FR2533796A1 - Procede de mise en place automatique de composants semi-conducteurs integres sur des plaques de circuit imprime et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MISE EN PLACE ET DE FIXATION AUTOMATIQUE DE COMPOSANTS SEMI-CONDUCTEURS INTEGRES, CONTENUS DANS DES BOITIERS DU TYPE "FLAT-PACK", MUNIS DE REPERES D'ORIENTATION, SUR DES PLAQUETTES 8 DE CIRCUIT IMPRIME. LE DISPOSITIF COMPORTE UN POSTE DE CHARGEMENT 11 CONTENANT DES BOITIERS EMPILES, UN POSTE DE PRECENTRAGE ET DE DETECTION DE L'ORIENTATION INITIALE DU BOITIER 12, UNE TABLE DE SUPPORT HORIZONTALE 1 SURMONTE D'UNE CROIX PIVOTANTE K A TROIS BRAS L, M, N PORTANT RESPECTIVEMENT A LEURS EXTREMITES D'UNE PREMIERE ET UNE SECONDE TETE DE TRANSFERT ET UNE TETE DE CENTRAGE, MUNIES DE VENTOUSES. LA CROIX K PIVOTE, LORSQU'ELLE EST EN POSITION HAUTE, DE 90 DANS UN SENS OU DANS L'AUTRE ENTRE DEUX POSITIONS, ET SE DEPLACE DE HAUT EN BAS PAR LE DEPLACEMENT AXIAL DE SON AXE DE PIVOTEMENT 5.LA TABLE 1 PORTE, EN OUTRE, UN POSTE DE REORIENTATION 13, 14, UN POSTE DE COLLAGE 4 D'UNE RONDELLE ADHESIVE A DOUBLE FACE 3 SUR LA FACE INFERIEURE DU BOITIER ET UN POSTE DE CENTRAGE DU BOITIER ET DE REDRESSEMENT DE SES PATTES DE CONNEXION 6. LE TRANSFERT DU BOITIER ENTRE CES DIVERS POSTES 13-14, 4, 6 EST ASSURE PAR LE PIVOTEMENT ET LE MOUVEMENT VERTICAL EN VA-ET-VIENT DE LA CROIX K. DANS SA SECONDE POSITION, LA TETE DE CENTRAGE DEPOSE ET COLLE LE BOITIER SUR UN EMPLACEMENT 7 DU CIRCUIT IMPRIME 8 QUI EST DETERMINE A L'AIDE D'UNE TABLE DE SUPPORT 9 MOBILE EN DEUX DIRECTIONS ORTHOGONALES, PREALABLEMENT POSITIONNEE. APPLICATION AU DEPOT AUTOMATIQUE DE CIRCUITS INTEGRES SUR LA FACE METALLISEE D'UN CIRCUIT IMPRIME AVANT LE SOUDAGE DES PATTES DE CONNEXION ET DE FIXATION.

Description

La présente invention se rapporte à des procédés pour la mise en place et la fixation automatique de composants semiconducteurs intégrés sur des- plaques de circuits imprimés. Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de garniture automatique de circuits imprimés par des composants semiconducteurs intégrés, contenus chacun dans un bottier plat comportant un repère de code de position. Un tel procédé permet le positionnement et la fixation automatique corrects, sur le côté métallisé de plaques de circuits imprimés, avant le soudage destinée à établir les connexions électriques et à assurer en même temps la fixation mécanique de ceux-ci. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.

Actuellement, on dispose de nombreux composants semiconducteurs contenant des circuits intégrés complexes, par exemple, des microprocesseurs, qui sont contenus dans des boîtiers en forme de corps parallèlépipédiques plats à base rectangulaire, de petite dimension, dont les côtés latérales comportent chacune des broches ou pattes de connexion qui constituent des saillies normales, sensiblement parallèles au plan médian du boîtier. De chaque côté, ces broches sont disposées en parallèle et de façon sensiblement équidistante. Des boîtiers plats dont les broches de connexion parallèles sont en saillie normale de chaque côté, sont généralement appelés "FLATPAK" en anglo-américain (désigné par le type 4Q à la page 2-240 du catalogue condensé en 1975 de la société US "FAIRCHILD
SEMICONDUCTOR" ou F044 A à la page 132 de celui de la société
FR "RTC - La Radiotechnique-Compélec" de 1980-81).Il existe également des boîtiers plats, rectangulaires, de forme allongée dont les broches ne sont disposées que des deux côtés opposés (norme
JEDEC MO-004, par exemple). Un boîtier du type "FLATPAK" avec des broches sortant de ses quatre côtés a été représenté en plan sur la figure 1 du dessin annexé. Pour faciliter la soudure des extrémités de ces pattes de connexion, celles-ci sont successivement repliées deux fois, sensiblement en angle droit et en sens opposés, afin qu'elles soient alignées dans le plan de la face inférieure du boîtier.

Une telle préparation, qui peut être effectuée par le fabricant du composant, a été représentée sur la figure 2, illustrant un boîtier plat en perspective.

Jusqu'alors, ces composants de relativement petite dimension, et, par conséquent avec des faibles espacements entre les pattes de connexion, n'ont été montés sur des circuits imprimés que de façon manuelle. L'insertion manuelle de ces composants sur les circuits imprimés, dont les autres composants passifs et actifs peuvent être insérés automatiquement, était lente et sujette à des manipulations erronées et rompait, en outre, la cadence de la fabrication automatique qui réduit le nombre de déchets.

On a utilisé jusqu'ici des procédés de manipulation manuelle décrits dans ce qui suit:
1. On extrait le composant à l'aide de moyens aspirants (ventouses sous vide), manipulés à la main, d'un magasin ou conteneur dans lequel ils reposent à plat, ensuite on le positionne approximativement en l'orientant correctement sur un emplacement prédéterminé d'une plaque de circuit imprimé préparée en conséquence. Le composant est ensuite positionné de façon plus précise au jugé par rapport aux pistes conductrices préétamées et colncidantes, prévues pour l'établissement des connexions, puis, deux pattes de connexion diagonalement opposées sont fixées à la main au moyen d'un fer à souder Ensuite, un système spécial de poinçons chauffés assure le soudage de toutes les connexions.

2. Selon un autre procédé manuel, le composant est transféré, à l'aide d'un dispositif de manipulation à vide, d'une position de préhension approximativement déterminée à l'avance et dans une position approximative sur la plaque de circuit imprimé. Le compo sant est maintenu par la ventouse dans cette position approximative et l'on vérifie sa position# exacte désirée au moyen d'un dispositif de prise de vue optique ou vidéo. Le circuit imprimé étant monté sur une table mobile dans deux directions, dite XY, sa position par rapport au composant maintenu fixe, peut être corrigée à la main, jusqu'à ce que la position de ses pattes de connexion coïncide avec les pistes conductrices préétamées correspondantes du circuit imprimé.Le composant est alors libéré de la ventouse et, comme précédamment, toutes les pattes de connexion sont connectées par la système de poinçons chauffants.

Ces deux procédés manuels présentent l'inconvénient de consommer un temps de travail important et, par conséquent, d'être coûteux, notamment, parce que la précision du positionnement des composants sur le circuit imprimé n'est pas reproductible. En effet, dans la première méthode, on est obligé d'exécuter à la main, au moyen d'une pincette, des corrections de positions des pattes de connexion pliées.Dans la seconde méthode, la moindre vibration ou le moindre choc de la plaque de circuits imprimés, peu avant le soudage, se traduisent souvent par un décalage de la position relative du composant et des métallisations auxquelles il doit être soudé partout, ce qui peut entraîner des mauvaises soudures ou même des connexions erronées
Il est évident que pour produire des circuits imprimés équipés de composants intégrés de façon économiquement viable, une fabrication en grandes séries est inévitable. De plus, la mise en place des composants intégrés du type décrit, sur des plaques de circuit imprimé doit être adapté aux cadences générales de la production et cette mise en place doit être réalisée à l'aide d'un système de haute qualité présentant une reproductibilité correspondante.

il a donc été indispensable de trouver un procédé d'insertion automatique permettant d'éliminer et d'éviter tous les inconvénients sus-mentionnés de l'état de la technique et qui peut être mis en oeuvre au moyen d'un dispositif de montage opérant autom;-atj- quement pour le type de composant en question. De plus il est nécessaire d'assurer, dans les limites des possibilités de fabrication technique, une reproductibilité de la précision du positionnement de ces composants sur les plaques de circuit imprimé à équiper.

L'invention a pour objet un procédé de mise en place et de fixation automatique et librement programmable de composants semiconducteurs intégrés, contenus chacun dans un boîtier plat d'où ressortent latéralement des pattes de connexion filiformes, parallèles, dont les extrémités sont disposées sensiblement dans le plan du fond du boîtier, sur celui des côtés d'une plaque de circuit imprimé qui est muni de pistes conductrices dont certaines sont destinées à être ultérieurement respectivement réunis par soudage auxdites extrémités de pattes, ledit boîtier étant muni d'un repère indiquant son orientation.

Suivant l'invention, le procédé est principalement caractérisé par la succession suivante d'opérationaconsécutives : (A) un boîtier extrait d'un magasin, du haut d'une pile de ceux-ci, est déposé sur un plateau d'un poste de précentrage et détection muni de moyens pour détecter le repère d'orientation initiale du boîtier; (B) transfert du boîtier dont l'orientation initiale a été repéré vers un poste de réorientation, où il est déposé sur un plateau récepteur muni de peignes et de saillies en bordure, supporté par un plateau tournant autour d'un axe, afin de-le réorienter dans une orientation finale correspondant à celle qu'il doit prendre sur le circuit imprimé, suivant la position détectée de son repéré; ; (C) transfert du boîtier réorienté à l'aide d'une tête de transfert comprenant une ventouse, à un poste de centrage du boîtier et de redressement de ses pattes de connexion, comprenant un cylindre d'appui fixe et un jeu de peignes inférieur qui l'entoure, supporté par des ressorts de façon axialement mobile par rapport au cylindre, ce jeu de peignes étant muni de rangées de dents en saillie vers le haut qui assurent simultanément le centrage du boîtier et le redressement et l'ajustement de l'orientation finale des pattes de fixatison;; (D) reprise du boîtier ainsi centré par une tête de centrage mobile verticalement et horizontalement en va-et-vient entre une première position au dessus du poste de centrage à peignes et une seconde position au-dessus d'un emplacement déterminé de la plaque de circuits imprimés, portée par une table mobile en deux directions orthogonales, dite "XY", pour pouvoir être positionné de manière préprogrammée, la tête de centrage comprenant une ventouse de préhension, une tige centrale et, entourant la ventouse un jeu de peignes supérieur, également muni de rangées de dents analogues à celles du jeu de peignes inférieur, qui repoussent les dents de ce dernier, lors de l'abaissement de la tête de centrage jusqu'à ce que l'embouchure de la ventouse s'applique contre la face supérieure du boîtier (E) mise en position de la plaque de circuit imprimé de façon à placer un emplacement approprié pour un boîtier sous la seconde position de la tête de centrage, au moyen de la table XY ; et (F) après relèvement de la tête de centrage au-dessus de sa première position, transfert du boîtier par cette tête dans sa seconde position et dépôt du boîtier sur l'emplacement approprié successivement par l'abaissement de la tête jusqu'à l'arrivée en butée contre la face supérieure# de la plaque, par une poussée verticale exercée sur le boîtier par la tige et par la désactivation de la ventouse, les mouvements des têtes de transfert et de centrage étant synchronisés.

Dans l'un des modes d'exécution du procédé, ci-dessus, celui-ci comprend, en outre, insérée entre l'opération (B) de réorientation et l'opération (C) de centrage du boîtier et de redressement des ses pattes, une opération de collage d'une rondelle adhésive à double face sur la face inférieure du boîtier, le transfert entre le poste de réorientation et le poste de collage étant effectué au moyen d'une première tête de transfert à ventouse et celui entre le poste de collage et le poste de centrage et de redressement étant effectué au moyen d'une seconde tête de transfert à ventouse, les déplacements verticaux et horizontaux des deux têtes de transfert et de la tête de centrage étant respectivement synchronisés entre eux, ainsi qu'avec ceux d'une bande porteuse portant sur face supérieure des rondelles adhésives, ces dernières permettant de fixer les boîtiers sur l'emplacement de la plaque avant le transfert de celles-ci vers un poste de soudag#e.

Dans un autre mode d'exécution du procédé ci-dessus, celui-ci comprend, en outre, insérée entre l'opération de positionnement de la plaque de circuit imprimé, par la table XY et l'opération de dépôt du boîtier sur celle-ci par la tête de centrage, une opération de collage d'une rondelle adhésive à double face sur cette plaque de manière sensiblement centré par rapport à l'emplacement futur, approprié du boîtier qui y sera déposé, le poste de collage étant alors porté par le support fixe de la table XY.

Un autre objet de l'invention est constitué par un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'un ou l'autre de ses modes d'exécution.

Un avantage essentiel du procédé de l'invention et du dispositif adapté pour sa mise en oeuvre, est la reproductibilité, une cadence de travail uniformément élevée et le déroulement automatique des différentes étapes opératoires, au cours desquelles le composant est, jusqu'à ce qu'il parvienne à sa position définitive sur la plaque de circuit imprimé, toujours ajusté avec plus de précision, contrôlé et positionné. Toutes les interventions manuelles et tous les contrôles visuels sont évités. En conséquence, les erreurs liées à ceux-ci sont supprimés.

Un autre avantage de la solution de l'invention est que l'orientation, l'alignement et le positionnement des composants selon le procédé qui en fait l'objet et qui est effectué à l'aide du dispositif adapté pour sa mise en oeuvre, sont réalisés à partir du centre ou de la ligne médiane imaginaire du composant, de sorte que toutes les tolérances de dimension de son boîtier ne peuvent influer sur la précision du positionnement que pour la moitié environ.

Un autre avantage, résulte de ce que, selon l'invention, le composant est appliqué par sa face inférieure, contre la face supérieure de la plaque de circuit imprimé au moyen d'un adhésif, en particulier, au moyen d'une rondelle adhésive dont les deux faces sont collantes, et ce, dans une position centrée par rapport aux pistes conductrices de la plaque et, de ce fait, jusqu'au soudage simultané de toutes les pattes de connexion dans un poste consécutif aucune modification indésirable de sa position ne peut intervenir.

L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses objets, caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit et des dessins annexés s'y rapportant, donnés à titre d'exemple, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en plan d'un circuit intégré typique du type dit "FLATPAK";
- la figure 2 est une vue en perspective d'un composant tel que celui de la figure 1 ;
- la figure 3 est une représentation correspondante d'une plaquette réceptrice servant -au prépositionnement d'un composant du type de celui de la figure s
-la figure 4 est une représentation schématique simplifiée en plan d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention;;
- la figure 5 est une vue latérale en coupe d'un mode de réalisation d'un poste de collage 9 et
- la figure 6 est une vue latérale en coupe d'un mode de réalisation d'un poste de centrage et de redressement des pattes de connexion du composant, dit poste à peigne.

La figure 1 représente en plan un boîtier plat renfermant un circuit intégré dont les pattes de connexion sortent latéralement de tous les côtés. Un boîtier analogue dit "Fiat Paskage" ou "FLATPAK" en anglais, a été décrit, par exemple, dans l'ouvrage américain de STERN intitulé "FUNDAMENTALS OF INTEGRATED
CIRCUITS", publié par HAYDEN BOOK COMPANY en 1968, aux pages 69, 104 à 108, 112 et 113. Pour permettre une détermination de son orientation, l'un des coins du boîtier a été coupé (chanfreiné), ce qui représente un codage (repérage) qui est identifiable par des détecteurs ou des senseurs appropriés.

La figure 2 est une vue en perspective d'un composant de ce genre, qui montre clairement le double coudage ou pliage typique de ses pattes de connexion.

La figure 3 montre en perspective une plaquette de support, au moyen de laquelle il est possible, comme il sera expliqué plus loin, de procéder à une mise en place approximative ou à un placement grossier du composant au cours d'une manipulation mécanique. Les baguettes (ou longerons) profilées < en saillie) fixées le long des bords de la plaquette sont disposées rectangulairement l'une par rapport à l'autre, de telle sorte qu'elles viennent se placer d'en bas entre les bords du boîtier et les coudes-des pattes de connexion, sous la face inférieure du composant. Lorsque ces pattes sont légèrement repliées à l'avance, il suffit d'une pression judicieusement orientée pour réaliser un ajustage ou une orientation approximative de ces pattes de connexion d'un tel composant.

La figure 4 illustre schématiquement en plan un premier mode de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre des procédé selon l'invention. Ce procédé est destiné à orienter, à déposer et à fixer de façon automatique et précise, selon un programme donné, des composants semiconducteurs du type susmentionné, co#ntenus chacun dans un boîtier plat comportant un repère codé, sur la face métallisée d'une plaque de circuit imprimé, avant l'opération proprement dite de soudage des pattes qui est destinée à réaliser simultanément les connexions électriques et la fixation mécanique de ces composants. Le plus souvent, les plaques de circuit imprimé de ce genre ont été préalablement équipées d'autres composants électriques et électroniques, déjà soudés (à la vague, par exemple).

Le dispositif représenté sur la figure 4, comporte une table de support horizontale 1 qui est surmontée d'une croix tournante K à trois branches L, M, et N, dont l'axe de rotation (vertical) est indiqué en 5. Grâce à des moyens d'actionnement appropriés (non représentés), cette croix K effectue, à chaque étape opératoire un mouvement de pivotement de 90 autour de l'axe 5, d'abord dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, puis dans le sens du mouvement de ces dernières et en ce faisant, pour coopérer de manière décrite plus loin, avec des postes fixes, montés sur la face supérieure de la table de support 1 et situés autour des points 15, 16 et 17. Le point 15 indique l'emplacement d'un plateau tournant 13 équipé d'un support à peignes 14.Le point 16 indique l'emplacement d'un poste de collage 4 qui, au moyen d'une bande synchronisée 2 avec le reste du dispositif et se déplaçant de droite à gauche, assure le transfert de rondelles adhésives 3.

La figure S, est une vue en coupe suivant la ligne A-B, montrant des détails de ce poste de collage 4. Les moyens d'entraî- nement de la -bande 2 sont classiques et ne sont ni représentés, ni décrits ici. On utilise, à cette fin, un appareil disponible dans le commerce.

Le point 17 indique l'emplacement d'un dispositif de centrage du composant et de redressement de ses pattes de fixation à l'aide de peignes et la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne C-D, qui montre des détails de ce poste à peigne 6.

Le troisième bras de la croix tournante K se déplace alternativement (en va-et-vient) entre les points 7 et 17, comme l'indique la flèche F à deux pointes. Le point 7 est situé à la verticale d'une plaque de circuit imprimé 8 disposée sur une table mobile dite XY 9, déplaçable selon deux coordonnées orthogonales, qui la maitient. Au rythme de la cadence des opérations, une nouvelle plaque de circuit imprimé 8 ou un nouvel emplacement pour composants de celle-ci, correctement orientée, est amenée de manière non indiquée (classique) au-dessous du point 7 pour y recevoir un composant.

Le premier poste 15 comprenant un plateau tournant qui porte un support à peignes 14, est précédé d'un poste de précentrage et de détection de l'orientation 12 du composant, lui-même précédé d'un poste de chargement 11. Au poste de chargement 11, un composant est prélevé d'un magasin ou conteneur à cassette, situé en haut d'une pile, par un dispositif d'extraction ou de préhension (non représenté) comprenant, par exemple, une ventouse et il est transporté dans la direction indiquée par la ligne en tirets T réunissant les points 10 et 15 vers le poste de précentrage et de détection de l'orientation 12 du composant. Quand un conteneur en forme de cassette est vide, il est enlevé par un autre manipulsateur classique (non représenté) et déposé dans un récipient à déchets.Le poste de précentrage et de détection 12 est équipée de moyens qui permettent d'identifier l'emplacement du repère de codage et la position (et l'orientation) initiale du composant déposé sur une surface libre et qui, le cas échéant, la rectifient à la cadence des opérations. En effet, elle est pourvue à la fois d'un dispositif à peignes et d'un support à bords saillants, appelé plateau récepteur, analogue à celui de la figure 3, qui préajustent approximativement- les pattes de connexion du composant, ainsi que d'un dispositif électro-mécanique ou opto-électronique de détection du repère d'orientation (codé) qui permet de reconnaître la position et l'orientation du composant et éventuellement de les corriger.Après cela, le composant est transféré sur le plateau tournant 13, qui peut faire tourner le composant qu'il a reçu jusqu'à 1800, selon la position du repère et un programme préétabli selon l'orientation finale que le composant doit prendre sur le circuit imprimé, avant de le tranférer aux moyens de préhension et de retention portés en bout du premier bras L de la croix tournante K. Ces moyens de préhension du premier bras L également appelés tête de transfert entrent en action au point 15.

Ils sont, par exemple agencés de manière analogue à la partie supérieure du dispositif représenté en coupe sur la figure 5, comportant la ventouse centrale 35 qui soulève le composant. Il est à noter que pour prendre le composant, la tête de transfert doit pouvoir effectuer, en outre, un mouvement en va-et-vient de haut en bas.

Par une rotation de 90 de la croix K et un abaissement consécutif de la tête de transfert que porte le premier bras L, le composant 37 est amené du poste 15 au poste de collage 16, où il est déposé dans la forme de centrage 39 de la figure 5.

La figure 5 illustrant en coupe un poste de collage 4, montre un premier support 44 qui contient en son intérieur une butée centrale 46 fixe, en forme de cylindre, entourée d'un anneau d'appui 45 verticalement mobile qui est supporté par des ressorts de compression 43 situés de part et d'autre de la butée 16. La bande de transport 42 sur laquelle reposent les rondelles adhésives 41, est avancée, à la cadence du travail, de droite à gauche (comme l'indique la flèche G). Le boîtier du composant 37 repose sur la forme de centrage 39 en prenant appui sur ses pattes de connexion 40.Dans ces conditions, lorsqu'unie tête de transfert 36 comportant une ventouse centrale 35, et montée au bout du second bras M de la croix K fait un mouvement vers le bas, elle appuie sur le support de centrage 39 qui est solidaire de l'anneau 45 de façon à ce que la face inférieure 38 du boîtier 37 arrive en contact avec une rondelle adhésive 41 reposant sur le haut de la butée 46. Alors la face supérieure de la rondelle adhésive 41 vient s'appliquer contre la face inférieure 38 du boîtier 37 et reste collée à celle-ci.

Après le collage de la rondelle 41, le boîtier du composant 37 est soulevé par la tête de transfert 36 comportant la ventouse 35 et s'éloigne de la partie inférieure 39-46 du poste de collage 4 par un mouvement vers le haut.

Un pivotement de 90D de la croix tournante K dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre, amène le boîtier 39 au-dessus de la partie inférieure du poste représenté de façon plus détaillée sur la figure 6. Par un mouvement descendant de la tête de transfert 36 située au bout du second bras M de la croix K et une désactivation consécutive de la ventouse 35, le boîtier -du composant; est déposé sur la partie inférieure 25-33 du poste à peigne 6, où il se trouve dans la position indiquée par le repère 24.

La figure 6 est une vue en coupe verticale (en élévation) d'un poste à peigne 6, relativement détaillée. Sa partie inférieure 24-33 comporte un second support de guidage creux 31, fixé à la face supérieure de la table de support 1. Il porte en son fond une plaquette de fond 30 et, fixé ou appuyé au milieu de celle-ci, un cylindre d'appui et de guidage creux 32 dont la face supérieure comprend une dépression centrale et dont le pourtour en saillie est destiné à porter celui de la face inférieure du boîtier en position 24.

La dépression centrale permet d'éviter le contact avec la rondelle adhésive 26. La partie intérieure du cylindre 32 constitue une chambre de pression 28 aboutissant en haut à un trou central débouchant au milieu de la cavité, dans lequel est inséré un éjecteur de secours 27 qui peut être actionné par un gaz sous pression injecté dans la chambre 28. Des ressorts 29 disposés de part et d'autre du cylindre d'appui et de guidage 32 portent par leurs sommets un anneau (ou cadre) 33 coulissant axialement le long de ce dernier et dont la face supérieure est munie sur chacun de ses bords de rangées de dents 25 en saillie verticale. L'anneau 33 forme avec les dents 25 qu'il porte, le peigne inférieur 33-25.

Ces dents 25 sont de section rectangulaire dans le sens horizontal et leurs parois verticales intérieures permettent de centrer le boîtier 24. Les espacements entre les dents 25 d'une rangée permettent de rectifier l'orientation des pattes de fixation sortant de ce dernier.

Le sommet de chacune des dents 25 comprend un rétrécissement vers le haut de façon à former une surface analogue à un toit à deux pentes, qui facilite le redressement ou Itécartement des pattes de connexion. Après que l'extrémité du second bras M de la croix K soit arrivée en position au point l7 au-dessus du poste de centrage à peigne 6, la tête de transfert 36 s'abaisse de façon à déposer le boîtier 24. qu'elle porte sur le bord du cylindre 32, les pattes de connexion passent alors dans l'espacement entre les dents 25 du peigne inférieur 25-33, qui les redressent en corrigeant leur orientation si elles ont été deviées ou repliées d'une façon quelconque au cours de la manipulation.Lorsque le boîtier 24 a été déposé et la ventouse aspirante 35 de la tête 36 a été déconnectée de la pompe à vide et mise à la pression atmosphérique, la tête 36 remonte et la croix tournante K repivote dans le sens des aiguilles d'une montre, de telle sorte que le second bras M retourne vers le poste de collage 6 (point 16) et le troisième bras N vers le poste à peigne ou de centrage et de redressement des pattes 6
Le troisième bras N porte à son extrémité libre la partie supérieure 18-23, dite tête de centrage, du poste à peigne 6 représentée en coupe sur la figure 6. Cette partie supérieure toute entière est portée au bout du troisième bras N par l'intermédiaire d'un dispositif de pivotement 18 de 900 (en angle droit) et elle comprend une partie interne comportant un cylindre 19 et une tige 20 de fixation dont les fonctions seront décrites plus loin.La tige de fixation 20 est entourée d'une chambre à vide 21 (en forme de cloche) qui est ouverte en bas et qui comporte en haut un trou obturé par cette tige 20. La partie interne 19-21 susmentionnée est entourée d'une partie externe 22-23 composée d'un support 22 portant, en saillie vers le bas, des rangées de dents 23 régulièrement espacées et disposées en regard des dents 25 de la partie inférieure 25-33, lorsque la partie supérieure 18-23 se trouve au-dessus de cette dernière. L'ensemble composé du support annulaire 23 et des rangées de dents de centrage 25 qu'il porte constitue le peigne supérieur 22-23.

Lorsque la tête de centrage 19-23 que constitue cette partie supérieure est déplacée vers le bas, par exemple au moyen d'un déplacement aixal de la croix tournante K, les dents supérieures 23 chassent les dents inférieures 25 d'entre les pattes de connexion du boîtier plat 24 et les y remplacent, en comprimant les ressorts 29 portant le peigne inférieur 25-33. Les quatre rangées des dents supérieures 23 procèdent alors au recentrage du boîtier 24 et à la rectification de l'orientation des pattes qui ne l'ont pas été auparavant, jusqu'à ce que le pourtour inférieur de la paroi latérale de la chambre à vide 21 entre én contact avec la face supérieure du boîtier 24. La chambre à vide 21 est alors connectée à une pompe à vide et elle forme une ventouse aspirante qui retient le boîtier 24 sur la partie supérieure. Le double ajustage successif de la position du boîtier 24 (centrage) et de l'orientation des pattes de connexion permet, à l'aide de moyens non représentés, de détecter l'existence de pattes de connexion dont l'orientation finale n'a pas pu être ajustée par le poste de centrage à peigne 6 et, par conséquent, de déclencher l'éjection du composant défectueux au rebut, d'une part,
en inhibant la mise sous vide de la chambre 21 et d'autre part, par le déclenchement de l'éjecteur de secours 27, par exemple, à l'aide d'une vanne (non représentée) faisant communiquer une source de gaz comprimé avec la chambre de pression 28 à travers une buse (non représentée).

Lorsqu'aucun défaut de centrage du boîtier et de l'orientation de ses pattes de connexion ne peut être constaté, la partie supérieure 18 à 23 se sépare de la partie inférieure 25 à 33 de la station de centrage 6, en retenant le boîtier 24 à l'aide de la ventouse (chambre à vide) 21, car elle est soulevé par le déplacement vertical de l'axe supportant la croix K (à l'aide d'un vérin). Lorqu'elle est arrivée en haut, la croix K recommence à pivoter de 900 dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui amène la tête de centrage à peigne 18-23 portée en bout du troisième bras N au-dessus de la plaque du circuit imprimé 8 portée par la table XY 9, jusqu'à l'emplacement désigné par le repère 7. Dès lors, il est possible de déposer le composant 24 orienté et positionné avec une grande précision sur l'endroit désiré de la plaque 8, en abaissant la croix K.

Dans la position basse de celle-ci, le boîtier contenant le composant 24 est poussé contre la plaque 8 à l'aide du cylindre de fixation 19 (qui peut être celui d'un autre vérin) et de la tige 20 qui est solidaire avec celui-ci. Sous la poussée de la tige 20, la face inférieure de la rondelle adhésive 26 dont la face opposée adhère au boîtier 24, est collée à la face supérieure de la plaque de circuit imprimé 8 de façon à les réunir ensemble à l'endroit centré autour du point portant le repère 7. La plaque 8 peut dès lors être déplacée et, éventuellement, transférée vers un poste de soudage classique (non représentée), dans lequel toutes les pattes de connexion sont respectivement simultanément soudées aux pistes correspondantes conductrices, préalablement-étamées.

Une nouvelle plaque de circuit imprimé 8 peut alors être placée sur la table XY 9, pour le dépôt d'un autre boîtier 24, dans la position précise, déterminée par la table YX 9. Cet autre boîtier 24
ayant subi toutes les opérations de détection de son orientation
initiale et de précentrage de réorientation de collage, et de centrage et de redressement et d'ajustage des pattes de connexion, est amené par la tete de centrage à peigne au-dessus de l'emplacement prévu du composant sur la plaque 8 pour y être ensuite collé par la rondelle 26.

Le dispositif décrit ci-dessus peut servir à équiper une plaque de circuit imprimé 8 de plusieurs circuits intégrés de types différents, contenus chacun dans un même type de boîtier (39-24) dit "FLATPAK". Dans ce cas, au poste de chargement Il, on présente les boîtiers dans un ordre déterminé et l'on fait déplacer la plaque 8 à l'aide de la table XY selon un programme préétabli en fonction de cet ordre, pour que chaque type de circuit intégré retrouve son emplacement propre, ce déplacement steffectuant alors, de pré %pence, pendant l'opération de centrage au cours de laquelle les trois bras de la croix tournante K sont tous au-dessus de îa table de support 1.

Dans un autre mode d'exécution du procédé suivant l'invention, il est prévu de remplacer l'opération de collage de la rondelle adhésive par un contrôle électronique automatique du fonctionnement du circuit intégré. Pour cela les pattes de connexion doivent être temporairement mises en- contact galvanique avec des contacts fixés sur un support diélectrique de sorte qu'ils soient isolés, l'un par rapport à l'autre. Ceci permet d'appliquer au circuit intégré des tensions d'alimentation et de test appropriés et de contrôler sa réponse selon des procédés de vérification classiques.Ce contrôle est, dans le mode d'éxécution possible du procédé modifié, de préférence, effectué postérieurement au passage des pattes de fixation dans un dispositif de centrage à peignes qui permet de les séparer, redresser ou rectifier leur orientation, afin que chacune
d'elles puisse être mise en contact le contact fixe approprié du poste
de contrôle.Dans le - dispositif de mise en oeuvre de ce procédé
modifié par l'adjonction de l'opération de contrôle, le poste de
collage peut être monté sur la table XY (9) pourvu que son fonctionnement reste synchronisé avec le fonctionnement du reste du dispositif, de façon à déposer sur l'emplacement (7) prévu pour recevoir un composant (37-24), une rondelle adhésive (3, 41 > 26) antérieurement à son dépôt ou au transfert de ce composant à la verticale de cet emplacement (7). La table XY (9) étant mobile et supportée par un bâti fixe (non représenté), le dispositif de collage escamotable peut etre monté sur ce dernier.

On remarquera ici que, dans les deux modes d'exécution du procédé (avec ou sans contrôle électronique de son fonctionnement), les opérations successives, notamment les déplacements de la table
XY (9) pour déposer respectivement plusieurs boîtiers sur divers emplacements de la plaque (8) du circuit imprimé, peuvent être exécutés selon des programmes préétablis, éventuellement pilotés par automate programmable ou ordinateur (non représentés).

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé de mise en place et de fixation automatique et librement programmable de composants semiconducteurs intégré, contenus chacun dans un boîtier plat d'où ressortent latéralement des pattes de connexion filiformes, parallèles, dont les extrémités sont disposées sensiblement dans le plan du fond du boîtier, sur celui des côtés d'une plaque de circuit imprimé (8) qui est muni de pistes conductrices dont certaines sont destinées à être respectivement ultérieurement réunis par soudage auxdites ex#trémités de pattes, ledit boîtier étant muni d'un repère indiquant son orientation, caractérisé par la succession suivante d'opérations consécutives:: (A) un boîtier extrait d'un magasin, du haut d'une pile de ceux-ci, est déposé sur un plateau d'un poste de précentrage et détection (12) muni de #moyens pour détecter le repère d'orientation initiale du boîtier (B) transfert du boîtier dont l'orientation initiale a été repérée vers un poste de réorientation, où il est déposé sur un plateau récepteur muni de peignes et de saillies en bordure (14) supporté par un plateau tournant (13) autour d'un axe, afin de le réorienter dans une orientation finale correspondant à celle qu'il doit prendre sur le circuit imprimé suivant la position détectée de-son repéré;; (C) transfert du boîtier réorienté à l'aide d'une tête de transfert comprenant une ventouse, à un poste de centrage du boîtier et de redressement de ses pattes de connexion (6) comprenant un cylindre d'appui fixe (32) et un jeu de peignes inférieur < 33-25) qui l'entoure, supporté par des ressorts (29) de façon axialement mobile par rapport au cylindre (32), ce jeu de peignes (33-25) étant muni de rangées de dents (25) en saillie vers le haut qui assurent simultanément le centrage du boîtier et le redressement et l'ajustement de l'orientation finale des pattes de fixation ~ (D) reprise du boîtier ainsi centré par une tête de centrage mobile verticalement et horizontalement en va-et-vient entre une première position au dessus du poste de centrage (6) à peignes et une seconde position au-dessus d'un emplacement déterminé (7) de la plaque de circuits imprimés (8), portée par une table mobile en deux directions orthogonales, dite "XY", (9) pour pouvoir être positionné de manière préprogrammée, la tête de centrage (19-23) comprenant une ventouse (21) de préhension, une tige centrale (20) et, entourant la ventouse (21) un jeu de peignes supérieur (22-23), également muni de rangées de dents (23) analogues à celles du jeu de peignes inférieur (33-25), qui repoussent les dents (25) de ce dernier, lors de l'abaissement de la tête de centrage (i9-23) jusqu'à ce que l'embouchure de la ventouse (21) s'applique contre la face supérieure du boîtier; (E) mise en position de la plaque de circuit imprimé (8) de façon à placer un emplacement approprié (7) pour un boîtier sous la seconde position de la tête de centrage (19-23), au moyen de la table XY (9);; et (F) après relèvement de la tête de centrage (19-23) au-dessus de sa première position, transfert du boîtier par cette tête (19-23) dans-sa seconde position et dépôt du boîtier sur l'emplacement approprié (7) successivement par l'abaissement de la tête (19-23) jusqu'à l'arrivée en butée contre la face supérieure de la plaque (8), par une poussée verticale exercée sur le boîtier par la tige (20) et par la désactivation de la ventouse (21), les mouvements des têtes de transfert et de centrage étant synchronisés.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, entre l'opération (B) de réorientation et l'opération (C) de centrage du -bottier et de redressement de ses pattes, est insérée une opération de collage d'une rondelle adhésive à double face (3, 41, 26) sur la face inférieure du boîtier, le transfert entre le poste de réorientation (13-14) et le poste de collage (4) étant effectué au moyen d'une première tête de transfert à ventouse et celui entre le poste de collage (4) et le poste de centrage et de redressement (6) étant effectué au moyen d'une seconde tête de transfert (36-35) à ventouse (35), les déplacements verticaux et horizontaux des deux têtes de transfert et de la tête de centrage (19-23) étant respecti vement synchronisés entre eux, ainsi qu'avec ceux d'une bande porteuse (2, 42) portant sur sa face supérieure des rondelles adhésives (3, 41, 26)s ces dernières permettant. de fixer les boîtiers sur l'emplacement (7) de la plaque (8) avant le transfert de celles-ci vers un poste de soudage.

3. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, entre l'opération (E) de la plaque de circuit imprimé (8) par la table

XY (9) et l'opération de dépôt du boîtier sur celle-ci par la tête de centrage, est insérée une opération de collage d'une rondelle adhésive à double face sur cette plaque (8), de manière sensiblement centré par rapport à l'emplacement futurs approprié (7) du boîtier qui y sera déposé9 le poste de collage étant alors porté par le support fixe de la table XY (9).

4. Procédé suivant la revendication 35 caractérisé en ce que, entre les opérations de réorientation (B) et de dépôt (F) du boîtier sur la plaque gus), il comprend une opération de contrôle automatique du fonctionnement du circuit intégré tout entier qu'il continent, sur un poste de contrôle comprenant des contacts isolés qui sont respectivement temporairement mis en contact galvanique avec les pattes de connexion, les transferts du boîtier du poste précédent vers le poste de contrôle et de celui-ci vers le poste suivant étant respectivement effectués à l'aide de deux têtes munies de ventouses, dont les déplacements horizontaux et verticaux sont synchronisés.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de contrôle est effectuée entre les opérations de réorientation (B) et de centrage et redressement des pattes.

6. Procédé suivant la revendication 4, caractéiisé en ce que l'opération de contrôle est effectuée entre les opérations de centrage et redressement (C, D) et de dépôt (F) du boîtier sur la plaque.

(8).

7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boîtiers sont respectivement stockés dans des magasins en forme de cassettes qui sont empilés par superposition dans un poste de chargement (11) qui coopère, d'une part, avec un premier dispositif de préhension assurant le transfert entre le magasin se trouvant en haut de la pile et le poste de précentrage et de détection de son orientation initiale (12) par la position du repère et d'autre part, avec un second dispositif de préhension assurant l'évacuation du magasin ainsi vidé du haut de la pile.

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poste de centrage du boîtier (6) assure, en outre, la détection des défauts mécaniques des pattes de connexion qui en sortent et ltéjection des composants défectueux ainsi détectés, au rebut.

9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le poste de contrôle du fonctionnement du circuit assure, en outre, l'éjection des boîtiers défectueux au rebut.

10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une table de support (1) horizontale fixe, surmontée d'une croix tournante (K) équipé de trois bras (L, M, N), disposés en angle droit l'un par rapport à l'autreS leur jonction étant montée sur un axe vertical (5) pivotable horizontalement pour effectuer un deplacement en va-et-vient de 900 entre une première et une seconde position, l'extrémité du premier bras (L) portant une première tête de transfert équipée d'une ventouse centrale coopérant, dans la première position de la croix (K), avec un poste de réorientation (13, 44) qui comprend un plateau tournant (13) surmonté d'un plateau-récepteur à peignes (14) et dans la seconde position de cette croix (K), avec un second poste (4) pouvant assurer soit le collage d'une rondelle adhésive (3) sur la face inférieure du boîtier, soit le contrôle du fonctionnement du circuit intégré, l'extrémité du second bras (M) portant une seconde tête de transfert (35, 36) également munie d'une ventouse centrale (35), coopérant, dans la première position, avec le second poste (4) et dans la seconde position, avec un troisième poste (6) assurant le centrage du boîtier (24) et le redressement de ses pattes de connexion à l'aide d'un jeu de peignes (25, 33) inférieur supporté de façon mobile verticalement au moyen de ressorts (29), l'extrémité du troisième bras (N) portant une tête de centrage (19-23) munie d'une autre ventouse (21) et d'un jeu de peignes (22, 23) supérieur et coopérant, dans sa première position, avec le poste de centrage et de redressement (6) en vue de reprendre le boîtier en chassant les dents (25) des peignes inférieurs à l'aide de celles (23) des peignes supérieurs et en assujettissant le boîtier au moyen de la ventouse (21), et dans sa seconde position, avec la plaque de circuit imprimé (8) qui est supportée au moyen d'une table mobile en deux directions orthogonales XY (9) permettant d'amener un emplacement de circuit intégré (7) à la verticale de la tête de centrage (19--23) qui assure le dépôt du boîtier sur cet emplacement, les déplacements en sens vertical des têtes étant assurés au moyen d'au moins un vérin.

11. #Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en -ce que, lorsque le second poste (ld) assure le contrôle du fonctionnement du circuit intégré, un poste de collage est monté sur le support fixe de la table XY (9) et agencé de façon à fixer une rondelle adhésive sur la face supérieure de la plaque du circuit imprimé (8), postérieurement à son positionnement par rapport à la seconde position de la tête de centrage (19-23) Rt antérieurement au pivotement de la croix (K) pour amener celle-ci dans celle-là.

12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la tête de centrage (19-23) comporte en outre, un poussoir (22) disposé dans son axe et axialement mobile, qui est actionné lorsqu'elle entre en contact avec la face supérieure de la plaque (8) dans sa seconde position, afin d'y fixer le boîtier par collage au moyen de la rondelle adhésive portée soit par la plaque (8), soit par le boîtier.

13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un poste de chargement (11), où sont stockés des boîtiers contenus chacun dans un magasin en forme de cassette, ces magasins y étant empilés ; un premier moyen de préhension extrayant du magasin situé en haut de la pile un boîtier pour le déposer sur un plateau récepteur d'un poste de précentrage et de détection de l'orientation initiale du boîtier (12) à l'aide du repère dont il est muni ; et un second moyen de préhension éjectant les magasins vides.

14. Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le plateau tournant (13) du poste de réorientation (13, 14) est entraîné en rotation postérieurement au dépôt d'un boîtier en provenance du poste de précentrage et détection (12) d'un angle pouvant aller jusqu'à 1800, en foncton de la différence entre l'orientation initiale détectée et l'orientation finale désirée sur la plaque de circuit imprimé (8).

15. Dispositif suivant les revendications 13 et 14, caractérisé en ce que les plateaux récepteurs (14) respectifs des postes de précentrage et détection (12) et de réorientation (13, 14) sont munis de saillies vers le haut, bordant latéralement le boîtier et de largeur inférieure à la distance entre les parois latérales de celui-ci et l'endroit du double pliage de ses pattes de fixation en sens inverse, qui permet de déporter leurs extrémités au niveau du fond du boîtier.

16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la commande, la synchronisation et le contrôle de toutes les opérations nécessaires à ltexécution du procédé aide du dispositif, sont assurés à l'aide d'un ou plusieurs calculateurs, automates programmables ou ordinateurs de pilotage du procédé, de façon à constituer ensemble un appareil entièrement automatique.

17. Appareil de mise en place et de fixation automatique et programmable de composants semi-conducteurs contenus dans des boîtiers plats, dits du type "flat-pack", sur des plaques de circuits imprimés, mettant en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 et/ou comprenant un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 16.