Dispositif d'entraînement de bande permettant le conditionnement de composants électroniques, dispositif et méthode de mise en bande de composants électroniques
La présente invention concerne un dispositif d'entraînement de bande permettant le conditionnement de composants électroniques ainsi qu'un dispositif et une méthode de mise en bande de composants électroniques particulièrement adaptés à la mise en bande de composants électroniques de très petite taille.
Il existe plusieurs types de conditionnement pour les composants électroniques. La mise en bande, par exemple, est fréquemment utilisée pour les composants délicats. Selon cette méthode, les composants sont placés dans une bande antistatique généralement semi-rigide comportant par exemple sur sa longueur une rangée de pochettes, ou alvéoles, régulièrement espacées. Un composant électronique est déposé dans chaque alvéole, généralement selon une orientation précise, puis la surface supérieure de la bande est recouverte d'un film plastique, par exemple collé ou soudé à chaud sur sa surface supérieure. Les composants sont ainsi maintenus individuellement en position dans leur alvéole et sont protégés mécaniquement par la rigidité de la bande.
Les alvéoles sont généralement alignées sur un côté de la bande, l'autre côté étant perforé d'une série de trous, également régulièrement espacés, servant à l'entraînement de la bande lorsqu'elle est introduite sur les équipements de conditionnement et/ou de traitement des composants. La forme, les dimensions et l'espacement des trous d'entraînement sont régis par des normes garantissant une certaine compatibilité entre les bandes et les différents équipements.
Sur les équipements de conditionnement et/ou de traitement des composants électroniques de l'art antérieur, l'entraînement de la bande se fait généralement à l'aide d'une roue équipée sur sa périphérie de dents rigides dont la forme, les dimensions et l'espacement sont adaptés à ceux des trous d'entraînement. Un premier trou d'entraînement est glissé autour
d'une première dent de la roue qui est ensuite tournée, entraînant la bande alvéolée dans son mouvement. Les dents de la roue s'insèrent ensuite les unes après les autres dans les trous d'entraînement successifs, provoquant le défilement de la bande qui est généralement guidée par un ensemble de roues et de glissières. Les mouvements de la roue d'entraînement sont généralement indexés de façon à ce qu'à chaque pas la bande soit avancée d'une distance équivalente à l'écartement entre deux alvéoles. Ainsi, un nouveau composant électronique peut être déposé ou prélevé à chaque pas de la bande alvéolée.
Ces mécanismes d'entraînement par roue dentée comportent cependant d'importantes limitations, en particulier pour l'entraînement de bandes alvéolées destinées au conditionnement de très petits composants. Les normes tolèrent en effet une certaine erreur sur les dimensions des trous d'entraînement. Les dents de la roue doivent par conséquent être dimensionnées de manière à pouvoir s'insérer entièrement dans les plus petits trous d'entraînement admissibles selon la norme afin d'éviter l'endommagement et/ou le blocage de la bande. La majorité des trous sont ainsi plus grands que les dents qui les entraînent. Il en résulte une imprécision dans le centrage des trous d'entraînement autour des dents, et par conséquent du positionnement de la bande alvéolée, qui est de l'ordre de grandeur des tolérances admises par les normes sur les dimensions des trous d'entraînement.
Or, dans le cas de petits composants, en particulier dans le cas de composants submillimétriques, c'est-à-dire de composants dont une dimension au moins du boîtier est inférieure à un millimètre, la distance entre le composant et la paroi intérieure de l'alvéole dans lequel il se trouve est souvent inférieure à ces tolérances. La précision avec laquelle la bande doit être positionnée pour garantir une dépose correcte du composant dans son alvéole est ainsi supérieure à la précision maximale pouvant être obtenue par l'entraînement de la bande à l'aide de roues dentées, rendant de tels mécanismes d'entraînement peu efficaces, voire inutilisables, pour la mise en bande automatique de très petits composants.
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'entraînement pour bandes alvéolées plus précis que les dispositifs d'entraînement de l'art antérieur.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif d'entraînement, un dispositif de mise en bande et une méthode d'entraînement permettant la mise en bande automatique de très petits composants électroniques.
Ces buts sont atteints par un dispositif d'entraînement, un dispositif de mise en bandes et une méthode d'entraînement possédant les caractéristiques des revendications indépendantes respectives, des variantes avantageuses étant données par les revendications dépendantes.
Ces buts sont atteints en particulier par un dispositif pour l'entraînement d'une bande permettant le conditionnement de composants électroniques sur au moins une rangée de positions définie le long de axe longitudinal, comprenant un mécanisme d'engagement de la bande et un actuateur permettant le déplacement du mécanisme d'engagement, l'actuateur étant un actuateur linéaire. Ces buts sont également atteints en particulier par un dispositif pour la mise en bande de composants comprenant un tel dispositif d'entraînement et par une méthode pour l'entraînement d'une bande permettant le conditionnement de composants électroniques sur au moins une rangée de positions définie le long de axe longitudinal, comprenant les étapes suivantes: engagement de la bande à l'aide d'un dispositif d'engagement, déplacement linéaire du dispositif d'engagement d'un nombre déterminé de pas, désengagement de la bande par le dispositif d'engagement, retour du dispositif d'engagement à son emplacement de départ, répétition des étapes précédentes.
L'entraînement de la bande par des mouvements linéaires permet l'utilisation de dispositifs d'engagement offrant une précision optimale dans le positionnement de la bande. Il est alors possible de
construire des dispositifs de mise en bande permettant la mise en bande de très petits composants, en particulier de composants submillimétriques.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description d'une version préférentielle illustrée par les figures 1 à 4 où:
la figure 1 est une vue de profil partielle d'un dispositif de mise en bande selon une version préférentielle de l'invention,
la figure 2 est une vue de dessus du mécanisme d'entraînement du dispositif de mise en bande de la figure 1,
la figure 3 est un détail de profil et en coupe partielle du mécanisme d'entraînement de la figure 2,
la figure 4 est une vue de profil du dispositif de blocage du dispositif de mise en bande de la figure 1.
Selon une version préférentielle de l'invention représentée à la figure 1, le dispositif de mise en bande est associé à une ligne de traitement des composants électroniques. La ligne de traitement comprend par exemple une succession de postes de traitement disposés autour d'un convoyeur, par exemple autour d'un convoyeur circulaire 9 transportant les composants électroniques 8 à traiter d'un poste de traitement à l'autre à l'aide de porte-composants, par exemple des têtes d'aspiration 90. Afin de permettre l'intégration modulaire des postes de traitement, y compris du dispositif de mise en bande, à la ligne de traitement, chacun de ces derniers est de préférence fixé sur un support 1 possédant des éléments de fixation non représentés collaborant par exemple avec des éléments de fixation sur un plateau fixe non représenté de la ligne de traitement, placé par exemple sous le convoyeur 9.
Les mouvements du convoyeur circulaire 9 sont de préférence indexés de sorte qu'à chaque pas, un nouveau porte-composant 90 se retrouve au-dessus de chaque poste de traitement. Le dispositif de mise en
bande est positionné autour du convoyeur 9 de manière à ce que le porte- composant 90 arrêté au-dessus de lui se retrouve précisément à la verticale de la bande alvéolée 7. Le porte-composant 90 peut ainsi être abaissé afin d'y déposer le composant électronique 8 qu'il transporte.
La bande 7 vide est généralement enroulée sur une bobine non représentée, fixée en rotation autour de son axe central horizontal sur le dispositif de mise en bande. Un mécanisme d'entraînement 2 provoque le défilement de la bande 7 sous le convoyeur 9 qui y dépose les composants électroniques 8. Après la dépose des composants 8, la bande 7 est guidée à travers un dispositif de fermeture non représenté où elle est par exemple recouverte d'un film plastique, fermant ainsi les alvéoles 70. La bande 7 fermée et contenant les composants 8 est alors enroulée sur une seconde bobine non représentée. Le parcours de la bande 7 sur le dispositif de mise en bande est déterminé par un mécanisme de guidage non représenté comprenant par exemple des glissières et/ou des poulies.
Les mouvements de la bande alvéolée 7 sont de préférence indexés et coordonnés avec les mouvements du convoyeur 9, de sorte qu'à chaque fois qu'un porte-composant 90 présente un nouveau composant électronique 8 au-dessus du dispositif de mise en bande, une alvéole 70 vide de la bande 7 soit placée sous le composant 8. Le dispositif de mise en bande comprend ainsi de préférence un système de commande qui est parfaitement coordonné avec le système de commande de la ligne de traitement. Préférablement, le système de commande de la ligne de traitement contrôle l'ensemble des postes qui la composent, permettant ainsi l'optimisation de sa cadence grâce à la parfaite synchronisation de tous ses éléments.
Selon une version préférentielle de l'invention, le mécanisme d'entraînement 2 comprend un socle 22 dont la surface supérieure est destinée à recevoir la bande 7. Dans le socle 22 se trouve une goupille 20, par exemple cylindrique, disposée sensiblement verticalement et pouvant se déplacer le long de son axe longitudinal. La goupille 20 glisse de préférence à travers un palier 21 lui garantissant un mouvement
parfaitement rectiligne, tel que par exemple un roulement à billes ou un palier alésé avec précision à un diamètre très légèrement supérieur au diamètre extérieur de la goupille 20. Le palier 21 est fixé dans le socle 22 où il est par exemple maintenu par une goupille de fixation 210 insérée dans un dégagement 211 de sa surface extérieure.
Ainsi qu'expliqué plus en détail par la suite, les mouvements de la goupille 20 sont initiés à l'aide d'un système pneumatique non représenté et contrôlés par une sonde inductive 23. Le système pneumatique et la sonde inductive 23 sont de préférence reliés au système de commande du dispositif de mise en bande.
Le socle 22 est fixé sur un chariot 24 pouvant se déplacer par rapport au support 1 le long de rails 240 sensiblement horizontaux. Les mouvements du chariot 24 sont générés par un actuateur linéaire 25, par exemple par un moteur linéaire électromagnétique. Le moteur électromagnétique 25 est de préférence un moteur électromagnétique à bobine mobile, ou moteur voice coil, permettant la génération de très fortes accélérations sur de très courtes distances. Le moteur voice coil 25 comprend deux aimants permanents 252 parallèles et une bobine électrique 251 placée entre eux. La bobine 251 est de préférence rectangulaire et seuls ses conducteurs verticaux sont situés dans le champ magnétique horizontal des aimants 252. Les aimants 252 sont fixés au support 1 du dispositif tandis que la bobine 251 est fixé au chariot 24 par l'intermédiaire d'un bras rigide 241. Lorsqu'un courant électrique parcourt la bobine 251, une force orientée dans le sens des rails 240 s'exerce sur ses conducteurs verticaux, déplaçant ainsi le chariot 24 le long des rails 240. La direction de la force, et par conséquent la direction du déplacement du chariot 24, dépend directement de la polarité du courant injecté dans la bobine 251. Un mouvement de va-et-vient du chariot 24 peut ainsi être généré par l'injection successive dans la bobine 251 de courants électriques de polarités opposées.
Les mouvements de la bobine 251, et donc du chariot 24, sont de préférence contrôlés par une règle de mesure 26, par exemple par une
règle de mesure inductive ou capacitive, dont les informations sont traitées par le système de commande du dispositif de mise en bande qui connaît ainsi à chaque instant la position exacte du chariot 24 et peut, en cas de besoin, émettre les commandes nécessaire à l'actuateur linéaire 25 pour corriger cette position, par exemple en injectant un courant de polarité et d'intensité appropriées dans la bobine 251.
Le dispositif de mise en bande illustré à la figure 1 comprend également un dispositif de blocage 3 permettant en cas de besoin d'immobiliser la bande alvéolée 7. Le fonctionnement de ce dispositif de blocage 3 et son utilisation sont décrits en détail plus loin.
Ainsi qu'illustré à la figure 2 montrant une vue de dessus partielle du dispositif d'entraînement, la partie supérieure du socle 22 est traversée par un canal permettant le passage des alvéoles 70 de la bande 7. Une cavité 226 peu profonde creusée sur une partie du fond du canal est reliée à un système pneumatique non représenté. Lorsqu'un composant électronique 8 est déposé dans la première alvéole 70 libre, une légère dépression est créée à l'aide du système pneumatique par aspiration d'air de la cavité 226. Le fond des alvéoles 70 possédant de préférence une petite ouverture, cette dépression a pour effet de plaquer les composants 8 au fond de leur alvéole 70, assurant d'une part le positionnement correct du composant déposé et le maintien dans leurs alvéoles des composants voisins. La dépression créée dans la cavité 226 assure en outre le maintien de la bande 7 sur le socle 22.
Sur le socle 22, une portion de la partie de la bande alvéolée 7 comportant les trous d'entraînement 71 est recouverte par un couvercle 220 dont la fonction sera expliquée plus loin. Le couvercle 220 possède une ouverture 225 face à la goupille 20 permettant le passage de l'extrémité supérieure de cette dernière.
La forme et les dimensions de la goupille 20, en particulier de sa partie supérieure, sont adaptées à la forme et aux dimensions des trous d'entraînement 71 de la bande alvéolée 7. Les trous d'entraînement 71 sont
généralement circulaires et leur diamètre, ainsi que la tolérance admise sur ce diamètre, sont régis par des normes. Ainsi qu'illustré à la figure 3, la partie supérieure de la goupille 20 est alors de préférence conique, son diamètre maximal étant supérieur au plus grand diamètre admissible pour les trous d'entraînement 71 et son diamètre minimal étant inférieur au plus petit diamètre admissible pour ces mêmes trous d'entraînement 71. La goupille 20 est ainsi assurée de pouvoir être au moins partiellement insérée dans chaque trou d'entraînement 71 de la bande alvéolée 7 et qu'à chaque insertion la surface extérieure de la goupille 20 soit en contact avec tout le diamètre intérieur du trou 71. La forme conique de la partie supérieure de la goupille 20 permet ainsi un centrage optimal autour de son axe longitudinal de chaque trou d'entraînement 71 dans lequel elle est insérée, quel que soit le diamètre réel du trou 71.
L'homme du métier comprendra également qu'il est possible, dans le cadre de l'invention, d'augmenter l'écart entre le diamètre maximal et le diamètre minimal de la partie supérieure de la goupille 20 de manière à pouvoir y centrer des trous d'entraînement 71 dont le diamètre ne respecte pas les normes, permettant ainsi au dispositif de mise en bande de fonctionner également correctement avec des bandes 7 de moindre qualité. II est également possible de dîmensionner la partie conique d'une goupille pour permettre le centrage de trous d'entraînement de différentes bandes alvéolées respectant des normes différentes, évitant ainsi par exemple de devoir changer la goupille 20, voire le socle 22, lorsque le dispositif est reconfiguré pour travailler avec différents types de bandes alvéolées.
Pour permettre l'entraînement de la bande 7 par le mécanisme d'entraînement 2, la goupille 20 est insérée dans un trou d'entraînement 71. Pour ce faire, elle est poussée vers le haut par une surpression générée sous sa base 201 par de l'air comprimé injecté à travers l'arrivée d'air 221 par un système pneumatique non représenté. Afin d'éviter les pertes de pression, la base 201 est équipée sur son pourtour d'un joint torique 202 lui garantissant un contact étanche avec la paroi intérieure de son logement.
Durant l'insertion de la goupille 20 dans le trou d'entraînement 71 correspondant, la bande alvéolée 7 est retenue vers le haut par le couvercle 220. Une ouverture 225 face à la goupille 20 dont le diamètre est de préférence légèrement supérieur à celui des trous d'entraînement 71 permet cependant le passage de l'extrémité supérieure de la goupille 20. Cette dernière monte ainsi dans son palier 21 jusqu'à ce qu'elle soit bloquée par le contact entre sa partie supérieure conique et le diamètre intérieur du trou d'entraînement 71.
La bande alvéolée 7 est de préférence libre de se déplacer légèrement sur le sabot 22, permettant ainsi au trou d'entraînement 71 de se centrer sur la goupille 20 pour assurer à la bande alvéolée 7 son positionnement correct.
Une fois la goupille insérée dans le trou d'entraînement 71, une légère dépression est de préférence créée dans le dégagement 226 afin de contribuer au maintien de la bande et, le cas échéant, des composants que ses alvéoles contiennent, et le chariot 24 est déplacé sur ses rails 240 d'un nombre déterminé de pas successifs. La longueur de chaque pas correspond de préférence à la distance entre les centres de deux alvéoles 70 voisines, voire à un multiple de cette distance. A chaque arrêt de la bande alvéolée 7, une nouvelle alvéole 70 vide de la bande 7 est ainsi présentée sous un porte-composant 90 du convoyeur 9 qui y dépose le composant électronique 8 qu'il transporte.
Le nombre de pas successifs du chariot 24 est de préférence un nombre entier, multiple du rapport entre la distance séparant les centres de deux trous d'entraînement 71 voisins et la distance entre les centres de deux alvéoles 70 voisines. Dans l'exemple illustré à la figure 2, ce rapport est de deux. Le chariot 24 effectue alors de préférence deux ou quatre pas successifs dans la même direction.
Après que le chariot a été avancé du nombre voulu de pas successifs, la bande 7 est bloquée à l'aide du dispositif de blocage 3. Le dispositif de blocage comprend par exemple un sabot 39 immobile et un
frein 38 mobile (Fig. 4). Lorsque la bande est en mouvement, la partie sur laquelle se trouvent par exemple les trous d'entraînement 71 glisse sous le sabot 39. Pour bloquer la bande, le frein 38 est remonté en direction du sabot 39 à l'aide d'un levier en rotation autour d'un axe 36 et actionné par un moteur 30. Le moteur 30 est par exemple un vérin pneumatique ou un moteur électromagnétique. La bande 7 est alors bloquée entre le sabot 39 et le frein 38 avec une force choisie de manière à ne pas l'endommager.
Une fois la bande 7 bloquée par le dispositif de blocage 3, la goupille 20 est redescendue par injection d'air comprimé au-dessus de sa base 201 à travers l'arrivée d'air 222, également relié au système pneumatique non représenté. Au cours de la descente de la goupille 20, le flux d'air à travers l'arrivée d'air 221 est arrêté.
Lorsque la goupille 20 est entièrement redescendue, le chariot 24 est ramené dans sa position initiale. La goupille 20 se retrouve alors sous un nouveau trou d'entraînement 71 dans lequel elle est remontée pour permettre à nouveau l'entraînement de la bande 7. Les étapes décrites plus haut sont alors répétées, jusqu'au défilement complet de la bande alvéolée 7 et au remplissage par des composants électroniques 8 de ses alvéoles 7.
La bande alvéolée est ainsi entraînée par des cycles répétés de mouvements linéaires du chariot 24, un cycle complet comprenant un certain nombre de pas dans une certaine direction suivi d'un mouvement de retour dans la direction opposée.
Grâce au mécanisme d'entraînement tel que décrit plus haut selon une version préférentielle de l'invention, les trous d'entraînement 71 engagés par la goupille 20 sont tous parfaitement centrés sur cette dernière, quelle que soit la variation des dimensions des trous par rapport à leur dimension de référence, assurant ainsi un positionnement optimal de la bande 7 sur le sabot 22, et par conséquent des alvéoles 70 par rapport aux têtes d'aspiration 90 du convoyeur 9. Le positionnement des alvéoles 70 ne dépend ainsi pas de l'erreur possible sur le diamètre du trou. Cette caractéristique permet au dispositif d'entraînement de positionner la bande
7 sous les porte-composants 90 avec la précision nécessaire pour que ces derniers puissent y déposer de très petits composants, en particulier de composants submillimétriques, dans des alvéoles dont les dimensions sont en rapport.
Le dispositif d'entraînement de l'invention est décrit ci-dessus dans le cas d'une utilisation sur un dispositif de mise en bande des composants électroniques. L'homme du métier comprendra cependant qu'il est également possible d'utiliser le même dispositif d'entraînement sur tout poste de traitement des composants électroniques sur lesquels ces derniers sont amenés dans des bandes et en sont extraits par exemple par une tête d'aspiration, bien que la précision nécessaire dans le positionnement des alvéoles lors de l'extraction des composants soit généralement moins grande que celle nécessaire lors de la dépose de ces composants.
Le dispositif d'entraînement décrit ci-dessus selon une version préférentielle de l'invention comprend une goupille 20 pouvant s'engager avec les trous d'entraînement 71 de la bande alvéolée 7. Bien que cette solution permette d'obtenir une précision optimale dans le positionnement de la bande par rapport au centre de ses trous d'entraînement 71 lors de sa liaison temporaire au socle 22, il est également envisageable, dans le cadre de l'invention, de remplacer la goupille 20 par tout autre mécanisme d'engament de la bande pouvant temporairement solidariser cette dernière au socle 22, tel que par exemple une pince saisissant la bande successivement à des intervalles de préférence précis, etc.