WO1991004212A1 - Embout pour corps de pipette a vide notamment - Google Patents

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Franck Vaissiere
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Definitions

  • the invention relates to the gripping of flat substrates, mainly for the manipulation of integrated circuits during assembly in packages.
  • this type of manipulation is carried out in a unitary manner. Such operations can be carried out automatically or manually using in particular vacuum pipettes.
  • the miniaturization of the substrates which can vary from a few hundredths of mm2 to a few cm2.
  • the problem which the invention proposes to solve is to be able to easily deposit the substrate gripped by the nozzle, whatever its dimensions, by simply acting on the circuit for controlling the opening and closing of the vacuum.
  • the tip for the vacuum pipette body has means capable of automatically ejecting the gripped substrate when the vacuum is cut, said means being shaped to act by gravity in combination with at least one suction and vacuum circuit.
  • the problem posed is solved in that the means are constituted by a threadlike element of the needle type subject to a member mounted with the ability to move in a chamber, in communication with the vacuum, and capable of ensuring, by gravity, the overflow of the needle relative to a gripping area of the substrate, when the vacuum is cut.
  • the substrate to the action of the ejection member, the chamber receiving the needle and its pushing member is in communication by by means of a hole calibrated with the outside to create an air intake capable of ensuring that said member is held in the high position when the nozzle is subjected to the action of vacuum, which corresponds to the withdrawal of the needle to grip the substrate at the level of the grip zone.
  • the member for moving the needle has arrangements cooperating in the low position with the calibrated hole, to ensure better thrust of said member under the action of vacuum.
  • the member for moving the needle is a cylindrical counterweight acting as a piston.
  • the problem posed is solved in that the chamber, receiving the needle and its displacement weight, is formed by the bore of a cylindrical part in combination with a part of the endpiece, arranged concentrically with said part which has an overflow, a coaxial reach of reduced diameter and the free end of which constitutes the gripping zone.
  • the body of the nozzle is coupled with a determined angular position to a connection element able to cooperate with the pipette body.
  • Figure 1 is a perspective view of a nozzle according to the invention coupled to a vacuum pipette.
  • Figure 2 is a larger scale a longitudinal sectional view of the nozzle in the rest position corresponding to the ejection of the gripped substrate.
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2 in the operating position corresponding to the gripping of the substrate.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line (4-4) of Figure 6.
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line (5-5) of Figure 6.
  • FIG. 6 is a partial view in longitudinal section considered along the line (6-6) of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a partial view in longitudinal section considered along the line (7-7) of FIG. 5.
  • FIG. 1 Illustrated in Figure 1, a non-limiting embodiment of a pipette body (P) one end of which is shaped to be connected to a vacuum network, while the other end is shaped to receive, d 'In a sealed manner, the tip according to the invention, designated in. its entire part (E).
  • P pipette body
  • E the tip according to the invention
  • the body of the end piece (l) is coupled with a determined angular position () to a connection element (2) capable of cooperating in a removable manner or not with the body of pipette (P).
  • the free end of the end piece (l) receives axially a cylindrical part (3) which has a coaxial surface (3a) of reduced diameter by constituting a gripping zone.
  • the body (1) of the endpiece and the part (3) respectively have a coaxial bore (la) and (3b) in communication with the vacuum network via a bore (2a) of the element connection (2).
  • the bores (la) and (3b) delimit in combination a chamber (6).
  • the end piece (1) receives, in combination with the part (3), means capable of ensuring by gravity, in combination with a suction and vacuum circuit, the ejection of the substrate gripped by the gripping zone ( 3a) of said tip, when the vacuum is cut.
  • the ejection means are constituted by a threadlike element of the needle type (4), secured to a member (5) in the form of a counterweight.
  • the counterweight (5) is mounted with the ability to move in the chamber (6) in communication with the vacuum network via the bore (la) of the end piece (1).
  • This flyweight (5) which acts as a piston, is determined to ensure by gravity, the overflow of the needle (4), relative to the gripping area (3a) when the vacuum is cut.
  • the chamber (6) is in communication via a calibrated hole (3c) with the outside to create an air intake.
  • the hole (3c) opens into a lumen (lb) of the body (1) " itself in communication with the outside.
  • the air intake thus created has the effect of ensuring that the counterweight (5) is maintained in the high position, when the nozzle is subjected to the action of vacuum, which corresponds to the withdrawal of the needle (4). ), to grasp the substrate (S) at the level of the grip zone (3a) ( Figure 3). In the high position of the counterweight (5), the latter bears opposite its end receiving the needle (4), on a seat (6a).
  • the counterweight (5) has two opposite flats (5a) or other arrangements, to create a free passage between the chamber (6) and the bore (la), so as not to interrupt the vacuum ( Figures 5 and 6).
  • the chamber (6) is also in communication with the outside by means of the calibrated hole (3c) so as to subject the counterweight to the action of the vacuum, as will be indicated in the following description.
  • the counterweight has arrangements in the form, for example, of a groove (5b) cooperating in the low position, with the calibrated hole (3c) to ensure better thrust of said counterweight (5) under the action of the vacuum.
  • the weight is positioned automatically by gravity, pressing on the lower seat (6b) of the chamber (6). In this position, the needle (4) protrudes very slightly from the gripping area (3a). The nozzle is subjected to atmospheric pressure.
  • the vacuum network is not interrupted and creates a suction at the level of the grip zone (3a) making it possible to maintain the substrate (S).
  • the nozzle being subjected to the action of vacuum, it suffices to approach the area (3a) at the level of the substrate to ensure its grip.
  • the depression at the end piece is such that the substrate is sucked in by the end piece and comes into the closed position of the gripping area (3a).
  • the air intake (3c) constituting a calibrated leak ensures on the one hand, a sufficient suction force for the maintenance of the substrate by the gripping zone and, on the other hand, a sufficient pushing force for the maintenance in the high position of the counterweight (5) against its seat (6a).
  • the calibrated air leak (3c) instantly returns the entire nozzle to atmospheric pressure.
  • the counterweight no longer being subjected to a suction force, can fall by gravity to the bottom of its housing (6b).
  • the needle (4) protrudes a few tenths of a millimeter from the gripping area to repel the substrate (S) ( Figure 2).
  • the flyweight (5) and its needle (4) can be executed in metal or organic materials.

Abstract

L'embout pour corps de pipette à vide notamment est remarquable en ce qu'il présente des moyens (4-5) aptes à assurer automatiquement l'éjection du substrat saisi lorsque le vide est coupé.

Description

Embout pour corps de pipette à vide notamment.
Plus particulièrement, l'invention concerne la préhension de substrats plans, principalement pour la manipulation de circuits intégrés lors de l'assemblage en boitiers.
Généralement, ce type de manipulations s'effectue d'une manière unitaire. De telles opérations peuvent être effectuées automatiquement ou manuellement au moyen notamment de pipettes à vide.
Des problèmes importants de préhension apparaissent compte-tenu notamment :
- de la miniaturisation des substrats qui peuvent varier de quelques centièmes de mm2 à quelques cm2.
- d'une éventuelle adsorption physico-chimique du substrat sur l'embout de préhension. de l'éventuel phénomène d'électrostatique au niveau du substrat ou de l'embout. - de la contamination souvent générée par les matériaux tendres tels que le silicone, le caoutchouc, le néoprène qui peuvent être chargés de poudre de carbone pouvant s'abraser.
- de la nécessité d'avoir plusieurs embouts en fonction de la taille des substrats.
Compte-tenu du problème de contamination et de la miniaturisation du produit à manipuler et de l'endroit où il doit être déposé, il n'est pas envisageable de procéder par une intervention manuelle directe sur le produit.
On a proposé des solutions permettant d'éjecter le substrat ou circuit intégré, lorsque ce dernier a tendance à rester coller à la zone de préhension de l'embout. On peut citer par exemple, le brevet DE 3217272 qui enseigne un appareil de manipulation des circuits intégrés, du type pipette, équipé de moyens permettant l'éjection desdits circuits intégrés. Dans ce but, la pipette d'aspiration est équipée d'un éjecteur tubulaire dont la commande s'effectue par différentes bagues spéciales. Il en résulte une solution relativement complexe, et une manipulation peu aisée.
Le problème que se propose de résoudre l'invention est de pouvoir déposer facilement le substrat saisi par l'embout, quelles que soient ses dimensions, en agissant simplement sur le circuit de commande d'ouverture et de fermeture du vide.
Un tel problème est résolu en ce que l'embout pour corps de pipette à vide présente des moyens aptes à assurer automatiquement l'éjection du substrat saisi lorsque le vide est coupé, lesdits moyens étant conformés pour agir par gravité en combinaison avec au moins un circuit d'aspiration et de dépression.
Avantageusement, le problème posé est résolu en ce que les moyens sont constitués par un élément filiforme du type aiguille assujetti à un organe monté avec capacité de déplacement dans une chambre, en communication avec le vide, et apte à assurer, par gravité, le débordement de l'aiguille par rapport à une zone de préhension du substrat, lorsque le vide est coupé.
Pour résoudre le problème posé de ne pas soumettre avant l'opération de préhension en tant que telle, le substrat, à l'action de l'organe d'éjection, la chambre recevant l'aiguille et son organe de poussée est en communication par l'intermédiaire d'un trou calibré avec l'extérieur pour- créer une prise d'air apte à assurer le maintien en position haute dudit organe lorsque l'embout est soumis à l'action du vide, ce qui correspond au retrait de l'aiguille pour saisir le substrat au niveau de la zone de préhension.
Avantageusement, l'organe de déplacement de l'aiguille présente des agencements coopérant en position basse avec le trou calibré, pour assurer une meilleure poussée dudit organe sous l'action du vide.
Pour résoudre le problème posé d'assurer d'une manière sûre et efficace, la préhension du substrat sous l'action du vide, en position haute de l'organe et de l'aiguille, ce dernier prend appui à l'une des extrémités de la chambre formant siège en communication avec le circuit du vide, la partie dudit organe en appui contre le siège étant agencée pour créer un passage de manière à ne pas interrompre le vide, ladite chambre étant par ailleurs, en communication avec l'extérieur au moyen du trou calibré.
En position basse de l'organe et de l'aiguille correspondant au débordement de l'aiguille de la zone de préhension, ledit organe prend appui à l'autre extrémité de la chambre formant siège, en communication avec la zone de préhension, le trou calibré étant obturé par l'organe.
Avantageusement, l'organe de déplacement de l'aiguille est une masselotte cylindrique faisant office de piston.
Suivant une autre caractéristique, le problème posé est résolu en ce que la chambre, recevant l'aiguille et sa masselotte de déplacement, est formée par l'alésage d'une pièce cylindrique en combinaison avec une partie de l'embout, disposé concentriquement à ladite pièce qui présente en débordement, une portée coaxiale de diamètre réduit et dont l'extrémité libre constitue la zone de préhension. Avantageusement, le corps de l'embout est accouplé avec une position angulaire déterminée à un élément de raccordement apte à coopérer avec le corps de pipette.
L'invention est exposée ci-après, plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective d'un embout selon l'invention accouplé à une pipette à vide.
La figure 2 est à une échelle plus importante une vue en coupe longitudinale de l'embout en position de repos correspondant à l'éjection du substrat saisi.
La figure 3 est une vue semblable à la figure 2 en position de fonctionnement correspondant à la préhension du substrat.
La figure 4 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne (4-4) de la figure 6.
La figure 5 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne (5-5) de la figure 6.
La figure 6 est une vue partielle en coupe longitudinale considérée selon la ligne (6-6) de la figure 4.
La figure 7 est une vue partielle en coupe longitudinale considérée selon la ligne (7-7) de la figure 5.
On a illustré figure 1, une forme de réalisation nullement limitative d'un corps de pipette (P) dont l'une des extrémités est conformée pour être reliée à un réseau de vide, tandis que l'autre extrémité est conformée pour recevoir, d'une manière étanche, l'embout selon l'invention, désigné dans .son ensemble part (E).
Dans la forme de réalisation illustrée, le corps de l'embout (l) est accouplé avec une position angulaire déterminée ( ) à un élément de raccordement (2) apte à coopérer d'une manière démontable ou non avec le corps de pipette (P). L'extrémité libre de l'embout (l) reçoit axialement une pièce cylindrique (3) qui présente une portée coaxiale (3a) de diamètre réduit en constituant une zone de préhension. Le corps (1) de l'embout et la pièce (3) présentent respectivement, un alésage coaxial (la) et (3b) en communication avec le réseau du vide par l'intermédiaire d'un alésage (2a) de l'élément de raccordement (2). Les alésages (la) et (3b) délimitent en combinaison une chambre (6).
Ainsi défini, l'embout (1) reçoit en combinaison avec la pièce (3) des moyens aptes à assurer par gravité, en combinaison avec un circuit d'aspiration et de dépression, l'éjection du substrat saisi par la zone de préhension (3a) dudit embout, lorsque le vide est coupé. Comme le montrent les figures 2 et 3, les moyens d'éjection sont constitués par un élément filiforme du type aiguille (4), assujetti à un organe (5) sous forme de masselotte.
La masselotte (5) est montée avec capacité de déplacement dans la chambre (6) en communication avec le réseau de vide par l'intermédiaire de l'alésage (la) de l'embout (1). Cette masselotte (5) qui fait office de piston, est déterminée pour assurer par la gravité, le débordement de l'aiguille (4), par rapport à la zone de préhension (3a) lorsque le vide est coupé.
Suivant une autre caractéristique, la chambre (6) est en communication par l'intermédiaire d'un trou calibré (3c) avec l'extérieur pour créer une prise d'air. Par exemple, le trou (3c) débouche dans une lumière (lb) du corps (1)» elle même en communication avec l'extérieur. La prise d'air ainsi créée à pour effet d'assurer le maintien en position haute- de la masselotte (5), lorsque l'embout est soumis à l'action du vide, ce qui correspond au retrait de l'aiguille (4), pour saisir le substrat (S) au niveau de la zone de préhension (3a) (figure 3). En position haute de la masselotte (5), cette dernière prend appui à l'opposé de son extrémité recevant l'aiguille (4), sur un siège (6a). A ce niveau, la masselotte (5) présente deux méplats opposés (5a) ou autres agencements, pour créer un passage libre entre la chambre (6) et l'alésage (la), de manière à ne pas interrompre le vide (figures 5 et 6). Dans cette position, la chambre (6) est également en communication avec l'extérieur au moyen du trou calibré (3c) de manière à soumettre la masselotte à l'action du vide, comme il sera indiqué dans la suite de la description.
Inversement, en position basse de la masselotte (5), ce qui correspond au débordement de l'aiguille (4) lorsque le vide est coupé (figure 2), l'extrémité correspondante de la masselotte prend appui à l'autre extrémité de la chambre (6) en communication avec l'alésage (3a) de la zone de préhension (3). Dans cette position, le trou calibré (3c) est obturé par la masselotte (5).
Avantageusement, la masselotte présente des agencements sous forme par exemple d'une gorge (5b) coopérant en position basse, avec le trou calibré (3c) pour assurer une meilleure poussée de ladite masselotte (5) sous l'action du vide.
Il convient d'analyser le fonctionnement de l'embout selon l'invention pour la préhension ou la manipulation du substrat (S).
Lorsque l'ensemble de la pipette et par conséquent son embout ne sont pas soumis à l'action du vide, la masselotte est positionnée automatiquement par gravité, en appui sur le siège inférieur (6b) de la chambre (6). Dans cette position, l'aiguille (4) déborde très légèrement de la zone de préhension (3a). L'embout est soumis à la pression atmosphérique.
Lorsque l'ensemble de la pipette (P) est soumis à l'action du vide, ce dernier, par l'intermédiaire notamment de l'élément de raccordement (2) est transmis à l'ensemble de l'embout (1-3). Dans ces conditions, la masselotte (5) est aspirée et vient se positionner en appui sur son siège (6a). Dans cette position, l'aiguille (4) est en retrait de la zone de préhension (3a). L'aspiration créée par le vide au niveau de la zone de préhension (3a) en combinaison avec la prise d'air (3c), est déterminée pour créer une force de poussée (F) assurant le maintien de l'ensemble de la masselotte (5) et de son aiguille (4) en position haute contre le siège (6a) (figures 3, 6, 7).
Comme indiqué précédemment, compte-tenu des agencements (5a) de la masselotte, le réseau de vide n'est pas interrompu et crée une aspiration au niveau de la zone de préhension (3a) permettant de maintenir le substrat (S). L'embout étant soumis à l'action du vide, il suffit d'approcher la zone (3a) au niveau du substrat pour assurer sa préhension. La dépression, au niveau de l'embout est telle que le substrat est aspiré par l'embout et vient en position d'obturation de la zone de préhension (3a).
La prise d'air (3c) constituant une fuite calibrée, assure d'une part, une force d'aspiration suffisante pour le maintien de substrat par la zone de préhension et, d'autre part, une force de poussée suffisante pour le maintien en position haute de la masselotte (5) contre son siège (6a).
Pour assurer la dépose de substrat, il suffit de couper le vide pour ne plus soumettre l'embout à son action. Dès la fermeture du vide, la fuite d'air calibrée (3c) remet instantanément à la pression atmosphérique, l'ensemble de l'embout. Dans ces conditions, la masselotte n'étant plus soumis à une force d'aspiration, peut retomber par gravité au fond de son logement (6b). Dans cette position, l'aiguille (4) déborde de quelques dixièmes de milimètres de la zone de préhension pour repousser le substrat (S) (figure 2). A noter que la masselotte (5) et son aiguille (4) peuvent être xécutées en métal ou matériaux organiques.
Les avantages ressortent bien de la description.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
-1- Embout pour corps de pipette à vide notamment, caractérisé en ce qu'il présente des moyens (4-5) aptes à assurer automatiquement l'éjection du substrat saisi lorsque le vide est coupé, lesdits moyens étant conformés pour agir par gravité en combinaison avec au moins un circuit d'aspiration et de dépression.
-2- Embout selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont constitués par un élément filiforme du type aiguille (4) assujetti à un organe (5) monté avec capacité de déplacement dans une chambre (6) en communication avec le vide, et apte à assurer, par gravité, le débordement de l'aiguille (4) par rapport à une zone de préhension (3a) du substrat, lorsque le vide est coupé.
-3- Embout selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre (6) recevant l'aiguille (4) et son organe de poussée (5) est en communication par l'intermédiaire d'un trou calibré (3c) avec l'extérieur pour créer une prise d'air apte à assurer le maintien en position haute dudit organe (5) lorsque l'embout est soumis à l'action du vide, ce qui correspond au retrait de l'aiguille (4) pour saisir le substrat au niveau de la zone de préhension (3a).
-4- Embout selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'en position haute de l'organe (5) et de l'aiguille (4), ce dernier prend appui à l'une des extrémités de la chambre (6) formant siège (6a) en communication avec le circuit du vide, la partie dudit organe (5) en appui contre le siège (6a) étant agencée pour créer un passage de manière à ne pas interrompre le vide, ladite chambre étant par ailleurs, en communication avec l'extérieur au moyen du trou (3c) calibré. -5- Embout selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce qu'en position basse de l'organe (5) et de l'aiguille (4) correspondant au débordement de l'aiguille
(4) de la zone de préhension (3a), ledit organe (5) prend - appui à l'autre extrémité de la chambre (6) formant siège
(6b), en communication avec la zone de préhension, le trou calibré (3c) étant obturé par l'organe (5).
-6- Embout selon la revendication 5, caractérisé en ce que
-j^O l'organe (5) de déplacement de l'aiguille (4) présente des agencements (5b) coopérant en position basse avec le trou calibré (3c), pour assurer une meilleure poussée dudit organe
(5) sous l'action du vide.
5 -7- Embout selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'organe de déplacement (5) de l'aiguille (4) est une masselotte cylindrique faisant office de piston.
20 "8- Embout selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (6) recevant l'aiguille et sa masselotte de déplacement est formée par l'alésage d'une pièce cylindrique (3) en combinaison avec une partie de l'embout, disposé concentriquement à ladite pièce (3) qui présente en
25 débordement, une portée coaxiale de diamètre réduit et dont l'extrémité libre constitue la zone de préhension (3a).
-9- Embout selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps de l'embout (l) est accouplé avec une position 30 angulaire déterminée à un élément de raccordement (2) apte à coopérer avec le corps de pipette.
35
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