EP0949640B1 - Procédé perfectionné de fabrication de composants électroniques comportant un bobinage - Google Patents

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EP0949640B1
EP0949640B1 EP98106357A EP98106357A EP0949640B1 EP 0949640 B1 EP0949640 B1 EP 0949640B1 EP 98106357 A EP98106357 A EP 98106357A EP 98106357 A EP98106357 A EP 98106357A EP 0949640 B1 EP0949640 B1 EP 0949640B1
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air
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Pascal Cattin
Peter Jacob
Uwe Thiemann
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EM Microelectronic Marin SA
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    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/082—Devices for guiding or positioning the winding material on the former
    • H01F41/088—Devices for guiding or positioning the winding material on the former using revolving flyers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/064—Winding non-flat conductive wires, e.g. rods, cables or cords
    • H01F41/066—Winding non-flat conductive wires, e.g. rods, cables or cords with insulation

Definitions

  • the present invention relates to an improved method of manufacturing electronic components comprising a winding.
  • Many electronic components include a coil formed from a generally ferrite core around which is wound a very fine wire, of a diameter on the order of a few hundredths of a millimeter.
  • An electronic component designated as a whole by the reference general digital 1, includes a ferrite core 2 which is applied against a integrated circuit 4 by means of a mechanical holding device not shown in the Figure 1.
  • a dispensing device carrying a reel on which a wire is wound winding 6 is brought into position in order to wind the core 2.
  • the dispensing device moving longitudinally at core 2 and rotating around of it, allows regular laying in contiguous turns such as 8 of the wire 6 on the core 2.
  • the wire 6 is cut and the distributor device is brought in front of the following ferrite core.
  • the extremities free 12 and 14 of the wire 6 wound on the core 2 are then taken up by a device appropriate and applied to the contact pads such as 16 of the integrated circuit 4.
  • Electronic coil components of the kind described above are especially employed in the watch industry and in the automobile industry where they are used in combination with coded vehicle immobilizers.
  • the integrated circuit 4 and its associated coil 10 which forms the antenna receiving tubes are integrated into a tube 18 made of glass or a similar material as shown in Figure 2 appended to this application.
  • Tube 18 is initially open at one end, and contains 20 epoxy resin thermosetting. After a centrifugation step which makes it possible to precipitate the electronic component 1 towards the bottom of the tube 18, this is conventionally sealed at using a high energy laser beam.
  • the last step in the process is to polymerize the resin 20 by placing the sealed tube 18 in a baking oven.
  • the tube 18 is then molded for example in the thickness of the handle of an ignition key for motor vehicle.
  • the integrated circuit 4 contained in the tube 18 includes a identification code which is transmitted by radio frequency link to the management unit central vehicle electronics. After receipt of the identification and control code of its authenticity, the central unit controls the unlocking of the immobilizer system of the vehicle.
  • the above process has advantageously made it possible to mechanize and to automate the manufacture of electronic components comprising a winding, thus contributing to a significant drop in the cost price of the finished coils.
  • this new manufacturing process was accompanied significant electrostatic discharge problems.
  • the turns 8 of wire 6 are wound on core 2 at high speed, typically of the order of 50,000 revolutions per minute.
  • the turns 8 of the coil 10 rub against each other on the others, which leads to the appearance of electrostatic charges on the surface of the wire 6.
  • the outer envelope of wire 6 being electrically insulated by means of a lacquer insulating so as not to create short circuits between the contiguous turns 8, the loads electrostatic accumulate in the coil 10 and can not be evacuated.
  • the winding speeds involved in the scope of the present invention and in the Japanese document are very substantially different. Indeed, in the case of the present invention, the winding speed is very high (around 50,000 rpm), resulting in significant friction between the turns that generate a large number of electrostatic charges that we are looking for to eliminate.
  • the Japanese patent relates to coils for transformers whose dimensions are important, and for which the winding speed is weaker, so that the winding of the wire is not accompanied by the creation of electrostatic charges. Therefore, the Japanese patent suggests at most install an air ionizer device upstream of the enclosure in which the coil is manufactured, and provides no solution to the problem posed by the present invention.
  • the object of the present invention is to remedy the problems and drawbacks above by proposing a method of manufacturing windings making it possible to cancel the electrostatic charges which appear during winding of the turns.
  • the present invention relates to a method of manufacturing electronic components comprising a winding, in which a device distributor carrying a reel on which is wound a winding wire lays the wire in contiguous and regular turns on a core, this process being characterized in that one forces the circulation of an ionized air flow on the winding during manufacture.
  • the present invention provides a method of manufacturing in which the electrostatic charges which appear by friction turns on each other when winding a wire on a ferrite core are canceled by electric charges of opposite sign coming from ionized air produced by an air ionizer device.
  • the wire winding becomes again electrically neutral, so that its free ends can be soldered to the contact pads of an integrated circuit without risk of destroying it by discharge electrostatic.
  • the present invention also makes it possible to solve the very delicate problem control of the electrostatic charges of a moving device. Indeed, it seems difficult to envisage, given the extremely high speed of rotation high of the distributor carrying the reel on which the wire is wound, to connect this distributor to earth by means, for example, of an electrically conductive strand. Thanks to the present invention, it becomes possible to control without contact and without link fixes the electrostatic charge state of a winding manufacturing bench.
  • the present invention also relates to an implementation device of the method according to the invention, comprising a reel on which is wound a wire winding and a distributor device which moves longitudinally to and in rotation around a core to allow regular laying according to contiguous turns of a winding on the core, characterized in that an air ionizer device arranged at the interior of a frame diffuses on the winding during the production of ionized air, the electric charges cancel the electrostatic charges of opposite sign induced by friction in said winding.
  • the device for implementing the method according to the invention designated in its together by the general reference numeral 22 in Figure 3, includes a reel 24 on which the winding wire 6 is wound.
  • This wire 6 penetrates through a opening 26 in a frame 28 inside which it is guided in translation by means a directional guide device 30.
  • This guide device 30 is for example consisting of two felt pads such as 32 which guide and clean the wire 6 by friction. It should be noted that this first step of guiding and cleaning can constitute a source generating electrostatic charges in wire 6.
  • the wire 6 is then taken up by a distributor device 34 in position above of the ferrite core 2.
  • the distributor device 34 which moves longitudinally at the core 2 and rotating around it allows regular laying in contiguous turns 8 of wire 6 on core 2. After winding, wire 6 is cut and its free ends 12 and 14 will be applied by thermocompression on the contact pads 16 of the circuit integrated 4.
  • an air ionizer device 36 is disposed inside the frame 28 in which it diffuses ionized air carrying charges electrics which cancel the induced electrostatic charges of opposite sign by friction in the wire 6. The latter thus becomes again electrically neutral and its free ends 12, 14 can be soldered to the contact pads 16 of the circuit integrated 4 without risk of destroying it by electrostatic discharge.

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Description

La présente invention concerne un procédé perfectionné de fabrication de composants électroniques comportant un bobinage.
De nombreux composants électroniques comprennent une bobine formée d'un noyau généralement en ferrite autour duquel est bobiné un fil très fin, d'un diamètre de l'ordre de quelques centièmes de millimètre.
Un procédé de fabrication de tels circuits est connu du brevet WO 91/00603 décrivant un procédé de fabrication et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé avec les caractéristiques figurant dans le préambule de la revendication 1, resp. 2. Ce procédé comprend un certain nombre d'étapes qui vont être succinctement décrites ici en référence à la figure 1 annexée à la présente demande.
Un composant électronique, désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 1, comprend un noyau en ferrite 2 qui est appliqué contre un circuit intégré 4 au moyen d'un dispositif mécanique de maintien non représenté sur la figure 1. Un dispositif distributeur portant un dévidoir sur lequel est bobiné un fil de bobinage 6 est amené en position afin de procéder au bobinage du noyau 2. Le dispositif distributeur, se déplaçant longitudinalement au noyau 2 et en rotation autour de celui-ci, permet une pose régulière en spires jointives telles que 8 du fil 6 sur le noyau 2. Après bobinage d'une bobine 10 sur le noyau 2, le fil 6 est coupé et le dispositif distributeur est amené devant le noyau en ferrite suivant. Les extrémités libres 12 et 14 du fil 6 bobiné sur le noyau 2 sont ensuite reprises par un dispositif approprié et appliquées sur les plots de contact tels que 16 du circuit intégré 4.
Les composants électroniques à bobine du genre décrit ci-dessus sont notamment employés dans l'industrie horlogère et dans l'industrie automobile où ils sont utilisés en association avec les systèmes d'anti-démarrage codé des véhicules. Dans ce dernier cas, le circuit intégré 4 et sa bobine 10 associée qui forme antenne de réception sont intégrés dans un tube 18 en verre ou en une matière analogue comme représenté sur la figure 2 annexée à la présente demande. Le tube 18 est initialement ouvert à l'une de ses extrémités, et contient une résine époxy 20 thermodurcissable. Après une étape de centrifugation qui permet de précipiter le composant électronique 1 vers le fond du tube 18, celui-ci est classiquement scellé au moyen d'un faisceau laser à haute énergie. La dernière étape du procédé consiste à polymériser la résine 20 en plaçant le tube 18 scellé dans un four à cuisson. Le tube 18 est ensuite moulé par exemple dans l'épaisseur de la poignée d'une clef de contact pour véhicule automobile. Le circuit intégré 4 renfermé dans le tube 18 comporte un code d'identification qui est transmis par liaison radiofréquence à l'unité de gestion électronique centrale du véhicule. Après réception du code d'identification et contrôle de son authenticité, l'unité centrale commande le déverrouillage du système d'anti-démarrage du véhicule.
Le procédé ci-dessus a avantageusement permis de mécaniser et d'automatiser la fabrication de composants électroniques comportant un bobinage, contribuant ainsi à une baisse sensible du prix de revient des bobines terminées. On a néanmoins constaté que ce nouveau procédé de fabrication s'accompagnait d'importants problèmes de décharges électrostatiques. En effet, les spires 8 de fil 6 sont bobinées sur le noyau 2 à grande vitesse, typiquement de l'ordre de 50'000 tours par minute. Or, lors du bobinage du fil 6, les spires 8 de la bobine 10 frottent les unes sur les autres, ce qui entraíne l'apparition de charges électrostatiques à la surface du fil 6. L'enveloppe extérieure du fil 6 étant électriquement isolée au moyen d'une laque isolante afin de ne pas créer de courts-circuits entre les spires jointives 8, les charges électrostatiques s'accumulent dans la bobine 10 et ne peuvent être évacuées. Dans la dernière étape du procédé où les extrémités libres 12 et 14 de la bobine 10 sont appliquées sur les plots de contact 16 du circuit intégré 4, l'électricité statique se décharge brutalement dans le circuit intégré 4 et le détruit. Les pertes par décharges électrostatiques observées sont couramment de l'ordre de 20 à 30% des circuits intégrés 4.
On connaít également par le brevet JP 56 108663 un procédé de fabrication de bobines pour transformateurs dans lequel un fil de bobinage enroulé sur un dévidoir est posé en spires sur un tambour. Avant bobinage du fil sur le tambour, celui-ci est nettoyé au moyen d'un dispositif à brosses souples, puis circule dans un conduit cylindrique dans lequel est injecté de l'air ionisé qui a pour but d'annuler les charges d'électricité statique qui apparaissent dans ledit fil lors du brossage. Ce document qui peut être considéré comme l'état de la technique le plus proche de la présente invention suggère donc d'annuler les charges électrostatiques avant bobinage du fil sur le tambour, et ne pose pas le problème des décharges électrostatiques susmentionné. Cette différence avec la présente invention s'explique par le fait que, dans le document japonais, les charges électrostatiques apparaissent lors du brossage, et que l'on cherche à éliminer ces charges immédiatement après brossage, et avant bobinage. D'autre part, les vitesses de bobinage mises en jeu dans le cadre de la présente invention et dans le document japonais sont très sensiblement différentes. En effet, dans le cas de la présente invention, la vitesse de bobinage est très élevée (de l'ordre de 50'000 tours/minute), d'où des frottements importants entre les spires qui génèrent un grand nombre de charges électrostatiques que l'on cherche à éliminer. Par contre, le brevet japonais concerne des bobines pour transformateurs dont les dimensions sont importantes, et pour lesquelles la vitesse de bobinage est plus faible, de sorte que le bobinage du fil ne s'accompagne pas de création de charges électrostatiques. Par conséquent, le brevet japonais suggère tout au plus d'installer un dispositif ioniseur d'air en amont de l'enceinte dans laquelle la bobine est fabriquée, et n'apporte aucune solution au problème posé par la présente invention.
On connaít par ailleurs le document JP 57 091235 qui enseigne de disposer un dispositif ioniseur d'air au sein d'une enceinte confinée de fabrication. Ce document concerne la fabrication de rubans plastiques qui est un domaine technique éloigné ne faisant pas partie des connaissances ordinaires de l'homme du métier de l'invention qui, en l'espèce, est un fabricant de composants électroniques. D'autre part, dans ce document japonais, on cherche simplement à annuler les charges électrostatiques qui apparaissent dans le ruban plastique en sortie d'extrudeuse, lors du passage du ruban entre les galets de conformation et d'entraínement, ceci afin d'éviter d'attirer des poussières qui pourraient s'incorporer dans la matière plastique encore chaude. Le problème posé par la présente invention, à savoir chercher à éliminer les charges électrostatiques qui sont générées lors du bobinage d'un fil à très haute vitesse, n'est ni décrit, ni même suggéré.
La présente invention a pour but de remédier aux problèmes et inconvénients ci-dessus en proposant un procédé de fabrication de bobinages permettant d'annuler les charges électrostatiques qui apparaissent en cours de bobinage des spires.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de composants électroniques comportant un bobinage, dans lequel un dispositif distributeur portant un dévidoir sur lequel est bobiné un fil de bobinage pose le fil en spires jointives et régulières sur un noyau, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on force la circulation d'un flux d'air ionisé sur le bobinage en cours de fabrication.
Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un procédé de fabrication dans lequel les charges électrostatiques qui apparaissent par frottement des spires les unes sur les autres lors du bobinage d'un fil sur un noyau en ferrite sont annulées par des charges électriques de signe opposé provenant de l'air ionisé produit par un dispositif ioniseur d'air. Le bobinage de fil redevient ainsi électriquement neutre, de sorte que ses extrémités libres peuvent être soudées sur les plots de contact d'un circuit intégré sans risque de le détruire par décharge électrostatique.
La présente invention permet également de résoudre le problème très délicat du contrôle des charges électrostatiques d'un dispositif en mouvement. En effet, il semble difficilement envisageable, au regard de la vitesse de rotation extrêmement élevée du distributeur portant le dévidoir sur lequel est bobiné le fil, de relier ce distributeur à la terre au moyen, par exemple, d'un brin électriquement conducteur. Grâce à la présente invention, il devient possible de contrôler sans contact et sans liaison fixe l'état de charge électrostatique d'un banc de fabrication de bobinages.
La présente invention se rapporte également à un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprenant un dévidoir sur lequel est bobiné un fil de bobinage et un dispositif distributeur qui se déplace longitudinalement à et en rotation autour d'un noyau pour permettre une pose régulière selon des spires jointives d'un bobinage sur le noyau, caractérisé en ce qu'un dispositif ioniseur d'air disposé à l'intérieur d'un bâti diffuse sur le bobinage en cours de fabrication de l'air ionisé dont les charges électriques viennent annuler les charges électrostatiques de signe opposé induites par frottement dans ledit bobinage.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif, en liaison avec les dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1, déjà citée, est une vue générale en perspective d'un bobinage utilisé comme composant d'un circuit intégré ;
  • la figure 2, déjà citée, est une vue en perspective d'une variante d'application du circuit électronique de la figure 1, et
  • la figure 3 est une vue schématique du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Dans tout ce qui suit, les éléments identiques à ceux décrits précédemment seront désignés par les mêmes références numériques.
Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 22 sur la figure 3, comprend un dévidoir 24 sur lequel est bobiné le fil de bobinage 6. Ce fil 6 pénètre par une ouverture 26 dans un bâti 28 à l'intérieur duquel il est guidé en translation au moyen d'un dispositif de guidage directionnel 30. Ce dispositif de guidage 30 est par exemple constitué de deux tampons de feutre tels que 32 qui guident et nettoient le fil 6 par frottement. Il faut remarquer que cette première étape de guidage et de nettoyage peut constituer une source génératrice de charges électrostatiques dans le fil 6.
Le fil 6 est ensuite repris par un dispositif distributeur 34 en position au dessus du noyau en ferrite 2. Le dispositif distributeur 34 qui se déplace longitudinalement au noyau 2 et en rotation autour de celui-ci permet une pose régulière en spires jointives 8 du fil 6 sur le noyau 2. Après bobinage, le fil 6 est coupé et ses extrémités libres 12 et 14 seront appliquées par thermocompression sur les plots de contact 16 du circuit intégré 4.
Conformément à la présente invention, un dispositif ioniseur d'air 36 est disposé à l'intérieur du bâti 28 dans lequel il diffuse de l'air ionisé portant des charges électriques qui viennent annuler les charges électrostatiques de signe opposé induites par frottement dans le fil 6. Celui-ci redevient ainsi électriquement neutre et ses extrémités libres 12, 14 peuvent être soudées sur les plots de contact 16 du circuit intégré 4 sans risque de détruire celui-ci par décharge électrostatique.
Il va de soi que diverses modifications et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention.

Claims (2)

  1. Procédé de fabrication de composants électroniques (1) comportant un bobinage (10), dans lequel un dispositif distributeur (34) portant un dévidoir (24) sur lequel est bobiné un fil de bobinage (6) pose le fil (6) en spires jointives (8) et régulières sur un noyau (2), ce procédé étant caractérisé en ce que l'on force la circulation d'un flux d'air ionisé sur le bobinage (10) lors du bobinage du fil.
  2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un dévidoir (24) sur lequel est bobiné un fil de bobinage (6) et un dispositif distributeur (34) qui se déplace longitudinalement au noyau (2) et en rotation autour de celui-ci pour permettre une pose régulière selon des spires jointives (8) d'un bobinage (10) sur le noyau (2), caractérisé en ce que le dispositif comprend un bâti (28) et un dispositif ioniseur d'air (36) disposé à l'intérieur du bâti (28), le dispositif ioniseur d'air (36) diffusant sur le bobinage (10) lors du bobinage du fil de l'air ionisé dont les charges électriques viennent annuler les charges électrostatiques de signe opposé induites par frottement dans ledit bobinage (10).
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