peuvent être écartés du substrat pour son évacuation et/ou le remplacement de celui-ci et retrouver la position de sérigraphie par déplacement en sens inverse, I'écartement ou le rapprochement du pochoir s'effectuent de manière orthogonale ou sensiblement orthogonale par rapport au substrat. 2/ Dispositif de réalisation de sérigraphie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe est un bras (i 1) à plusieurs brins articulés doté d'un moyen de blocage (14) de sa ou de ses articulations (12), ledit bras portant le support sur lequel est tendu le pochoir à une extrémité et étant fixé à son autre extrémité, le pochoir pouvant ainsi se mouvoir selon les six degrés de liberté. 3/ Dispositif de réalisation de sérigraphie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe est constitué par un axe vertical (18) mobile en translation verticale et une rotule sur laquelle est fixé le support (4) sur lequel est tendu le pochoir (5), ledit axe étant porté par une traverse (20) sur laquelle il est mobile suivant l'axe horizontal longitudinal de celle-ci qui est, elle-même, mobile suivant un axe orthogonal dans le même plan, le pochoir pouvant ainsi se mouvoir selon les six degrés de liberté. 4/ Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'organe constitué par un bras (11) à plusieurs brins articulés est fixé sur un support mobile (13) verticalement pour permettre l'écartement du pochoir par rapport au substrat en maintenant la conformation à laquelle il est bloqué. 5/ Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le support (4) sur lequel est tendu le pochoir est articulé sur l'axe vertical (18) mobile en trans lation verticale pour permettre l'écartement du pochoir par rapport au substrat en maintenant la conformation à laquelle il est bloqué. 6/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 5 caractérisé en ce que le pochoir (5) est articulé à chacun de ses côtés de fixation au support (4) sensiblement vertical.