CN1659947A - 用于电子元件磁处理的自主设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于处理电子元件(1)的自主设备，包括用于以磁的方式拾取所述元件(1)的主体(2)和头(3)。此外，上述的拾取头(3)包括永久磁体(4)和机械分离装置，它们能够彼此相互运动使得该设备能够占据至少两个位置，即：拾取位置，其中磁体(4)与元件(1)相互作用，以保持所述元件与头(3)的接触面接触；以及释放位置，其中磁体(4)从元件(1)的位置被移开，以停止磁体的相互作用。

Description

用于电子元件磁处理的自主设备

技术领域

本发明涉及处理电子元件的技术领域，特别地以向印刷电路板装配及更换所述电子元件为目的。更准确地说，本发明涉及带有允许抓取并移动这种元件的夹头的工具。

背景技术

本发明可应用在各种领域，诸如远程通信、无线数据传输、汽车、电子技术、嵌入式电子技术、电子元件传递业、化工、实验室与医药部门。

措辞“电子元件”这里意思是指可能被仔细和精确处理的每一类元件，在实现期间明显没有损伤。具体来说，它们是在其表面和/或周围具有铜焊到印刷电路上的引脚的元件。

例如它们可以是标准元件(微处理器，存储条...)、混合元件、CMS元件、宏元件。

措辞“宏元件”这里的意思是在一单个盒子(一般产生屏蔽)中结合了意于固定到印刷电路上的数个元件的设备。这种宏元件特别在以本申请的持有人的名义所公开的专利FR-0002069中进行了公开，并由本申请的持有人在WISMO的商标下发布。

元件可以有几百个引脚。

这一数目的增加，与小型化的要求相关联，这明显地要求引脚要很小，并且要求严格限制它们之间的间隔。这样，引脚的厚度常常要接近0.4mm。

当然，这些引脚的每一个必须不能被损坏、折断或移位。特别重要的是，在将这些元件的引脚与印刷电路组装时，它们之间要有非常精确的平整度。例如，关于引脚平整度所需的精确度通常大约在0.1mm。

这种要求特别与这样的事实相关，即在引脚的平整度有缺陷的情形下，最短的引脚将不能通过铜焊糊剂接触印刷电路的铜迹线，而迹线与糊剂的厚度是不变的。当然这是不能接受的。

此外，元件的厚度一般保证有大约0.1mm的精确度，这意味着引脚关于它们的平整度有相同的精确度。

于是与上述要求相关的这些引脚的精细度，并因而它们的脆性，使得这种元件的处理要非常精确。

因而，由于变得越来越细小的引脚会发生变形的危险，不可能考虑人工处理这些元件。

此外，手工处理将发生元件的氧化。

因而已经提出几种用于处理这些元件的非手工技术。

我们特别知道一种技术，根据这一技术使用反向的或非反向经典的钳子或镊子机械夹持元件而实现元件的抓握。

这一技术意味着通过其边缘拾取元件，而这依赖于引脚的位置因此不总是可能的。

此外，这种机械夹持不能得到高的精确度。因而特别是在其引脚厚度为0.4mm的微型元件的情形下，很可能有变形的危险。

我们还知道通常在微电子技术中使用的一种技术，根据这种技术通过吸力保证元件的抓握。这种情形下，通常使用末端配有吸盘的吸管吸引元件，通过用手指覆盖吸管中的一个孔保持真空，而通过将手指从该孔移开释放该元件。

然而，只有当元件具有良好的、平坦而不透气的表面时，这种吸附才是可行的。但这一条件并不总能够满足，特别是在有金属屏蔽帽的元件或宏元件的情形下，后者有排气孔，还造成失去真空的危险，因而元件在被处理时会掉落。某些情形下，这些排气孔的数目和/或位置使得元件的吸附不可能。

此外，排气吸管必须连接到真空中心，这意味着要实现吸管与中心之间的连接装置。这种装置不论在设备的安装或元件处理期间证明有很大限制。

已经提出自主抽吸工具，但这些只能用于小CMS元件。

此外，我们知道使用磁场的抓握技术，根据这一技术，工具具有装在其一个末端的电磁铁，允许通过磁场保持元件。

然而，电磁铁的原理意味着与发电装置的电连接；因而该工具不是自主的。此外，其相对昂贵且笨重。

还有装有永磁体的工具。这些工具特别用于提取或分离应用，而不允许精确的处理。确实，通过磁性工具拾取的元件必须以手动方式从后者分离。而这种手动干预因为涉及电子元件或宏元件的上述原因是不能考虑的。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术的这些不便。

更确切地说，本发明的目的是要提出一种用于处理电子元件的设备，该设备是自主的且对元件没有任何直接的手动干预。

措辞“自主”特别是指不需要如现有解决方案情形下连接到电源或真空中心的设备。因而，目的是轻、可移动、可运输、可在所有环境中使用且不依赖能源(电，真空...)的设备。

本发明的目的还在于提供这种处理设备，其允许以高精确度处理易碎且敏感的电子元件或宏元件，而不损坏它们的引脚。

特别地，这种设备不会影响元件引脚的平整度。

本发明的目的还在于提供这种体积不大的处理设备，其允许用于有界限的环境，诸如有小开口的测试笼。

本发明的另一目的是要提供这种轻而实用的处理设备。

本发明的另一目的是要提供这样的处理设备，其设计简单、易于组装并实现，且其制造成本低廉。

这些目的和稍后将展现的其他目的由于本发明而实现，其涉及一种用于处理电子元件的自主设备，具有一个主体和用于通过磁性抓握所述元件的头，其特征在于，所述抓握头包括一个永久磁体和彼此可移动的机械分离装置，使得所述设备至少能够有两个位置：

-抓握位置，其中所述磁体与所述元件相互作用，以便在与所述头的接触区的接触中夹持元件；

-释放位置，其中所述磁体与所述元件有一距离，以便解除磁吸力。

由于本发明，提供一种工具，其集成了用于抓握元件而不会有损伤元件的危险的装置，以及用于释放元件而无须对元件进行直接手动干预的装置。

此外，在获得了这些优点的同时保证了设备的自主方式，后者同现有技术的解决方案不同而不与任何真空中心或电源连接。

根据第一实施例，所述用于分离的机械装置可沿所述磁体移动，以及当从所述抓握位置向所述释放位置移动时，它们对所述元件实施推力以便使元件从所述磁吸力释放。

这种情形下，所述磁体是中空的，所述用于分离的机械装置被这样安装，使其沿后者滑动。

根据第二实施例，所述磁体相对于所述头是可移动的，并在于：

-在所述抓握位置，所述磁体接近在所述头远端生成的接触区；

-在所述释放位置，所述磁体与所述接触区处于一距离，以便使元件从所述磁吸力释放。

这一实施例允许获得高的精确度。

确实，在磁体收回期间对元件形成阻挡的接触区是固定的。因此这一接触区精确的定位，精确地对应于元件从磁吸力释放的位置，其中此前元件已经移动到所需的位置。

在所述释放位置，所述元件优选地正对所述接触区停止。

这种情形下的优势是，所述抓握头包括一中空体，其开口端生成所述接触区，且其中安装所述磁体以便滑动。

这样我们获得一种人机工程学的工具。当然，其他的实施例是可想象到的，如磁体例如可具有中空柱体形状，当磁体收回时其围绕装置的固定部分滑动，其末端也将生成与元件的接触区。

在任一实施例中，所述设备优选地包括用于激励所述磁体与所述用于分离的机械装置之间的相对运动的装置。

根据第一方法，所述用于激励的装置引起所述磁体对所述收回位置的位移。

这样，通过控制用于激励的装置获得元件的释放。

根据第二方法，所述用于激励的装置引起所述磁体对所述抓握位置的位移。

与先前的情形相反，用于激励的装置的控制结果是元件的抓握。

根据两个方法一个或另一个，该设备优选地包括作用于所述磁体和/或作用于所述用于分离的装置的弹性返回装置，以便使所述设备返回当没有所述用于激励装置的控制时其所在的位置。

根据一种优选的解决方案，所述弹性返回装置作用于所述磁体，以便使所述设备在所述抓握位置就位。

根据一种有利的解决方案，所述弹性返回装置包括至少一个圆锥形弹簧。当然，这种弹簧占据很小的空间并能够易于插入到一个小的设备中。

根据一种优选的解决方案，所述用于激励的装置通过位于所述主体上的触发器控制。

这种情形下，所述主体和所述抓握头形成一个成角度的单个单元。根据另一方案，所述抓握头旋转安装到所述主体。

根据一种有利的解决方案，所述抓握头在所述开口端反面有一向所述中空体延伸伸出的分支。

这样，我们能够增加磁体的收回距离。当然，与磁体的磁吸力有关这一特性能够证明是有用的，因为知道后者在释放位置优选地必须比元件的重量小10％。换言之，磁体的收回距离越大，磁吸力可能对元件的影响越弱。

优势在于所述主体是可伸缩的。

根据一种优选的解决发方案，所述磁体和/或所述接触区包有薄膜，例如包在柔性塑料或橡胶中。

附图说明

在阅读由非限制性例子及附图的方式给出的本发明两个优选实施例的描述时，本发明的其他特性和优点将变得更为明显，其中：

图1是根据本发明用于处理电子元件的自主设备，在对应于抓握位置配置下的总体图；

图2是图1的设备在对应于释放位置配置下的总体图；

图3是本发明第二实施例的图示；

图4是根据本发明的设备的抓握头的详细视图。

具体实施方式

因而本发明涉及一种自主设备，其用于处理元件，实现永磁体，以及一种机械装置，其允许磁体与元件以高精确度分离而没有与后者有任何手工接触。

图1和2分别以抓握和释放位置示出这种设备的一例。

用于处理电子元件1的自主设备包括彼此结合的主体2和抓握头3。

在图1和2中我们注意到，主体2和抓握头形成一个有角度的单个单元，例如由两个分离的塑料半壳体彼此结合的结构构成。然而，根据另一可能的实施例，头能够可旋转地安装在设备主体上。

还可设想，主体与抓握头以轴向方式延伸。

我们还注意到，根据可设想可适应上述不同情形的另一方式，主体2可设计为使其为伸缩。

根据本发明，抓握头3包括永久磁体4与机械分离装置，它们彼此可运动，使得所述设备能够取得图1和2所示的位置。

磁体4的尺寸以及材料的设计，使得后者能够支撑3到5倍元件的重量。

例如，对于重量为11克的WISMO 3A型号的宏元件，磁体因而设计为使其磁吸力能够保持33与55克之间的重量。

如图1所示，设备取得抓握的位置，其中磁体4具有对元件的磁吸力，保持其与抓握头3接触。

图2示出处于释放位置的设备，其中磁体4与元件1分开一距离，以便阻断对元件的磁吸力。

根据这一实施例，磁体4相对于抓握头3在抓握位置与释放位置之间可移动，其中在抓握位置磁体接近头3的接触区31，在释放位置磁体与这一接触区31隔开一距离，从而对后者阻碍元件1。

为了实现这种情形，磁体4滑动安装在抓握头3的中空体32中，这一中空体32的开口端形成接触区31，可对其阻挡元件1。

可以设想，磁体安装在一支架中，这样后者在抓握头的中空体中滑动。

可以理解，根据本发明接触区31因此形成了用于分离的装置，在磁体4在头3的中空体32中收回期间，区域31保持元件在一固定位置，而磁体离开元件运动，直到磁吸力不足以保持元件为止。

在设备的释放位置，可能与元件相互作用的磁吸力，依赖于磁体固有的磁吸力，但是还与后者离开抓握头远端多远距离有关。根据一特定实施例，抓握头在其开口端反向可具有在中空体连续延伸的延长部分，以允许在收回位置的磁体与头的开口端之间有一较大的距离。

实际上，目标是使得来自在释放位置的磁体的磁吸力所得的力小于元件重量的10％，对于上述WISMO 3A型宏元件这对应于小于保持1.1克重量的力。

用于激励磁体运动的装置由尼龙线5构成，其系在磁体4的一端，并在其另一端系在旋转安装到设备的主体2的触发器51。

这一尼龙线5通过在磁体附近起到滑轮作用的第一轴52，然后通过在触发器51附近也是起到滑轮作用的第二轴53从磁体4偏离。

如图2所示，当力F施加到触发器4时，设备中线5这样的组件造成磁体向释放位置的位移。

可注意到，在其他实施例中，尼龙线可由其他材料制成，或由刚性杆件、弹簧、条棒系统和/或任何其他已知允许移动可移动部件的装置代替。在设备的主体伸缩的情形下，尼龙线(或其他可用的装置)是可延长的以适于这种主体长度的变化。

还可注意到，根据一种相反的方法，用于激励的装置的组件可这样设计，当力施加到触发器时，把磁体移动到抓握位置。

根据本实施例，该设备包括一个弹性返回装置6，其作用到磁体4，以便当对触发器51没有动作时，把后者返回到抓握位置。

这些弹性返回装置是由圆锥形弹簧构成的，其优点是，如图2所示，在压缩状态使用的空间很小(大约0.1mm)。

此外，如图4所示，可以设想赋予抓握头一个挡块4，在其末端有薄膜411，其特别有以下目的：

-构成一类不渗透结合，避免磁性颗粒沉积到磁体上；

-当例如能够造成划痕的与磁体接触时，避免元件变形；

-构成一个间隙，允许局部降低元件上的磁场，由此避免元件的永久磁化。

所述薄膜41由塑料或橡胶制成，厚度在0.1mm与0.5mm之间。

参见图3，其示出本发明的第二实施例，激励磁体运动的机构由围绕轴331旋转安装在主体2的活节杆33构成。

所述活节杆33在其一端旋转安装到按钮34，并在其另一端以铰接方式连接到与磁体4结合的柄35。

如以上所详述，设备的抓握头可具有一延长部分21(由虚线表示)，以允许在抓握头内部增加与磁体4的收回距离。

根据刚刚公开的一个或另一个实施例，这种设备的组装例如通过执行以下步骤进行：

-熔化尼龙线的末端以形成一个小球；

-切割尼龙线为设置的长度；

-把线穿过弹簧及磁体支架(穿过其中心)；

-通过将线的末端楔入到支架的内部并通过固定线的最终长度，把磁体结合到其支架；

-把轴置于主体的半壳结构之一；

-从磁体侧开始把磁体-支架-弹簧-线-触发器单元放入半壳结构，然后通过向下压住弹簧把触发器置于其轴中；

-把第二个半壳结构放到第一个上，同时压住弹簧；

-把两个半壳结构螺栓结合在一起。

Claims (18)

1.一种用于处理电子元件(1)的自主设备，承载有主体(2)和用于通过磁力抓握所述元件(1)的头(3)，其特征在于，所述抓握头(3)包括一个永久磁体(4)和彼此可移动的机械分离装置，使得所述设备至少能够具有两个位置：

-抓握位置，其中所述磁体(4)与所述元件(1)相互作用，以便在与所述头(3)的接触区(31)的接触中夹持元件；

-释放位置，其中所述磁体(4)与所述元件(1)有一距离，以便解除磁吸力。

2.权利要求1中所述的自主处理设备，其特征在于，所述用于分离的机械装置沿所述磁体可移动，以及当从所述抓握位置向所述释放位置移动时，它们对所述元件实施推力，以便使元件从所述磁吸力释放。

3.权利要求2中所述的自主处理设备，其特征在于，所述磁体是中空的，安装所述用于分离的机械装置以便所述磁体可沿后者滑动。

4.权利要求1中所述的自主处理设备，其特征在于，所述磁体(4)相对于所述头(3)可移动，以及：

-在所述抓握位置，所述磁体(4)接近在所述头(3)的远端形成的接触区(31)；

-在所述释放位置，所述磁体(4)与所述接触区(31)有一距离，以便使所述元件(1)从所述磁吸力释放。

5.权利要求4中所述的设备，其特征在于，在所述释放位置，所述元件(1)停止在所述接触区(31)。

6.权利要求4或5所述的自主处理设备，其特征在于，所述抓握头(3)包括一个中空体(32)，其开口端形成所述接触区(31)，以及在所述中空体(32)中安装所述磁体(4)以使滑动。

7.权利要求1到6任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述设备包括用于在所述磁体(4)和所述用于分离的机械装置之间激励相对运动的装置(5)。

8.权利要求4到7任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述用于激励的装置(5)引起所述磁体(4)向所述释放位置的位移。

9.权利要求4到8任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述用于激励的装置(5)引起所述磁体(4)向所述抓握位置的位移。

10.权利要求1到9任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述设备包括作用于所述磁体(4)和/或作用于所述用于分离的装置的弹性返回装置(6)，以使所述设备返回到当没有所述用于激励的装置(5)的控制时其所在的位置。

11.权利要求8或10中所述的设备，其特征在于，所述弹性返回装置(6)作用于所述磁体(4)，以便把所述设备置于所述抓握位置。

12.权利要求10所述或权利要求11中所述的自主处理设备，其特征在于，所述弹性返回装置(6)包括至少一个圆锥弹簧。

13.权利要求6到12任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述用于激励的装置(5)通过位于所述主体(2)上的触发器(51)而被控制。

14.权利要求1到13任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述主体(2)和所述抓握头(3)形成一个弯曲的滑动元件。

15.权利要求14所述的自主处理设备，其特征在于，所述抓握头(3)安装得在所述主体(2)上旋转。

16.权利要求5到15任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述抓握头(3)在所述开口端反向具有向所述中空体(32)连续延伸的延长部分。

17.权利要求1到16任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述主体(2)是可伸缩的。

18.权利要求1到16任何之一所述的自主处理设备，其特征在于，所述磁体(4)和/或所述接触区涂有薄膜(411)。

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