專利名稱：用于電子元件磁處理的自主設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理電子元件的技術(shù)領(lǐng)域，特別地以向印刷電路板裝配及更換所述電子元件為目的。更準確地說，本發(fā)明涉及帶有允許抓取并移動這種元件的夾頭的工具。
背景技術(shù)：
本發(fā)明可應(yīng)用在各種領(lǐng)域，諸如遠程通信、無線數(shù)據(jù)傳輸、汽車、電子技術(shù)、嵌入式電子技術(shù)、電子元件傳遞業(yè)、化工、實驗室與醫(yī)藥部門。
措辭“電子元件”這里意思是指可能被仔細和精確處理的每一類元件，在實現(xiàn)期間明顯沒有損傷。具體來說，它們是在其表面和/或周圍具有銅焊到印刷電路上的引腳的元件。
例如它們可以是標準元件(微處理器，存儲條...)、混合元件、CMS元件、宏元件。
措辭“宏元件”這里的意思是在一單個盒子(一般產(chǎn)生屏蔽)中結(jié)合了意于固定到印刷電路上的數(shù)個元件的設(shè)備。這種宏元件特別在以本申請的持有人的名義所公開的專利FR-0002069中進行了公開，并由本申請的持有人在WISMO的商標下發(fā)布。
元件可以有幾百個引腳。
這一數(shù)目的增加，與小型化的要求相關(guān)聯(lián)，這明顯地要求引腳要很小，并且要求嚴格限制它們之間的間隔。這樣，引腳的厚度常常要接近0.4mm。
當然，這些引腳的每一個必須不能被損壞、折斷或移位。特別重要的是，在將這些元件的引腳與印刷電路組裝時，它們之間要有非常精確的平整度。例如，關(guān)于引腳平整度所需的精確度通常大約在0.1mm。
這種要求特別與這樣的事實相關(guān)，即在引腳的平整度有缺陷的情形下，最短的引腳將不能通過銅焊糊劑接觸印刷電路的銅跡線，而跡線與糊劑的厚度是不變的。當然這是不能接受的。
此外，元件的厚度一般保證有大約0.1mm的精確度，這意味著引腳關(guān)于它們的平整度有相同的精確度。
于是與上述要求相關(guān)的這些引腳的精細度，并因而它們的脆性，使得這種元件的處理要非常精確。
因而，由于變得越來越細小的引腳會發(fā)生變形的危險，不可能考慮人工處理這些元件。
此外，手工處理將發(fā)生元件的氧化。
因而已經(jīng)提出幾種用于處理這些元件的非手工技術(shù)。
我們特別知道一種技術(shù)，根據(jù)這一技術(shù)使用反向的或非反向經(jīng)典的鉗子或鑷子機械夾持元件而實現(xiàn)元件的抓握。
這一技術(shù)意味著通過其邊緣拾取元件，而這依賴于引腳的位置因此不總是可能的。
此外，這種機械夾持不能得到高的精確度。因而特別是在其引腳厚度為0.4mm的微型元件的情形下，很可能有變形的危險。
我們還知道通常在微電子技術(shù)中使用的一種技術(shù)，根據(jù)這種技術(shù)通過吸力保證元件的抓握。這種情形下，通常使用末端配有吸盤的吸管吸引元件，通過用手指覆蓋吸管中的一個孔保持真空，而通過將手指從該孔移開釋放該元件。
然而，只有當元件具有良好的、平坦而不透氣的表面時，這種吸附才是可行的。但這一條件并不總能夠滿足，特別是在有金屬屏蔽帽的元件或宏元件的情形下，后者有排氣孔，還造成失去真空的危險，因而元件在被處理時會掉落。某些情形下，這些排氣孔的數(shù)目和/或位置使得元件的吸附不可能。
此外，排氣吸管必須連接到真空中心，這意味著要實現(xiàn)吸管與中心之間的連接裝置。這種裝置不論在設(shè)備的安裝或元件處理期間證明有很大限制。
已經(jīng)提出自主抽吸工具，但這些只能用于小CMS元件。
此外，我們知道使用磁場的抓握技術(shù)，根據(jù)這一技術(shù)，工具具有裝在其一個末端的電磁鐵，允許通過磁場保持元件。
然而，電磁鐵的原理意味著與發(fā)電裝置的電連接；因而該工具不是自主的。此外，其相對昂貴且笨重。
還有裝有永磁體的工具。這些工具特別用于提取或分離應(yīng)用，而不允許精確的處理。確實，通過磁性工具拾取的元件必須以手動方式從后者分離。而這種手動干預因為涉及電子元件或宏元件的上述原因是不能考慮的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的這些不便。
更確切地說，本發(fā)明的目的是要提出一種用于處理電子元件的設(shè)備，該設(shè)備是自主的且對元件沒有任何直接的手動干預。
措辭“自主”特別是指不需要如現(xiàn)有解決方案情形下連接到電源或真空中心的設(shè)備。因而，目的是輕、可移動、可運輸、可在所有環(huán)境中使用且不依賴能源(電，真空...)的設(shè)備。
本發(fā)明的目的還在于提供這種處理設(shè)備，其允許以高精確度處理易碎且敏感的電子元件或宏元件，而不損壞它們的引腳。
特別地，這種設(shè)備不會影響元件引腳的平整度。
本發(fā)明的目的還在于提供這種體積不大的處理設(shè)備，其允許用于有界限的環(huán)境，諸如有小開口的測試籠。
本發(fā)明的另一目的是要提供這種輕而實用的處理設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是要提供這樣的處理設(shè)備，其設(shè)計簡單、易于組裝并實現(xiàn)，且其制造成本低廉。
這些目的和稍后將展現(xiàn)的其他目的由于本發(fā)明而實現(xiàn)，其涉及一種用于處理電子元件的自主設(shè)備，具有一個主體和用于通過磁性抓握所述元件的頭，其特征在于，所述抓握頭包括一個永久磁體和彼此可移動的機械分離裝置，使得所述設(shè)備至少能夠有兩個位置-抓握位置，其中所述磁體與所述元件相互作用，以便在與所述頭的接觸區(qū)的接觸中夾持元件；-釋放位置，其中所述磁體與所述元件有一距離，以便解除磁吸力。
由于本發(fā)明，提供一種工具，其集成了用于抓握元件而不會有損傷元件的危險的裝置，以及用于釋放元件而無須對元件進行直接手動干預的裝置。
此外，在獲得了這些優(yōu)點的同時保證了設(shè)備的自主方式，后者同現(xiàn)有技術(shù)的解決方案不同而不與任何真空中心或電源連接。
根據(jù)第一實施例，所述用于分離的機械裝置可沿所述磁體移動，以及當從所述抓握位置向所述釋放位置移動時，它們對所述元件實施推力以便使元件從所述磁吸力釋放。
這種情形下，所述磁體是中空的，所述用于分離的機械裝置被這樣安裝，使其沿后者滑動。
根據(jù)第二實施例，所述磁體相對于所述頭是可移動的，并在于-在所述抓握位置，所述磁體接近在所述頭遠端生成的接觸區(qū)；-在所述釋放位置，所述磁體與所述接觸區(qū)處于一距離，以便使元件從所述磁吸力釋放。
這一實施例允許獲得高的精確度。
確實，在磁體收回期間對元件形成阻擋的接觸區(qū)是固定的。因此這一接觸區(qū)精確的定位，精確地對應(yīng)于元件從磁吸力釋放的位置，其中此前元件已經(jīng)移動到所需的位置。
在所述釋放位置，所述元件優(yōu)選地正對所述接觸區(qū)停止。
這種情形下的優(yōu)勢是，所述抓握頭包括一中空體，其開口端生成所述接觸區(qū)，且其中安裝所述磁體以便滑動。
這樣我們獲得一種人機工程學的工具。當然，其他的實施例是可想象到的，如磁體例如可具有中空柱體形狀，當磁體收回時其圍繞裝置的固定部分滑動，其末端也將生成與元件的接觸區(qū)。
在任一實施例中，所述設(shè)備優(yōu)選地包括用于激勵所述磁體與所述用于分離的機械裝置之間的相對運動的裝置。
根據(jù)第一方法，所述用于激勵的裝置引起所述磁體對所述收回位置的位移。
這樣，通過控制用于激勵的裝置獲得元件的釋放。
根據(jù)第二方法，所述用于激勵的裝置引起所述磁體對所述抓握位置的位移。
與先前的情形相反，用于激勵的裝置的控制結(jié)果是元件的抓握。
根據(jù)兩個方法一個或另一個，該設(shè)備優(yōu)選地包括作用于所述磁體和/或作用于所述用于分離的裝置的彈性返回裝置，以便使所述設(shè)備返回當沒有所述用于激勵裝置的控制時其所在的位置。
根據(jù)一種優(yōu)選的解決方案，所述彈性返回裝置作用于所述磁體，以便使所述設(shè)備在所述抓握位置就位。
根據(jù)一種有利的解決方案，所述彈性返回裝置包括至少一個圓錐形彈簧。當然，這種彈簧占據(jù)很小的空間并能夠易于插入到一個小的設(shè)備中。
根據(jù)一種優(yōu)選的解決方案，所述用于激勵的裝置通過位于所述主體上的觸發(fā)器控制。
這種情形下，所述主體和所述抓握頭形成一個成角度的單個單元。根據(jù)另一方案，所述抓握頭旋轉(zhuǎn)安裝到所述主體。
根據(jù)一種有利的解決方案，所述抓握頭在所述開口端反面有一向所述中空體延伸伸出的分支。
這樣，我們能夠增加磁體的收回距離。當然，與磁體的磁吸力有關(guān)這一特性能夠證明是有用的，因為知道后者在釋放位置優(yōu)選地必須比元件的重量小10％。換言之，磁體的收回距離越大，磁吸力可能對元件的影響越弱。
優(yōu)勢在于所述主體是可伸縮的。
根據(jù)一種優(yōu)選的解決發(fā)方案，所述磁體和/或所述接觸區(qū)包有薄膜，例如包在柔性塑料或橡膠中。


在閱讀由非限制性例子及附圖的方式給出的本發(fā)明兩個優(yōu)選實施例的描述時，本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點將變得更為明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明用于處理電子元件的自主設(shè)備，在對應(yīng)于抓握位置配置下的總體圖；圖2是圖1的設(shè)備在對應(yīng)于釋放位置配置下的總體圖；圖3是本發(fā)明第二實施例的圖示；圖4是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的抓握頭的詳細視圖。
具體實施例方式
因而本發(fā)明涉及一種自主設(shè)備，其用于處理元件，實現(xiàn)永磁體，以及一種機械裝置，其允許磁體與元件以高精確度分離而沒有與后者有任何手工接觸。
圖1和2分別以抓握和釋放位置示出這種設(shè)備的一例。
用于處理電子元件1的自主設(shè)備包括彼此結(jié)合的主體2和抓握頭3。
在圖1和2中我們注意到，主體2和抓握頭形成一個有角度的單個單元，例如由兩個分離的塑料半殼體彼此結(jié)合的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。然而，根據(jù)另一可能的實施例，頭能夠可旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)備主體上。
還可設(shè)想，主體與抓握頭以軸向方式延伸。
我們還注意到，根據(jù)可設(shè)想可適應(yīng)上述不同情形的另一方式，主體2可設(shè)計為使其為伸縮。
根據(jù)本發(fā)明，抓握頭3包括永久磁體4與機械分離裝置，它們彼此可運動，使得所述設(shè)備能夠取得圖1和2所示的位置。
磁體4的尺寸以及材料的設(shè)計，使得后者能夠支撐3到5倍元件的重量。
例如，對于重量為11克的WISMO 3A型號的宏元件，磁體因而設(shè)計為使其磁吸力能夠保持33與55克之間的重量。
如圖1所示，設(shè)備取得抓握的位置，其中磁體4具有對元件的磁吸力，保持其與抓握頭3接觸。
圖2示出處于釋放位置的設(shè)備，其中磁體4與元件1分開一距離，以便阻斷對元件的磁吸力。
根據(jù)這一實施例，磁體4相對于抓握頭3在抓握位置與釋放位置之間可移動，其中在抓握位置磁體接近頭3的接觸區(qū)31，在釋放位置磁體與這一接觸區(qū)31隔開一距離，從而對后者阻礙元件1。
為了實現(xiàn)這種情形，磁體4滑動安裝在抓握頭3的中空體32中，這一中空體32的開口端形成接觸區(qū)31，可對其阻擋元件1。
可以設(shè)想，磁體安裝在一支架中，這樣后者在抓握頭的中空體中滑動。
可以理解，根據(jù)本發(fā)明接觸區(qū)31因此形成了用于分離的裝置，在磁體4在頭3的中空體32中收回期間，區(qū)域31保持元件在一固定位置，而磁體離開元件運動，直到磁吸力不足以保持元件為止。
在設(shè)備的釋放位置，可能與元件相互作用的磁吸力，依賴于磁體固有的磁吸力，但是還與后者離開抓握頭遠端多遠距離有關(guān)。根據(jù)一特定實施例，抓握頭在其開口端反向可具有在中空體連續(xù)延伸的延長部分，以允許在收回位置的磁體與頭的開口端之間有一較大的距離。
實際上，目標是使得來自在釋放位置的磁體的磁吸力所得的力小于元件重量的10％，對于上述WISMO 3A型宏元件這對應(yīng)于小于保持1.1克重量的力。
用于激勵磁體運動的裝置由尼龍線5構(gòu)成，其系在磁體4的一端，并在其另一端系在旋轉(zhuǎn)安裝到設(shè)備的主體2的觸發(fā)器51。
這一尼龍線5通過在磁體附近起到滑輪作用的第一軸52，然后通過在觸發(fā)器51附近也是起到滑輪作用的第二軸53從磁體4偏離。
如圖2所示，當力F施加到觸發(fā)器4時，設(shè)備中線5這樣的組件造成磁體向釋放位置的位移。
可注意到，在其他實施例中，尼龍線可由其他材料制成，或由剛性桿件、彈簧、條棒系統(tǒng)和/或任何其他已知允許移動可移動部件的裝置代替。在設(shè)備的主體伸縮的情形下，尼龍線(或其他可用的裝置)是可延長的以適于這種主體長度的變化。
還可注意到，根據(jù)一種相反的方法，用于激勵的裝置的組件可這樣設(shè)計，當力施加到觸發(fā)器時，把磁體移動到抓握位置。
根據(jù)本實施例，該設(shè)備包括一個彈性返回裝置6，其作用到磁體4，以便當對觸發(fā)器51沒有動作時，把后者返回到抓握位置。
這些彈性返回裝置是由圓錐形彈簧構(gòu)成的，其優(yōu)點是，如圖2所示，在壓縮狀態(tài)使用的空間很小(大約0.1mm)。
此外，如圖4所示，可以設(shè)想賦予抓握頭一個擋塊4，在其末端有薄膜411，其特別有以下目的-構(gòu)成一類不滲透結(jié)合，避免磁性顆粒沉積到磁體上；-當例如能夠造成劃痕的與磁體接觸時，避免元件變形；-構(gòu)成一個間隙，允許局部降低元件上的磁場，由此避免元件的永久磁化。
所述薄膜41由塑料或橡膠制成，厚度在0.1mm與0.5mm之間。
參見圖3，其示出本發(fā)明的第二實施例，激勵磁體運動的機構(gòu)由圍繞軸331旋轉(zhuǎn)安裝在主體2的活節(jié)桿33構(gòu)成。
所述活節(jié)桿33在其一端旋轉(zhuǎn)安裝到按鈕34，并在其另一端以鉸接方式連接到與磁體4結(jié)合的柄35。
如以上所詳述，設(shè)備的抓握頭可具有一延長部分21(由虛線表示)，以允許在抓握頭內(nèi)部增加與磁體4的收回距離。
根據(jù)剛剛公開的一個或另一個實施例，這種設(shè)備的組裝例如通過執(zhí)行以下步驟進行-熔化尼龍線的末端以形成一個小球；-切割尼龍線為設(shè)置的長度；-把線穿過彈簧及磁體支架(穿過其中心)；-通過將線的末端楔入到支架的內(nèi)部并通過固定線的最終長度，把磁體結(jié)合到其支架；-把軸置于主體的半殼結(jié)構(gòu)之一；
-從磁體側(cè)開始把磁體-支架-彈簧-線-觸發(fā)器單元放入半殼結(jié)構(gòu)，然后通過向下壓住彈簧把觸發(fā)器置于其軸中；-把第二個半殼結(jié)構(gòu)放到第一個上，同時壓住彈簧；-把兩個半殼結(jié)構(gòu)螺栓結(jié)合在一起。
權(quán)利要求
1.一種用于處理電子元件(1)的自主設(shè)備，承載有主體(2)和用于通過磁力抓握所述元件(1)的頭(3)，其特征在于，所述抓握頭(3)包括一個永久磁體(4)和彼此可移動的機械分離裝置，使得所述設(shè)備至少能夠具有兩個位置-抓握位置，其中所述磁體(4)與所述元件(1)相互作用，以便在與所述頭(3)的接觸區(qū)(31)的接觸中夾持元件；-釋放位置，其中所述磁體(4)與所述元件(1)有一距離，以便解除磁吸力。
2.權(quán)利要求1中所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述用于分離的機械裝置沿所述磁體可移動，以及當從所述抓握位置向所述釋放位置移動時，它們對所述元件實施推力，以便使元件從所述磁吸力釋放。
3.權(quán)利要求2中所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述磁體是中空的，安裝所述用于分離的機械裝置以便所述磁體可沿后者滑動。
4.權(quán)利要求1中所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述磁體(4)相對于所述頭(3)可移動，以及-在所述抓握位置，所述磁體(4)接近在所述頭(3)的遠端形成的接觸區(qū)(31)；-在所述釋放位置，所述磁體(4)與所述接觸區(qū)(31)有一距離，以便使所述元件(1)從所述磁吸力釋放。
5.權(quán)利要求4中所述的設(shè)備，其特征在于，在所述釋放位置，所述元件(1)停止在所述接觸區(qū)(31)。
6.權(quán)利要求4或5所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述抓握頭(3)包括一個中空體(32)，其開口端形成所述接觸區(qū)(31)，以及在所述中空體(32)中安裝所述磁體(4)以使滑動。
7.權(quán)利要求1到6任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括用于在所述磁體(4)和所述用于分離的機械裝置之間激勵相對運動的裝置(5)。
8.權(quán)利要求4到7任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述用于激勵的裝置(5)引起所述磁體(4)向所述釋放位置的位移。
9.權(quán)利要求4到8任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述用于激勵的裝置(5)引起所述磁體(4)向所述抓握位置的位移。
10.權(quán)利要求1到9任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括作用于所述磁體(4)和/或作用于所述用于分離的裝置的彈性返回裝置(6)，以使所述設(shè)備返回到當沒有所述用于激勵的裝置(5)的控制時其所在的位置。
11.權(quán)利要求8或10中所述的設(shè)備，其特征在于，所述彈性返回裝置(6)作用于所述磁體(4)，以便把所述設(shè)備置于所述抓握位置。
12.權(quán)利要求10所述或權(quán)利要求11中所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述彈性返回裝置(6)包括至少一個圓錐彈簧。
13.權(quán)利要求6到12任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述用于激勵的裝置(5)通過位于所述主體(2)上的觸發(fā)器(51)而被控制。
14.權(quán)利要求1到13任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述主體(2)和所述抓握頭(3)形成一個彎曲的滑動元件。
15.權(quán)利要求14所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述抓握頭(3)安裝得在所述主體(2)上旋轉(zhuǎn)。
16.權(quán)利要求5到15任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述抓握頭(3)在所述開口端反向具有向所述中空體(32)連續(xù)延伸的延長部分。
17.權(quán)利要求1到16任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述主體(2)是可伸縮的。
18.權(quán)利要求1到16任何之一所述的自主處理設(shè)備，其特征在于，所述磁體(4)和/或所述接觸區(qū)涂有薄膜(411)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理電子元件(1)的自主設(shè)備，包括用于以磁的方式拾取所述元件(1)的主體(2)和頭(3)。此外，上述的拾取頭(3)包括永久磁體(4)和機械分離裝置，它們能夠彼此相互運動使得該設(shè)備能夠占據(jù)至少兩個位置，即拾取位置，其中磁體(4)與元件(1)相互作用，以保持所述元件與頭(3)的接觸面接觸；以及釋放位置，其中磁體(4)從元件(1)的位置被移開，以停止磁體的相互作用。
文檔編號H05K13/04GK1659947SQ03813608
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者亞歷克西斯·德比比考夫 申請人:維夫康姆公司