CH691243A5 - Tête de connexion d'un fil et procédé associé. - Google Patents

Tête de connexion d'un fil et procédé associé. Download PDF

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CH691243A5
CH691243A5 CH01609/96A CH160996A CH691243A5 CH 691243 A5 CH691243 A5 CH 691243A5 CH 01609/96 A CH01609/96 A CH 01609/96A CH 160996 A CH160996 A CH 160996A CH 691243 A5 CH691243 A5 CH 691243A5
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wire
connection
stepping motor
connection head
head according
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CH01609/96A
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Vartan Babayan
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Orthodyne Electronics Corp
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Description


  
 



  La présente invention se situe dans le domaine de la technique de connexion par ultrasons. Elle concerne plus particulièrement le domaine dans lequel des fils sont connectés à des semi-conducteurs. Il est connu de connecter de tels fils à des semi-conducteurs de manière à établir des conducteurs depuis les semi-conducteurs vers certains points de connexion ou autres surfaces. 



  La connexion par serrage (Wedge bonding) pour les semi-conducteurs est connue de la technique comme étant une méthode rapide et pratique pour connecter des fils à des semi-conducteurs. De telles connexions sont réalisées par des machines et des méthodes utilisant un fil formé souvent en aluminium. Le fil d'aluminium relie un point à un autre par des connexions. Le diamètre d'un tel fil est dans la plupart des cas compris dans une gamme de 0,025 à 0,625 mm (0.001 à 0.025 inches). 



  Pour amorcer une connexion, le fil est pressé contre une puce semiconductrice ou un circuit intégré par un outil de connexion. L'extrémité de l'outil est mise en vibration par une vibration ultrasonore, dans un plan de mouvement généralement parallèle à la surface de la puce semi-conductrice sur laquelle une connexion d'un fil doit être réalisée. Cette vibration ultrasonore est appliquée durant quelques dizaines de milli-secondes. 



  La combinaison d'une charge statique sur l'outil de connexion, normale à la surface de la puce sur laquelle le fil est connecté et de la vibration à l'extrémité de l'outil, parallèlement à la surface, crée une déformation plastique du fil. Lorsqu'il se déforme plastiquement, il se relie simultanément avec les atomes du matériau composant la surface du chip afin de former une soudure à froid. 



  L'un des problèmes les plus importants de la connexion des fils est la manipulation et la fixation du fil ainsi que sa coupure après la connexion. Afin de réaliser ces fonctions, la plupart des dispositifs de connexion connus pour la connexion par serrage d'un fil fin, emploient des actuateurs conven tionnels tels que des solénoïdes ou des bobines oscillatrices qui amènent et rompent le fil, et/ou ouvrent et ferment des fixations du fil. 



  De tels actuateurs conventionnels, entraînés par des solénoïdes ou des bobines oscillatrices rencontrent un problème relatif à leur longévité et leur fonctionnement électromécanique. Comme on peut le comprendre, avec un solénoïde, les parties mobiles du solénoïde provoquent des frottements et respectivement des interférences et des points d'usure. De plus, les solénoïdes ne peuvent travailler aussi finement que d'autres dispositifs. 



  Un autre problème rencontré lors de l'emploi de solénoïdes est qu'ils ne peuvent être programmés par un ordinateur. 



  Le but de la présente invention est d'obvier aux désavantages décrits ci-dessus et de proposer un dispositif et un procédé de connection d'un fil permettant une manipulation aisée, rapide et fiable du fil et des composants auxquels il sera connecté. 



  La tête de connexion selon l'invention est défini dans la première revendication indépendante 1 tandis que le procédé pour sa mise en Öuvre fait l'objet de la seconde revendication indépendante 17. 



  L'invention permet de commander la connexion de fils par ordinateur. La tête de connexion selon l'invention ne nécessite pas un ajustement particulier; elle est commandée et contrôlée uniquement par le programme. De manière à effectuer ce contrôle, un menu ou une série de commandes peuvent être introduits sur un clavier. Ceci permet non seulement un ajustement, mais aussi le contrôle de la tête de connexion. L'ajustement complet est obtenu de manière à ce que l'entrée des moyens de contrôle et des moyens de déplacement mécanique soit substantiellement améliorée. Le mouvement mécanique ou les fonctions de commande comprennent des moteurs pas-à-pas. La commande des moteurs pas-à-pas est typiquement obtenue par un ordinateur propre sur la tête de connexion. 



  Deux moteurs pas-à-pas miniatures sont de préférence utilisés dans la tête de connexion pour actionner une pince de fil. L'un d'entre eux ouvre et ferme la pince; l'autre déplace la pince vers l'avant et vers l'arrière afin d'alimenter en fil pour une première connexion et pour rompre le fil après qu'une deuxième connexion ait été réalisée. Les deux moteurs pas-à-pas utilisent des cames pour permettre un actionnement doux. L'ouverture de la pince de fil est commandée par l'opérateur utilisant le panneau de commande. 



  L'alimentation en fil ainsi que la coupure ou la séparation du fil peuvent être programmables. L'opérateur peut ainsi augmenter ou diminuer la longueur de fil pour la première connexion en changeant simplement une donnée sur un écran de paramètres de fils. Il en est de même pour modifier la distance de rupture ou de séparation. Chaque moteur possède de préférence ses propres détecteurs pour déterminer une position de repos et vérifier la direction d'actionnement. Les deux peuvent alors être commandés par un micro-contrôleur local qui communique avec l'ordinateur dans le dispositif de connexion par un interface périphérique série (SPI) pourvu avec le chip du micro-contrôleur. 



  Le présent dispositif de connexion peut traiter des fils fins, de par exemple 0,05 mm grâce à un mécanisme de commande précis. La tête de connexion ne nécessite pas de vis d'ajustage ou autres dispositifs encombrants pour contrôler la longueur de fil de connexion. Les ajustements sont commandés par ordinateur et le mouvement est amélioré par le positionnement et le montage des moteurs pas-à-pas et le contrôle de la tête de connexion proche de la surface de travail. 



  Plus particulièrement, la tête de connexion peut comprendre des moyens pour la relier à un mouvement d'un tube support de base. Le tube se déplace selon les diverses directions nécessaires pour contrôler la tête sur une base macro, les déplacements étant effectués par le ou les moteurs pas-à-pas. 



  L'alimentation et la rupture du fil sont généralement contrôlées par un deuxième moteur pas-à-pas qui déplace le fil et permet qu'il soit fourni ainsi que déplacé respectivement à la surface de travail. Ceci est permis par le deuxième  moteur pas-à-pas qui est aussi commandé par un ordinateur et qui est orienté en pivotement de façon à déplacer le fil pour l'alimentation et la rupture du fil. Ces positions particulières peuvent être vues plus exactement sur les figures en annexe et en particulier concernant l'orientation du fil. 



  Toutes les entrées et sorties ainsi que les commandes peuvent être fournies par l'opérateur ayant la capacité d'introduire les fonctions spécifiques à la tête de connexion dans un ordinateur, permettant à la tête de connexion de se déplacer selon les commandes respectives aux entrées de l'opérateur. Ainsi, le serrage du fil, l'alimentation en fil et la rupture du fil ainsi que d'autres fonctions sont normalement toutes commandées par ordinateur et exécutées par des moteurs pas-à-pas sans la nécessité de prévoir divers éléments électromécaniques tels que solénoïdes ou autres systèmes électromécaniques à commande linéaire. 



  Une forme d'exécution préférentielle de l'invention est décrite plus en détail ci-dessous, en regard du dessin annexé comportant les figures où: 
 
   la fig. 1 représente une élévation latérale de la tête de connexion d'un dispositif selon l'invention, 
   la fig. 2 représente une élévation frontale de la tête de connexion d'un dispositif selon l'invention, 
   la fig. 3 représente une élévation frontale d'une portion de la tête de connexion de la figure précédente, 
   la fig. 4 représente une élévation latérale d'une portion de la tête de connexion de la fig. 1, 
   la fig. 5 représente une élévation latérale d'une portion de la tête de connexion de la fig. 1, 
   la fig. 6 représente un diagramme bloc fonctionnel des mouvements et commandes permettant d'obtenir une connexion de fil, 
   la fig.

   7 représente un diagramme bloc de l'interface entre l'ordinateur central et l'ordinateur propre du dispositif de connexion de fil, 
   la fig. 8 représente la tête de connexion à sa position de repos, 
   la fig. 9 représente la tête de connexion se déplaçant vers le bas vers la hauteur de recherche, 
   la fig. 10 représente l'outil de connexion en contact avec la pièce, prêt pour une connexion, 
   la fig. 11 représente le fil connecté à la surface, l'outil de connexion étant retiré de la surface, 
   la fig. 12 représente la tête de connexion se déplaçant vers le haut pour retirer le fil et créer une boucle, 
   la fig. 13 représente la tête de connexion se déplaçant vers le bas vers une deuxième hauteur de recherche, 
   la fig. 14 représente une deuxième connexion, 
   la fig. 15 représente la coupure du fil après qu'il ait été connecté, 
   la fig.

   15A représente une vue de détail à plus grande échelle de la coupure du fil, et 
   la fig. 16 représente la tête de connexion se déplaçant vers le haut pour la préparation d'une nouvelle connexion. 
 



  Les fig. 1 et 2 montrent des élévations latérale et frontale du dispositif selon l'invention sous forme d'une tête de connexion fixée à un tube support 10, cylindrique ou rotatif. Le tube ou cylindre 10 est supporté par un système support ayant un mouvement combiné linéaire et rotatif, non représenté sur ces figures puisque caché par la structure interne de support. Le système support est en fait fixé à une structure ou plate-forme X-Y. Ceci permet un déplacement de la tête selon les axes X, Y et  theta  (rotation). Tous les mouvements sont commandés par un ordinateur et sont donc programmables. Le brevet US-A-4 976 392 décrit une commande et des mouvements comme le mouvement de la tête et en particulier du tube 10. 



  Un bloc de fixation ou membre support 11 est fixé au tube support rotatif 10. Le bloc 11 est fixé sur le tube 10, ayant des fentes 100 et 102 sur des portions renforcées, autour du tube 10. La fixation est obtenue par une vis de telle manière que le bloc 11 soit fermement fixé sur la circonférence du tube support 10. 



  Une console arrière verticale ou colonnette 13 est fixée au bloc de fixation ou membre support 11 et en fait partie. Cette console ou colonnette 13 supporte une articulation en H 30, qui elle-même supporte un bloc support 31 d'un transducteur, comme on le voit plus clairement à la fig. 5. L'articulation en H 30 fait partie d'une articulation permettant de maintenir l'outil de connexion selon un alignement approprié. On remarque que l'articulation en H possède quatre points de pivotement, aux quatre extrémités du H, permettant un mouvement guidé de pivotement des parties supérieure et inférieure de l'articulation en H. 



  Une console frontale 14, fixée au et faisant partie d'une portion du bloc de fixation 11, supporte une articulation frontale 15. La console 14 est boulonnée au bloc de fixation 11 et forme une extension solide pour supporter les articulations reliées au transducteur, comme mentionné plus bas. 



  L'articulation frontale 15 supporte aussi le bloc support 31 du transducteur. L'articulation en H 30 et l'articulation frontale 15 forment ensemble un pivot virtuel permettant à la pointe de l'outil de connexion 20 de se déplacer  verticalement lorsque le bloc support 31 de transducteur pivote depuis la hauteur de recherche vers le bas, vers la pièce sur laquelle la connexion est à réaliser. 



  Le point de pivotement du pivot virtuel est formé par une extension des axes 108, 110 et 114, 116 qui articulent ensemble l'articulation en H 30, l'articulation frontale 15 et le bloc support 31 de transducteur (cf. fig. 5). Les points de pivotement 108 et 110 permettent à l'articulation en H 30 de se déplacer vers l'arrière et vers l'avant selon un arc autour de l'axe du point de pivotement 108. Lorsque l'articulation en H 30 se déplace vers l'arrière et vers l'avant autour du point de pivotement 108, il provoque un basculement du bloc support 31 de transducteur puisqu'il est supporté par les points de pivotement 114 et 116. 



  En effet, le pivot virtuel est en un point défini par l'intersection d'une ligne passant par les axes 108 et 110 et d'une ligne passant par les axes 114 et 116. Le pivot virtuel est ainsi en dessous de la représentation de la fig. 5, au point d'intersection défini par les extensions des deux lignes passant par les axes mentionnés. 



  L'articulation frontale 15 bascule autour de l'axe de pivotement 114. Ce mouvement provoque le basculement du support 31 de transducteur de manière à fournir un pivot virtuel afin qu'un mouvement soit créé qui soit préférable pour le déplacement de la tête de connexion 20. Théoriquement, lorsqu'une ligne, passant par les points de pivotement 108 et 110 coupe une ligne passant par les points de pivotement 114 et 116, l'intersection a lieu en un point analogue au mouvement du point de l'extrémité de l'outil de connexion. Ceci permet au bloc support 31 de transducteur de basculer selon un arc afin de créer un pivot virtuel. 



  On doit comprendre que les pivots 108, 110, 114 et 116 sont sous la forme de surfaces support pouvant être d'un type adéquat pour permettre le pivotement autour de leurs axes. La relation de l'articulation en H ou bloc 30 est aussi représentée avec plus de détails à la fig. 2 qui en est une élévation frontale montrant selon une configuration de bloc en H comme supportée à son  point inférieur et supportant le bloc support 31 de transducteur sur une surface support et un point de pivotement 110. 



  Dans un souci de clarification on doit comprendre qu'un bloc de montage ou couvercle 124 (cf. fig. 1) recouvre le pivot 110 et les détails du transducteur qui sera décrit plus loin. Le couvercle de montage 124 est fixé par des vis, boulons ou autres moyens. Ceci sert à maintenir le bloc de montage ou couvercle 124 qui sert de support et de couvercle d'un moteur pas-à-pas qui commande le mouvement comme décrit plus loin en détail, en regard de la fig. 4. 



  Un transducteur 32 est fixé au bloc support 31 de transducteur. Le transducteur 32 est relié à une source de courant de manière à fournir un mouvement d'oscillation ou l'énergie de connexion par ultrasons. Le mouvement d'oscillation est produit selon la direction de l'axe Y comme représenté à la fig. 1. Ceci permet de propager une onde par une corne à ultrasons représentée de manière générale par la corne 33. La corne à ultrasons 33 comprend respectivement trois portions qui sont connues de l'art antérieur et utilisées pour les connexions par ultrasons comme décrites dans US-A-4 976 392. L'outil 20 est relié à la corne 33 par une vis de fixation 39. 



  Les vibrations ultrasonores fournissant l'énergie de connexion sont fournies par l'énergie électrique délivrée au transducteur créant les pulsations et les conduisant de manière ultrasonore à la corne 33 qui lui est fixée. Les ondes se propagent selon l'axe Y de manière à se rencontrer en un nÖud à l'intérieur du bloc support 31 de transducteur. Le bloc support 31 forme fondamentalement un point de support nodal tel que les ondes puissent se propager et atteindre un nÖud dans le bloc support 31. La propagation des ondes vers le bas dans la corne 33 permet de mettre en vibration l'outil de connexion 20 de manière à ce que sa portion d'extrémité se déplace selon un plan approximativement parallèle à celui dans lequel un fil doit être connecté par ultrasons. 



  Le bloc support 31 de transducteur est repoussé vers le haut par un ressort 34 contre un arrêt ajustable 44. Une force de rappel vers le haut de  100 g est appliquée par le ressort 34. Une vis de réglage permet l'ajustage de la force de rappel du ressort. 



  Un support 35 d'aimant est fixé au bloc support 31 de transducteur, formé en une pièce de métal ou de plastique supportant une paire d'aimants 71 et 72 disposés dans un champ magnétique créé par une paire de bobines magnétiques 42 et 43. La direction de la force dépend de la direction du courant dans les bobines 42 et 43. 



  Les bobines 42 et 43 et le support 35 d'aimant créent ensemble un moteur linéaire bidirectionnel 37. Le moteur linéaire 37 ne déplace pas seulement le bloc support 31 de transducteur selon les deux directions, mais peut aussi commander la force appliquée sur un fil 24 qui doit être connecté sous l'outil 20. Ceci est représenté aux fig. 8 à 16 lorsque l'énergie ultrasonore est appliquée. Le courant appliqué au moteur linéaire 37 est contrôlé par ordinateur et est programmable par l'ordinateur central. La gamme est de 250 g, ce qui fournit une force résultante maximum de 150 g, par l'outil 20 sur le fil 24. La résolution dans le programme et à l'entrée de l'ordinateur central est de 1 g par bit pour la modification de la force appliquée. 



  Le support 35 d'aimant est aussi relié à un noyau d'un détecteur de position 36 (cf. fig. 5) formé par un transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT). Le transformateur différentiel de tension linéaire constitue un noyau pouvant se déplacer à l'intérieur et à l'extérieur d'une bobine afin de modifier l'inductance qui peut constituer une valeur analogique pouvant être digitalisée dans le but de commander un mouvement. Le signal provenant de ce transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT) 36 est traité et digitalisé. Le chiffre indique la position de l'outil de connexion 20 relativement à une référence considérée comme une référence de sol. Cette information est utilisée pour détecter la surface de travail ainsi que pour commander en réaction le mouvement du bloc support 31 de transducteur.

   Ceci est important pour obtenir un contact doux de l'outil 20 sur la surface de travail 25 d'un circuit intégré ou semi-conducteur. 



  Un support 40 est fixé au bloc 11 et sert à porter la bobine 41 du transformateur différentiel de tension linéaire et les bobines 42 et 43, comme représenté à la fig. 5. De plus, deux arrêts mécaniques sont prévus pour limiter le mouvement vers le haut et vers le bas du bloc support 31 de transducteur. L'arrêt inférieur 45, comme représenté à la fig. 2, est monté sur le support 40 et est ajustable. L'arrêt supérieur 44, comme représenté à la fig. 5, est monté sur le support 35 d'aimant et est aussi ajustable. 



  Un bras de serrage en butée 50 est fixé au bloc support 31 de transducteur, qui pivote autour d'un arbre 51, comme représenté à la fig. 4. Le bras de serrage 50 supporte l'assemblage de serrage du fil composé d'une paire de lames de serrage à ressort formant une pince 21. Le serrage ou la pince 21 peut déplacer un fil 24 à connecter vers l'avant pour alimenter en fil avant la confection de la première connexion, ou vers l'arrière pour rompre le fil après que la deuxième connexion ait été faite. Le fil 24 est alimenté par un tube d'alimentation 23, relié à une bobine de fil de connexion. Ce mouvement sera décrit ultérieurement aux fig. 8 à 16. 



  Le serrage 50 est serré par un ressort contre une came rotative 54 disposée sur un petit moteur pas-à-pas 53. Le moteur pas-à-pas 53 est monté sur un support fixé au bloc 13 par des vis 134 et 136. Une paire de détecteurs 55 et 164 contrôle la position de repos de la came 54 et sa direction afin de déterminer si la came est en position d'alimentation ou de rupture du fil. 



  En considérant la pince 21 de la fig. 3, celle-ci est formée par deux bras 26 et 27. Un pivot 28 est formé avec un appui contre lequel le bras 26 peut s'articuler afin de permettre à la pince 21 formée par les bras 26 et 27 de s'ouvrir et de se fermer. 



  Le moteur pas-à-pas 53 possède un arbre 160 sur lequel est montée la came 54. La came 54 est munie aussi d'un obturateur 162 destiné à ouvrir et fermer les détecteurs optiques 55 et 164. Les deux détecteurs optiques 55 et 164, permettent respectivement un contrôle de la direction d'alimentation du fil et la rupture du fil par un assemblage de pince de fil 166 qui supporte la pince 21. Les détecteurs 55 et 164 relèvent la position de maintien et la renvoient  vers l'ordinateur de la machine comprenant une unité à microprocesseur (mpu), et relève aussi la direction d'alimentation et la direction de rupture. 



  L'obturateur 162 comme on peut le voir possède une paire de décrochements 168 et 170. Ces décrochements 168 et 170 permettent que le mouvement et le positionnement de l'obturateur 162 peuvent être déterminés par les détecteurs 164 et 55. 



  La came 54 avec la surface de came comme montée sur l'arbre 160 du moteur pas-à-pas, engage un coulisseau rotatif 178. Le coulisseau 178 est fixé à un support 180 qui est fixé au bras de serrage 50. Le bras de serrage 50 monté de manière pivotante autour du point de pivotement 51 est incliné au moyen d'un ressort 184 relié à un support 186 à son autre extrémité, de manière à tirer le coulisseau 178 contre la surface de la came 54. Une pointe 190 est disposée sur la surface de la came de manière à fournir un arrêt de manière à ce que la came ne puisse être poussée au-delà d'une position particulière, ceci désengageant et désorientant la came par rapport au moteur pas-à-pas et à l'obturateur 162. 



  Ainsi, on peut voir que la pince 21 se déplace vers le haut et vers le bas sous l'action du moteur pas-à-pas 53. Ce déplacement vers le haut et vers le bas de la pince 21 est représenté à la fig. 4. Le mouvement en direction de la flèche montre le déplacement pour alimenter et rompre le fil. 



  La pince à ressort 21 comprend deux bras en aluminium, les bras 26 et 27 sont actionnés autour de leur pivot par un câble. Spécifiquement, le bras 27 pivote autour du pivot ou appui 28 et est fixé à un bras 60 par un câble 61 qui tire le bras. 



  Le bras 60 est monté à ressort contre une came d'ouverture de pince disposée sur l'arbre d'un moteur pas-à-pas 63. Le moteur pas-à-pas 63 est monté sur un support 64 fixé au bloc 11. Un détecteur 65 de position de repos sous la forme d'un détecteur optique vérifie la position de repos après chaque cycle. Le moteur pas-à-pas 63 est commandé par ordinateur et  l'ouverture de la pince 21 est programmable sur l'ordinateur. Le détecteur 65 est monté sur un support 210 au moyen de vis comme représenté. 



  La position de repos, comme établie par le détecteur de repos, est obtenue par un obturateur 200. L'obturateur 200 est fixé à un axe 202 du moteur pas-à-pas 63. Ceci permet à l'obturateur 200 de tourner et provoque une entrée sur le détecteur par deux encoches 204 et 206 disposées sur l'obturateur 200. En effet, au moyen de l'obturateur 200 mis en rotation par le moteur pas-à-pas 63, et les fonctions séquentielles introduites dans l'ordinateur central ou l'ordinateur de la machine, qui sera décrit plus loin, le mouvement du moteur pas-à-pas peut être commandé. 



  De manière à maintenir le bras 60 dans sa position oblique appuyée par un ressort contre la came 62, un ressort 212 est prévu, qui cause le pivotement du bras 60 autour du point de pivotement 228. Ce ressort 212 permet au bras 60 d'engager la came 62 au moyen d'un coulisseau 224, relié à un support 226, qui engage la came et permet au bras 60 de se déplacer autour de son pivot 228 formé en support. Le pivot 228 permet évidemment le mouvement articulé du bras 60 dans la direction de la flèche, vers l'arrière et vers l'avant comme représenté. Ceci est obtenu en tirant sur la câble 61, ouvrant ainsi la pince 21 selon un mouvement d'ouverture et de fermeture articulé. Ceci en conséquence permet l'ouverture et la fermeture de la pince 21 reliée au bras support de serrage 50, de manière à ce que le fil puisse être maintenu et manÖuvré comme on le voit plus loin aux fig. 8 à 16. 



  Le câble 61 a été représenté attaché au bras 60 par un écrou 240 sur un boulon 242 qui est relié au câble. Cependant, tout moyen adéquat permettant une articulation de la pince 21 peut être utilisé afin d'obtenir une commande directe. 



  La pince 21 est maintenue fermée par un ressort 246 qui aussi peut être remplacé par n'importe quel moyen à ressort apte à maintenir la pince, en particulier les bras 26 et 27 en position fermée à leurs extrémités. 



  En considérant plus particulièrement la fig. 7, on peut distinguer où a lieu la communication d'un ordinateur central avec un micro-ordinateur ou unité à microprocesseur (mpu). L'unité à microprocesseur est montée sur la tête de connexion et est représentée (cf. fig. 1) comme une plaque 300 portant le microprocesseur 12. La plaque 300 comporte les circuits de conditionnement et autres dispositifs électroniques comprenant les commandes de moteurs de manière à digitaliser et alimenter les commandes des moteurs pas-à-pas décrits précédemment. Le microprocesseur 12 est par exemple du type 68HC711D3, produisant les divers signaux de commande des moteurs ainsi que le mouvement pour permettre l'alimentation et la rupture du fil 24 ainsi que le pincement du fil. 



  Le microprocesseur 12 reçoit des signaux des capteurs comme décrits précédemment. En particulier, un détecteur 65 est représenté sous la forme d'un détecteur de pince sur la fig. 7. Ce détecteur de pince 65 est connecté au microprocesseur de manière à permettre la commande de la pince 21. 



  Un détecteur d'alimentation 168 et un détecteur de rupture 55, sous la forme de détecteurs optiques permettent de contrôler la position du moteur 53 après la rupture et l'alimentation du fil. Ceci permet de maintenir le positionnement et la coupure du fil 24 comme décrit plus loin en regard des fig. 8 à16. 



  Les commandes des moteurs pour l'ouverture de pince de fil et les fonctions d'alimentation et de rupture de fil respectivement, peuvent être montées sur la plaque 300 ou n'importe où. En particulier, une commande de moteur 306 est représentée, permettant de commander le moteur pas-à-pas 53 d'alimentation et de rupture de fil. Une commande de moteur 308 est utilisée spécifiquement pour le moteur de pince ou le moteur pas-à-pas 63 actionnant la pince 21. 



  Par le transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT) ou détecteur de position 36, le positionnement de la connexion ou de la tête de connexion avec l'outil de connexion 20 et la pince 21 peut être ajusté finement  par l'ordinateur central. Il s'ensuit que l'abaissement et le déplacement par rapport à la détection par le transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT) 36 ou le détecteur de position en hauteur 36 sous forme d'un transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT), fonctionne de telle manière, qu'une pression appropriée peut être appliquée à l'outil de connexion 20. Ceci est possible par le pivot virtuel créé par les points de pivotement 108, 110, 114 et 116 déplaçant le bloc support 31 de transducteur vers le haut et vers le bas pour un positionnement correct et une pression provoquée par la force s'opposant au ressort 34.

   Le résultat final est d'établir un positionnement de la tête de connexion par le détecteur 36 utilisant le transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT), et ensuite maintenir cette position et établir la connexion de la manière décrite plus loin par rapport au fonctionnement des moteurs pas-à-pas 53 et 63, respectivement alimenter et rompre le fil, et serrer le fil 24. 



  En considérant plus particulièrement la fig. 6, on peut voir l'interfaçage des moteurs pas-à-pas 53 et 63 avec les commandes respectives de l'ordinateur central après que le positionnement de la tête de connexion ait été réalisé. On peut y voir la commande de vitesse des moteurs 53 et 63 et les fonctions d'alimentation, rupture et serrage avec leurs circuits de boucle respectifs pour contrôler le mouvement par le micro-ordinateur (mpu) 12 en réponse aux commandes de l'ordinateur central. 



  En considérant plus particulièrement les fig. 8 à 16, on distingue une série de mouvements articulés ainsi que les actions de connexion et de préparation. 



  La fig. 8 montre l'outil de connexion avec l'outil 20 et la pince 21 à leurs position de repos. Le fil 24 est alimenté par l'alimentation de fil 23 à partir d'une bobine. 



  A la fig. 9, la tête de connexion 20 se déplace vers le bas vers une hauteur nommée hauteur de recherche. Le fil 24 est alimenté par la pince 21. La hauteur de recherche est définie à une certaine distance de la surface de travail 25. La hauteur de la pièce de travail est automatiquement enregistrée  par l'opérateur durant la phase de préparation. La phase de préparation consiste à créer un fichier pour une application donnée. La hauteur de recherche est normalement de 0,625 mm (0,025 inches) à partir de la hauteur de la surface de travail 25. 



  A la fig. 10, le bloc support 31 de transducteur a été abaissé jusqu'à ce que l'outil de connexion 20 touche la surface de travail 25. Ce déplacement est obtenu par le moteur linéaire 37 comportant les bobines 42 et 43 et les aimants 71 et 72. Ceci est commandé par l'ordinateur avec une résolution d'un gramme par bit. La surface de travail 25 est détectée par le détecteur de position 36 formé par le transformateur différentiel de tension linéaire (LVDT). Une fois sur la surface de travail 25, le moteur linéaire augmente la pression jusqu'à une valeur programmée nécessaire pour obtenir la connexion par la force vers le bas selon l'axe Z. 

 

  La fig. 11 montre le mouvement, après que la connexion ait été réalisée sur la surface de travail 25. A ce moment, le moteur linéaire 37 élève le bloc support 31 de transducteur jusqu'à l'arrêt 44 que l'on peut voir à la fig. 5. 



  A la fig. 12, la tête de connexion est représentée se déplaçant vers le haut selon les axes Y, X et Z vers le sommet de la boucle à former sur le fil 24. Cette hauteur dépend de la valeur de pas programmée entre deux connexions d'un fil 24 déterminé et de la valeur programmée de hauteur de boucle de fil. 



  La fig. 13, comme la fig. 9, représente la tête de connexion se déplaçant vers le bas vers la deuxième hauteur de recherche. 



  La fig. 14 montre le même mouvement que la fig. 10, pour la deuxième connexion. 



  A la fig. 14, le moteur d'alimentation 53 a déplacé l'assemblage de pince de fil 166 avec la pince 21, pour rompre le fil. Ceci est représenté par  la pince 21 maintenant toujours le fil 24 et provoquant sa rupture. Ce déplacement est programmable. 



  La fig. 15A montre un détail du fil rompu comme représenté à la fig. 15. 



  La fig. 16 montre que le bloc support 31 de transducteur est élevée à nouveau, après que toute la tête de connexion se soit déplacée en arrière jusqu'à la position de repos afin de commencer une nouvelle connexion et ait été déplacée vers une autre position selon les axes Z ou Y. 



  La description qui vient d'être faite du fonctionnement, du procédé et du dispositif de connexion représente une forme d'exécution particulière des revendications.

Claims (24)

1. Tête de connexion de fil (24) à au moins l'une des surfaces (25) que sont une surface dite de travail (25) et un composant électronique (25), cette tête comprenant un outil de connexion (20) d'un fil (24) et des moyens d'alimentation en fil et de rupture du fil après connexion, ladite tête étant caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un moteur pas à pas (53) pour assurer au moins l'une des fonctions que sont la fonction d'alimentation en fil, la fonction de serrage du fil et la fonction de rupture du fil après connexion.
2.
Tête de connexion de fil selon la revendication 1 et de type apte à se déplacer vers le haut et vers le bas sur un support (10) apte à se déplacer selon l'axe Z de la tête de connexion, comportant des moyens pour commander ledit outil de connexion (20) afin d'effectuer une connexion par ultrasons d'un fil sur une surface de travail (25), des moyens pour appuyer ledit outil de connexion sur le fil à connecter, des moyens pour alimenter en fil ledit outil de connexion, des moyens de serrage (21) et de maintien du fil, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité de traitement (12) montée sur ladite tête de connexion pour commander lesdits moyens de serrage (21) et d'alimentation en fil.
3. Tête de connexion de fil selon la revendication 2, caractérisée en ce que ce sont lesdits moyens de serrage du fil qui comportent un moteur pas-à-pas (53).
4.
Tête de connexion selon la revendication 2, caractérisée en ce que ce sont lesdits moyens d'alimentation en fil qui comportent un moteur pas-à-pas (53).
5. Tête de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (21, 53) pour rompre le fil (24) après qu'une connexion ait été effectuée.
6. Tête de connexion de fil selon la revendication 1 et de type apte à se déplacer selon un axe Z et selon un axe de rotation respectivement à une surface de travail (25), comprenant des moyens de maintien dudit outil de connexion (20) relativement au fil à connecter, caractérisée en ce que le moteur pas-à-pas (53) est connecté auxdits moyens d'alimentation et de rupture de fil.
7.
Tête de connexion de fil selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens d'alimentation et de rupture de fil comportent une articulation pivotante (30) entraînée par ledit moteur pas-à-pas (53).
8. Tête de connexion de fil selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite articulation pivotante (30) est connectée à un coulisseau de came (178) entraîné par une came (54) entraînée par ledit moteur pas-à-pas (53).
9. Tête de connexion de fil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de détection (55, 164) pour détecter le mouvement dudit moteur pas-à-pas.
10. Tête de connexion de fil selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de détection (55, 164) comprennent un détecteur optique coopérant avec un obturateur (162) relié audit moteur pas-à-pas.
11.
Tête de connexion de fil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une unité de traitement (12) pour commander le mouvement dudit moteur pas-à-pas.
12. Tête de connexion de fil selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite unité de traitement (12) est connectée audit moteur pas-à-pas (53) ainsi qu'aux moyens de détection (55, 164) afin de commander le mouvement dudit moteur pas-à-pas.
13. Tête de connexion de fil selon la revendication 2 et de type destinée à connecter un fil (24) à un composant électronique (25), comprenant des moyens pour actionner par ultrasons ledit outil de connexion (20) afin de connecter le fil audit composant, les moyens de serrage du fil (21) coopérant avec ledit outil de connexion, caractérisée en ce que lesdits moyens de serrage sont actionnés par le moteur pas-à-pas (53).
14.
Tête de connexion de fil selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour actionner lesdits moyens de serrage comprenant un coulisseau de came (178) relié audit moteur pas-à-pas (53), ledit coulisseau coopérant avec lesdits moyens de serrage.
15. Tête de connexion de fil selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de détection (55, 164) du mouvement dudit moteur pas-à-pas et une unité de traitement (12) reliée auxdits moyens de détection de mouvement afin de commander le mouvement dudit moteur pas-à-pas.
16.
Tête de connexion de fil selon la revendication 15, caractérisée en ce que lesdits moyens de détection de mouvement comportent un obturateur (162) relié audit moteur pas-à-pas et un détecteur optique (55) coopérant avec ledit obturateur afin de détecter le mouvement dudit moteur pas-à-pas.
17.
Procédé de connexion d'un fil (24), mettant en Öuvre une tête de connexion selon l'une des revendications 1 à 16, cette tête de connexion étant apte à se déplacer selon un axe Z relativement à la surface de travail et comprenant: - un outil de connexion (20) relié à une source d'énergie ultrasonique pour la connexion du fil, et - des moyens de serrage, d'alimentation et de rupture du fil à connecter, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de contrôle de ces dits moyens de serrage, d'alimentation et de rupture par une unité de traitement (12) de la tête de connexion.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'actionnement desdits moyens de serrage, d'alimentation et de rupture de fil est établi par au moins un moteur pas-à-pas (53).
19.
Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le serrage du fil est obtenu par une pince (21), l'actionnement de ladite pince étant obtenu par une came (62) connectée audit au moins un moteur pas-à-pas (53) et par un coulisseau de came (178) coopérant avec ladite pince.
20. Procédé selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que l'actionnement desdits moyens d'alimentation et de rupture du fil est obtenu par pivotement desdits moyens par ledit au moins un moteur pas-à-pas.
21. Procédé selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que l'unité de traitement (12) qui est reliée auxdits moyens d'alimentation et de rupture du fil, commande ces moyens d'alimentation et de rupture du fil.
22.
Procédé de connexion d'un fil (24) à un composant électronique (25), mettant en Öuvre une tête de connexion selon l'une des revendications 13 à 16 et comportant un outil de connexion (20) et une paire de lames (26, 27) formant une pince (21) montée sur ladite tête de connexion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'alimentation en fil par ladite pince, de connexion du fil par ultrasons sur une portion du composant, déplacer ladite pince par un moteur pas-à-pas (53) connecté à ladite pince, ledit moteur pas-à-pas étant commandé par une unité de traitement (12).
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes d'effectuer une deuxième connexion à l'aide dudit outil de connexion et de rompre le fil par la pince commandée par ledit moteur pas-à-pas.
24.
Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes de déplacer ladite pince et d'ouvrir et fermer ladite pince commandée par une unité de traitement.
CH01609/96A 1995-06-29 1996-06-28 Tête de connexion d'un fil et procédé associé. CH691243A5 (fr)

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US70495P 1995-06-29 1995-06-29

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