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Procédé de fabrication en grande quantité de circuits électroniques L'invention se rapporte à la fabrication en grande quantité de circuits électroniques. Pareille situation est typique pour des circuits électroniques p. e. pour des circuits d'émetteurs portatifs de télécommande ou d'appareils électroménagers.
Généralement, la concurrence à l'échelle mondiale dans le secteur de la fabrication de ce genre de circuits électroniques est s'accroît constamment. Il est donc absolument nécessaire de limiter le coût de fabrication au minimum. Dans beaucoup de cas la fabrication a émigré des pays dits"développés", où le coût salarial est relativement élevé, vers des pays à bas salaires. Par conséquent, il est très important pour la fabrication dans des pays tels que l'Irlande que non seulement la qualité soit maintenue au niveau le plus élevé mais que le rendement de la fabrication soit également très élevé. Il est connu que la réduction au minimum de la manutention des circuits est un moyen d'augmenter et le rendement et la qualité. Ceci est un des objectifs de l'invention.
Actuellement beaucoup de machines hautement spécialisées ont été développées pour exécuter diverses opérations de fabrication de cartes de circuits électroniques. Par exemple, Universal Instruments Corporation, fabrique des machines d'insertion de composants et également de déposition de soudure en pâte pour les composants montés en
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surface. Des exemples de ces techniques sont donnés par les documents EP-A2-0 345 061, US 5 029 383, US-A-4 327 483 et US-A-3 808 662 (tous de Universal Instruments Corporation). Le document européen n. EP-A2-0415527 (Hewlett-Packard) décrit un dispositif de support d'un circuit imprimé double face à montage en surface.
Le dispositif est un composition de mousse formée pour épouser la face inférieure de la platine permettant le placement de composants à montage en surface sur l'autre face. Quoique offrant certainement des avantages pour la manutention du circuit imprimé pendant la fabrication, cette solution nécessite la fabrication de dispositifs spécifiques pour chaque type de carte et peut être coûteux et occasionner des pertes de temps lorsque la conception du circuit change fréquemment et certainement lorsqu'il faut souvent changer de lot de fabrication là où plusieurs types de cartes sont fabriqués.
L'invention vise un processus de fabrication de cartes de circuits électroniques amélioré dans le cas où de grandes quantités sont fabriquées, et dans lequel la manutention pendant la fabrication est réduite au minimum, et qui en même temps maintient le niveau de qualité du produit.
Selon l'invention, il est proposé une méthode de fabrication en grande quantité de cartes électroniques, la méthode comprenant les étapes suivantes :- fabrication d'une carte circuit imprimé dans un panneau ayant un cadre extérieur qui soutient les cartes pendant la fabrication, le cadre n'étant pas masqué et des marques de référence étant appliquées au cadre ;
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application des points de résine époxy sur la carte en utilisant une tête d'application d'époxy, la tête d'application étant contrôlée pour appliquer automatiquement sur le cadre du panneau un point d'époxy témoin pour chaque tuyère avant d'appliquer des points d'époxy sur le circuit, le côté du cadre sur lequel des points témoins ont été déposés étant associé à une machine particulière d'application d'époxy pour l'identification de la machine ;
mise en place des composants à montage en surface sur les points d'époxy sur la carte ; durcissement dans un four infrarouge, dans lequel la température atteint une pointe de 130 à 1600C pendant une période de l'ordre de 170 à 190 secondes ; retournement du circuit dans une position dans laquelle les composants à montage en surface pointent vers le bas étant maintenus en position par les points d'époxy durcis, et placement du circuit sur un pavé de mousse ayant une friction superficielle élevée et étant pénétrable par les broches des composants, la densité de la mousse étant de l'ordre de 12 à 18 kg/m3 ; mise en place sur le circuit de composants présentant des fils, passage des fils par les trous métallisés du circuit et noyage des fils dans le pavé de mousse supportant le circuit par le bas ;
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inspection visuelle du circuit couché sur le pavé de mousse ; séparation du circuit du pavé de mousse et soudage du circuit dans une machine de soudage à vague à turbulence élevée, les composants à montage en surface étant orientés vers le bas, la machine de soudage soudant les fils des composants à montage en surface tournés vers le bas et les fils des composants tournés vers le haut passés dans les trous métallisés ; inspection visuelle du circuit soudé ; essai en circuit ; et essai de fonctionnement d'un groupe de circuits interconnectés par des fils lorsque montés dans un dispositif d'essai.
De préférence, les composants à montage en surface sont mis en place sous le contrôle d'un fichier de programme généré par un appareillage de conception assistée par ordinateur, le fichier programme comprenant des informations de référence, d'origine du panneau et des données d'orientation des composants, les données citées étant cherchées dans une base de données connectée à l'appareillage de conception assistée par ordinateur.
Dans une réalisation, la méthode comprend des étapes supplémentaires d'application d'une série de points d'époxy sur le panneau pour former un code de pistage.
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Idéalement, le code de pistage est appliqué en déposant de l'époxy sur une grille imprimée sur le cadre du panneau.
Dans une réalisation, la grille est formée par un écran de cuivre imprimé sur le panneau.
De préférence, le durcissement du circuit implique un préchauffage du circuit pendant une période de l'ordre de 170 à 190 secondes à un taux de préchauffage largement constant.
Dans une autre réalisation, le panneau est chauffé pendant le cycle de préchauffage jusqu'à une température de l'ordre de 150 à 1550C en 170 à 190 secondes, la température étant maintenue constante aux environs de 150 à 1550C pendant une période de l'ordre de 170 à 190 secondes.
Dans une autre réalisation, le pavé de mousse est en polystyrène.
Idéalement, le dispositif d'essai utilisé pour les tests de fonctionnement comprend un nombre de plateaux, chaque plateau pouvant glisser sur un support.
Dans une réalisation, le support comprend un fil principal de stimuli de test pour chaque plateau, le support étant monté sur roulettes pour faciliter les manoeuvres.
L'invention sera plus clairement comprise par la description suivante de certaines formes de réalisation, donnée exclusivement à titre d'exemple, en se référant aux dessins joints et dans lesquels :-
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la fig. 1 est une vue schématisée illustrant un processus de fabrication selon l'invention ; fig. 2 est une vue du haut en perspective montrant le poste d'application de l'époxy ; la fig. 3 est une vue détaillée d'une partie de cadre du panneau sur laquelle un code a été déposé ;
la fig. 4 est une vue du haut en perspective montrant un autre panneau après l'application de points d'époxy ; la fig. 5 (a) est une coupe latérale schématisée montrant un panneau après la mise en place de composants, et la fig. 5 (b) est un graphique montrant la courbe de température de durcissement de l'époxy ; la fig. 6 est une vue du haut en perspective montrant comment le panneau est manutentionné après la mise en place des composants ; la fig. 7 est une coupe schématisée montrant l'insertion initiale de grands composants dans un circuit ; la fig. 8 est une coupe latérale schématisée montrant le panneau après soudage ; la fig. 9 est une vue latérale montrant le panneau soutenu après l'opération de soudage ;
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les figs. 10 et 11 sont des vues en perspective montrant la façon d'empiler les circuits après le soudage, et les figs. 12 et 13 sont des vues en perspective montrant la façon de laquelle les circuits sont disposés pour les test fonctionnels.
En se référant aux dessins, et initialement à la fig. 1, un processus de fabrication selon l'invention est décrit. Le processus 1 est exécuté par un atelier de fabrication illustré à la fig. 1 et généralement identifié par le chiffre 1. L'atelier 1 comprend une paire parallèle de machines de distribution d'époxy et de mise en place des composants 2, chacune débouchant sur un four infrarouge 3 de durcissement de l'époxy. Les composants mis en place par ces machines sont des composants à montage en surface, des composants plus grands étant insérés manuellement aux postes de travail 4, suivis par une paire de postes de contrôle de qualité et de préparation au soudage 5.
Une machine de soudage 6 est ensuite prévue et pour un premier contrôle de qualité à la sortie de la machine de soudage est prévu un poste de contrôle de qualité 7 où a lieu une inspection visuelle et le test en circuit. Les tests fonctionnels sont effectués au poste 8 de déverminage à chaud et aux postes de test 16. L'atelier 1 comprend des postes de travail 17 de fabrication et d'assemblage d'éléments auxiliaires, comme des lampes, et l'inspection finale et l'emballage s'effectuent à une série de postes de travail 18 où le produit est habillé avant d'être expédié par le secteur expédition 19.
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Dans chaque machine de placement 2 il y a un poste de distribution d'époxy 20 où des tuyères 21 déposent des points d'époxy sur un panneau 21.
Dans la description, le terme"panneau"désigne une seule unité de fabrication qui peut être une ou plusieurs cartes circuits, ou comme illustré dans la fig. 2, une série de six cartes fabriquées ensemble et qui peuvent être séparées facilement. Un panneau 21 est montré dans la fig. 2 placé sur des rails 22 au poste de distribution d'époxy 20. Le panneau 21 contient six cartes 23 et un cadre 24. Les panneaux 21 sont fabriqués en appliquant les divers conducteurs aux cartes circuits 23 et en masquant ensuite toutes les parties auxquelles la soudure ne doit pas adhérer avec un film de masquage à surface brillante. Un marquage de référence, donné par des dépôts de cuivre sur le panneau 21, est appliqué dans la partie cadre 24, partie qui n'a pas été masquée et possède donc une surface mat réfléchissant peu la lumière.
Les marques de référence ont la forme de losanges et sont identifiées par le nombre 28 sur le panneau 21. Il s'est avéré que les marques de référence peuvent être facilement reconnues par le détecteur optique de la machine 20 lorsqu'elles sont appliquées de cette manière.
Les points d'époxy 25 sont également illustrés dans la fig.
2 et ceux-ci sont appliqués là où des composants à montage en surface doivent être placés. Avant d'appliquer des points d'époxy sur les circuits 23, les tuyères 21 déposent des points d'époxy témoins 27 sur un côté du cadre 24 du panneau 21. Un grand point témoin 27 et un petit point témoin 26 sont déposés par les tuyères respectives. Cette opération sert deux buts. Le premier est de s'assurer que
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la distribution d'époxy au début de chaque panneau 21 est régulière en commençant la distribution par la tuyère concernée. Un autre but est qu'à une étape ultérieure la dimension du point d'époxy peut facilement être vérifiée de visu comme témoin du fonctionnement des tuyères 21 au niveau de ce panneau 21 particulier.
A cette étape ultérieure, les points d'époxy sur les circuits 23 auront été couverts par les composants à montage en surface.
Un autre point important de l'invention qui aide au pistage d'une manière extrêmement efficace et demandant peu de manutention est illustré dans la fig. 3. Ce dessin montre une grille 40 formée de conducteurs cuivre appliqués sur une partie du cadre 24. La grille 40 définit un cadre de référence pour l'application des points d'époxy 40 à l'intérieur de la grille, les points 41 dans la grille 40 formant des codes contenant de l'information concernant le panneau 21 particulier. L'information donnée par ce système de codage comprend la date, le numéro de machine, le numéro de lot et toute autre information concernant ce panneau et sa fabrication. En utilisant les tuyères 21 pour donner cette information on évite toute autre manutention séparée du panneau et de plus, il est pratiquement impossible d'enlever ces marques, assurant ainsi un pistage fiable du circuit.
Il est envisagé que la grille 40 soit apposée par des méthodes conventionnelles d'impression ou qu'elle n'existe pas du tout-un gabarit étant utilisé pour la lecture. Alternativement, chaque circuit 23 pourrait être pourvu d'une grille.
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Comme illustré dans la fig. 4, des machines 4 différentes sont programmées pour appliquer des points d'époxy témoins sur des côtés différents du cadre 24 afin de pouvoir identifier la machine ultérieurement. Donc, comme le montre la fig. 4, l'autre poste d'application d'époxy dépose les témoins 31 et 32 sur le côté opposé du cadre 24 du panneau 30.
Des composants à montage en surface 50 sont ensuite positionnés sur les points 25 comme illustré à la fig. 5 (a) et l'époxy est ensuite polymérisé dans un four infrarouge 3. Concernant la mise en place des composants avant polymérisation dans les fours 3, il s'est avéré que le rendement a été fortement amélioré par la génération de lay-outs sur un appareillage de conception assistée par ordinateur et en créant un fichier programme compatible avec le logiciel de commande de la machine d'insertion 4.
Le fichier créé contient des informations de référence, l'origine du panneau et l'orientation des composants en plus des informations sur les composants tirées de bases de données. Le fichier est transmis à la machine d'insertion et les alimentateurs et la référence du panneau sont ajustés pour un cycle de test.
En se référant à la fig. 5 (b), on illustre la polymérisation de l'époxy. Le profil de température pendant le processus est donné par ces courbes et la polymérisation est contrôlée avec grand soin pour éviter d'endommager certains composants comme ceux en céramique, tandis qu'en même temps il faut s'assurer du bon durcissement de l'époxy. Il s'est avéré qu'en augmentant graduellement la température jusqu'à 1500 C - 155" C sur un laps de temps
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d'environ 180 secondes, la maintenant ensuite à ce niveau pendant un deuxième laps de temps de 180 secondes, on obtient un haut niveau de qualité constante de polymérisation sans dommage pour les circuits ni composants. Ces laps de temps sont tous les deux de préférence de l'ordre de 170 à 190 secondes.
Il sera apprécié que la combinaison des particularités décrites pour l'époxy, la mise en place des composants et la polymérisation au four aboutissent d'une manière extrêmement efficace à une fabrication de haute qualité.
Après le durcissement de l'époxy, les composants 50 sont mis fermement en place sur le panneau 21 et chaque panneau 21 et alors renversé, les composants 50 se trouvant en dessous et reposant sur un pave de polystyrène 55 de la fig. 6. Le pavé de polystyrène 55 a des surfaces planes a friction superficielle élevée et dans cette réalisation a une densité de 15 kg/m3, la densité se situant de préférence dans la fourchette de 12 à 18 kg/m3. Etant donné que la face du dessus du panneau 21, comme visible dans la fig. 5 (a), ne comporte que des composants à montage en surface, qui sont relativement petits, le panneau 21 repose uniformément sur le pavé 50.
Le pavé 50 a une deuxième fonction extrêmement importante par laquelle aux postes d'assemblage 4 des composants volumineux, tels que ceux identifiés par le nombre 60 dans la fig. 7, peuvent être placés sur la face pointant vers le haut (et qui est dépourvue de composants) en passant les broches ou les fils des composants 60 dans les trous métallisés du panneau 21, les fils étant noyés dans le pavé de mousse. Ainsi, le pavé 55 devient un dispositif de soutien du circuit 21 pendant
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la fabrication et assure également que les composants volumineux 61 restent en place. Malgré que ceci soit extrêmement simple, les avantages pour le processus de fabrication sont substantiels. Le faible coût du matériau constitue un avantage et la fabrication de dispositifs spéciaux n'est pas nécessaire.
Un autre avantage est constitué par le soutien donné par le pavé de mousse 55 au circuit 21, évitant que l'opérateur doive directement manipuler la carte 21. Finalement, encore un autre avantage réside dans la manière de maintenir les composants 60 fermement en place avec peu de risque qu'ils sortent de leur logement.
Comme illustré dans la fig. 8, le panneau 21 est ensuite soudé par la machine de soudage 6 après tout assemblage final et contrôle de qualité exécutés par les postes de travail 5. Le haut rendement est obtenu par le soudage en une seule passe sur une machine de soudage à vague très turbulente capable de souder les composants à montage en surface 50 et les composants plus volumineux 60. Le circuit passe dans la machine les composants à montage en surface orientés vers le bas, ces composants étant résistants à la chaleur. La machine de soudage 7 comprend un module de préchauffage d'une puissance absorbée de 7 kW. Le module de soudage dispose d'un creuset contenant 180 kg de soudure avec une vague régulière de maximum 10 mm. La vitesse de passage du circuit dans la machine de soudage est approximativement 0.3 m/min.
Après le soudage, le panneau 21 peut être reposé simplement sur le pavé de polystyrène 55 comme le montre la fig. 9, ainsi le pavé 55 est réutilisé comme support du circuit
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après l'opération de soudage. Ceci est visible dans les Figs. 10 et 11 qui montrent plusieurs arrangements d'empilement des circuits et dans un exemple, un casier 70 est utilisé pour empiler des circuits qui comportent des composants lourds tels que transformateurs, les circuits étant empilés sur le pavé 55 dans le casier 70. Les empilements illustrés dans les Figs. 10 et 11 sont utilisés lors de l'inspection visuelle et les tests en circuit après soudage sont exécutés de manière conventionnelle.
Les circuits sont enlevés de la pile ou du casier 70 et sont replacés dans un dispositif de test montré dans les Figs. 12 et 13 après l'inspection visuelle et les tests en circuit.
L'efficacité des tests fonctionnels au poste de déverminage à chaud 8 et aux postes de test 16 a été obtenue avec très peu de manutention des circuits, utilisant un dispositif de test 80 (figs. 12 et 13). Le dispositif 80 comprend un cadre de soutien 81 monté sur roulettes 82, qui supporte un certain nombre de plateaux à glissières 83, chacun conçu pour accueillir un certain nombre de circuits 23. Un contrôleur 85 alimente des prises principales 86 de signaux de test connectés à des fils 87, un fil pour chaque plateau 83. Des fils secondaires 88 relient le fil principal 87 à chaque circuit 23 du plateau 83.
Cette disposition est à nouveau extrêmement simple ayant toutefois des avantages importants. Un avantage est que beaucoup de circuits peuvent être testés ensemble, les mêmes stimuli de test étant transmis à chaque circuit. Un autre avantage est que les connexions sont réalisées d'une manière simple mettant en oeuvre un fil principal pour
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chaque plateau et des fils secondaires reliant chaque circuit. Les circuits se trouvent à l'intérieur du cadre 81 et sont donc protégés et le risque de dégâts accidentels est très faible. Lorsqu'un ou plusieurs circuits doivent être inspectés, l'opérateur fait simplement glisser vers l'extérieur le plateau 83 concerné, inspecte le circuit ou fait les connexions, suivant le cas.
En plus, le dispositif de test 80 peut être déplacé facilement d'un poste de test vers un autre simplement en faisant rouler le cadre 80 sur les roulettes 82. Ce qui a été obtenu par cette configuration est une manière efficace de tester le fonctionnement des circuits avec relativement peu de manutention des circuits.
Après les tests fonctionnels, divers autres tests spécifiques peuvent être exécutés en fonction du type de circuit. L'assemblage final et l'habillement suivent alors aux postes 17 et 18 avant l'expédition depuis le secteur d'expédition 19.
Il sera apprécié que l'invention offre une combinaison de stades d'un processus qui ensemble permettent la fabrication en grand volume de circuits électroniques d'une manière qui demande peu de manutention et qui maintient facilement un niveau de qualité élevé. L'invention offre également un très bon repérage des circuits et un renvoi d'informations destinées à l'analyse de la fabrication et de la qualité.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus qui peuvent varier tant en leurs constructions qu'en leurs détails.
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The invention relates to the mass production of electronic circuits. Such a situation is typical for electronic circuits p. e. for circuits of portable remote control transmitters or household appliances.
Generally, global competition in the manufacturing of this kind of electronic circuits is constantly increasing. It is therefore absolutely necessary to limit the manufacturing cost to a minimum. In many cases manufacturing has migrated from so-called "developed" countries, where the wage cost is relatively high, to low-wage countries. Therefore, it is very important for manufacturing in countries such as Ireland that not only is the quality maintained at the highest level but that the manufacturing yield is also very high. It is known that minimizing circuit handling is a means of increasing both performance and quality. This is one of the objectives of the invention.
Currently many highly specialized machines have been developed to perform various operations of manufacturing electronic circuit boards. For example, Universal Instruments Corporation, manufactures machines for inserting components and also for depositing paste solder for components mounted in
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area. Examples of these techniques are given by documents EP-A2-0 345 061, US 5,029,383, US-A-4,327,483 and US-A-3,808,662 (all from Universal Instruments Corporation). The European document n. EP-A2-0415527 (Hewlett-Packard) describes a device for supporting a double-sided printed circuit for surface mounting.
The device is a foam composition formed to match the underside of the plate allowing the placement of surface mount components on the other side. Although certainly offering advantages for handling the printed circuit during manufacture, this solution requires the manufacture of specific devices for each type of card and can be expensive and cause loss of time when the design of the circuit changes frequently and certainly when It is often necessary to change the manufacturing batch where several types of cards are manufactured.
The invention relates to an improved electronic circuit board manufacturing process in the case where large quantities are produced, and in which the handling during the production is reduced to a minimum, and which at the same time maintains the level of product quality.
According to the invention, a method of manufacturing a large quantity of electronic cards is proposed, the method comprising the following steps: - manufacturing a printed circuit board in a panel having an external frame which supports the cards during manufacture, frame not being masked and reference marks being applied to the frame;
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application of epoxy resin dots on the card using an epoxy application head, the application head being controlled to automatically apply to the panel frame a control epoxy point for each nozzle before applying dots epoxy on the circuit, the side of the frame on which the control points have been placed being associated with a specific epoxy application machine for identifying the machine;
placement of surface mount components on epoxy points on the board; curing in an infrared oven, in which the temperature reaches a peak of 130 to 1600C for a period of the order of 170 to 190 seconds; reversing the circuit in a position in which the surface-mounted components point downwards being held in position by the hardened epoxy dots, and placing the circuit on a pad of foam having high surface friction and being penetrable by the pins components, the density of the foam being of the order of 12 to 18 kg / m3; placing components on the circuit with wires, passing the wires through the metallized holes in the circuit and flooding the wires in the foam pad supporting the circuit from below;
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visual inspection of the circuit lying on the foam pad; separation of the foam pad circuit and soldering of the circuit in a high turbulence wave welding machine, the surface mount components facing down, the welding machine welding the wires of the surface mount components facing the bottom and upwardly facing component wires passed through the metallized holes; visual inspection of the welded circuit; circuit test; and functional test of a group of circuits interconnected by wires when mounted in a test device.
Preferably, the surface mount components are implemented under the control of a program file generated by computer-aided design apparatus, the program file comprising reference information, panel origin and data. orientation of the components, the cited data being sought in a database connected to the computer-aided design apparatus.
In one embodiment, the method includes additional steps of applying a series of epoxy dots to the panel to form a tracking code.
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Ideally, the tracking code is applied by depositing epoxy on a grid printed on the panel frame.
In one embodiment, the grid is formed by a copper screen printed on the panel.
Preferably, the hardening of the circuit involves preheating the circuit for a period of the order of 170 to 190 seconds at a largely constant rate of preheating.
In another embodiment, the panel is heated during the preheating cycle to a temperature of the order of 150 to 1550C in 170 to 190 seconds, the temperature being kept constant at around 150 to 1550C for a period of around 170 to 190 seconds.
In another embodiment, the foam pad is made of polystyrene.
Ideally, the test device used for the functional tests comprises a number of plates, each plate being able to slide on a support.
In one embodiment, the support comprises a main test stimuli wire for each tray, the support being mounted on casters to facilitate maneuvers.
The invention will be more clearly understood by the following description of certain embodiments, given exclusively by way of example, with reference to the accompanying drawings and in which:
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fig. 1 is a schematic view illustrating a manufacturing process according to the invention; fig. 2 is a top perspective view showing the epoxy application station; fig. 3 is a detailed view of a frame part of the panel on which a code has been deposited;
fig. 4 is a top perspective view showing another panel after the application of epoxy dots; fig. 5 (a) is a diagrammatic side section showing a panel after the installation of components, and FIG. 5 (b) is a graph showing the epoxy curing temperature curve; fig. 6 is a top perspective view showing how the panel is handled after the components have been put in place; fig. 7 is a diagrammatic section showing the initial insertion of large components into a circuit; fig. 8 is a schematic side section showing the panel after welding; fig. 9 is a side view showing the panel supported after the welding operation;
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figs. 10 and 11 are perspective views showing how to stack the circuits after welding, and Figs. 12 and 13 are perspective views showing how the circuits are arranged for functional testing.
Referring to the drawings, and initially to FIG. 1, a manufacturing process according to the invention is described. Process 1 is carried out by a manufacturing workshop illustrated in FIG. 1 and generally identified by the number 1. The workshop 1 comprises a parallel pair of machines for distributing epoxy and for placing the components 2, each leading to an infrared oven 3 for curing the epoxy. The components put in place by these machines are surface mount components, larger components being inserted manually at work stations 4, followed by a pair of quality control and weld preparation stations 5.
A welding machine 6 is then provided and for a first quality control at the outlet of the welding machine is provided a quality control station 7 where a visual inspection and the circuit test take place. The functional tests are carried out at station 8 hot debugging and at test stations 16. Workshop 1 includes work stations 17 for manufacturing and assembling auxiliary elements, such as lamps, and the final inspection and the packaging takes place at a series of work stations 18 where the product is dressed before being dispatched by the shipping sector 19.
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In each placement machine 2 there is an epoxy distribution station 20 where nozzles 21 deposit epoxy points on a panel 21.
In the description, the term "panel" designates a single manufacturing unit which can be one or more circuit boards, or as illustrated in FIG. 2, a series of six cards made together and which can be easily separated. A panel 21 is shown in fig. 2 placed on rails 22 at the epoxy distribution station 20. The panel 21 contains six cards 23 and a frame 24. The panels 21 are produced by applying the various conductors to the circuit boards 23 and then masking all the parts to which the solder must not adhere with a masking film with a shiny surface. A reference marking, given by copper deposits on the panel 21, is applied in the frame part 24, part which has not been masked and therefore has a matt surface reflecting little light.
The reference marks have the shape of diamonds and are identified by the number 28 on the panel 21. It has turned out that the reference marks can be easily recognized by the optical detector of the machine 20 when they are applied from this way.
The epoxy points 25 are also illustrated in FIG.
2 and these are applied where surface mount components are to be placed. Before applying epoxy dots to the circuits 23, the nozzles 21 deposit control epoxy dots 27 on one side of the frame 24 of the panel 21. A large control point 27 and a small control point 26 are deposited by the respective nozzles. This operation serves two purposes. The first is to make sure that
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the distribution of epoxy at the start of each panel 21 is regular, starting the distribution by the nozzle concerned. Another object is that at a later stage the size of the epoxy point can easily be checked visually as a witness to the operation of the nozzles 21 at this particular panel 21.
At this later stage, the epoxy dots on circuits 23 will have been covered by the surface mount components.
Another important point of the invention which assists in tracking in an extremely efficient manner and requiring little handling is illustrated in FIG. 3. This drawing shows a grid 40 formed of copper conductors applied to a part of the frame 24. The grid 40 defines a reference frame for the application of the epoxy points 40 inside the grid, the points 41 in the grid 40 forming codes containing information concerning the particular panel 21. The information given by this coding system includes the date, machine number, batch number and any other information concerning this panel and its manufacture. By using the nozzles 21 to give this information, any other separate handling of the panel is avoided and, moreover, it is practically impossible to remove these marks, thus ensuring reliable tracking of the circuit.
It is envisaged that the grid 40 is affixed by conventional printing methods or that it does not exist at all - a template being used for reading. Alternatively, each circuit 23 could be provided with a grid.
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As illustrated in fig. 4, different machines 4 are programmed to apply witness epoxy points to different sides of the frame 24 so that the machine can be identified later. So, as shown in fig. 4, the other epoxy application station deposits the indicators 31 and 32 on the opposite side of the frame 24 of the panel 30.
Surface mount components 50 are then positioned at points 25 as shown in FIG. 5 (a) and the epoxy is then polymerized in an infrared oven 3. With regard to the positioning of the components before polymerization in the ovens 3, it has been found that the yield has been greatly improved by the generation of lay-outs on a computer-aided design apparatus and by creating a program file compatible with the software for controlling the insertion machine 4.
The file created contains reference information, the origin of the panel and the orientation of the components in addition to the information on the components drawn from databases. The file is transmitted to the insertion machine and the feeders and the panel reference are adjusted for a test cycle.
Referring to fig. 5 (b), the polymerization of the epoxy is illustrated. The temperature profile during the process is given by these curves and the polymerization is controlled with great care to avoid damaging certain components such as those in ceramic, while at the same time it is necessary to ensure the good hardening of the epoxy . It turned out that by gradually increasing the temperature to 1500 C - 155 "C over a period of time
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approximately 180 seconds, then maintaining it at this level for a second period of 180 seconds, a high level of constant quality of polymerization is obtained without damage to the circuits or components. These periods of time are both preferably of the order of 170 to 190 seconds.
It will be appreciated that the combination of the features described for the epoxy, the placement of the components and the polymerization in the oven result in an extremely efficient manner in a high quality manufacturing.
After the epoxy has hardened, the components 50 are firmly placed on the panel 21 and each panel 21 and then overturned, the components 50 being below and resting on a polystyrene pave 55 of FIG. 6. The polystyrene block 55 has flat surfaces with high surface friction and in this embodiment has a density of 15 kg / m3, the density preferably being in the range of 12 to 18 kg / m3. Since the top face of the panel 21, as visible in FIG. 5 (a), only has relatively small surface mount components, the panel 21 rests uniformly on the pad 50.
The block 50 has a second extremely important function by which at the assembly stations 4 bulky components, such as those identified by the number 60 in FIG. 7, can be placed on the side pointing upwards (and which is devoid of components) by passing the pins or the wires of the components 60 through the metallized holes of the panel 21, the wires being embedded in the foam pad. Thus, block 55 becomes a support device for circuit 21 for
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manufacturing and also ensures that the bulky components 61 remain in place. Although this is extremely simple, the benefits to the manufacturing process are substantial. The low cost of the material is an advantage and the manufacture of special devices is not necessary.
Another advantage is constituted by the support given by the foam pad 55 to the circuit 21, preventing the operator from having to directly handle the card 21. Finally, yet another advantage lies in the way of holding the components 60 firmly in place with little risk that they will leave their accommodation.
As illustrated in fig. 8, the panel 21 is then welded by the welding machine 6 after all final assembly and quality control carried out by the work stations 5. The high efficiency is obtained by welding in a single pass on a very wave welding machine turbulent capable of soldering the surface mount components 50 and the larger components 60. The circuit passes through the machine the surface mount components facing down, these components being heat resistant. The welding machine 7 includes a preheating module with an absorbed power of 7 kW. The welding module has a crucible containing 180 kg of welding with a regular wave of maximum 10 mm. The speed of passage of the circuit in the welding machine is approximately 0.3 m / min.
After welding, the panel 21 can simply be put back on the polystyrene block 55 as shown in FIG. 9, so block 55 is reused as a circuit support
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after the welding operation. This is visible in Figs. 10 and 11 which show several stacking arrangements of the circuits and in one example, a rack 70 is used to stack the circuits which comprise heavy components such as transformers, the circuits being stacked on block 55 in the rack 70. The stacks illustrated in Figs. 10 and 11 are used during visual inspection and the circuit tests after welding are carried out in a conventional manner.
The circuits are removed from the battery or rack 70 and are replaced in a test device shown in Figs. 12 and 13 after visual inspection and circuit tests.
The effectiveness of the functional tests at the hot burn-in station 8 and at the test stations 16 was obtained with very little handling of the circuits, using a test device 80 (figs. 12 and 13). The device 80 comprises a support frame 81 mounted on casters 82, which supports a certain number of slide plates 83, each designed to accommodate a certain number of circuits 23. A controller 85 supplies main sockets 86 of test signals connected to wires 87, one wire for each plate 83. Secondary wires 88 connect the main wire 87 to each circuit 23 of the plate 83.
This arrangement is again extremely simple, however, having significant advantages. An advantage is that many circuits can be tested together, the same test stimuli being transmitted to each circuit. Another advantage is that the connections are made in a simple manner using a main wire for
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each plate and secondary wires connecting each circuit. The circuits are inside the frame 81 and are therefore protected and the risk of accidental damage is very low. When one or more circuits must be inspected, the operator simply slides out the plate 83 concerned, inspects the circuit or makes the connections, as the case may be.
In addition, the test device 80 can be easily moved from one test station to another simply by rolling the frame 80 on the rollers 82. What has been achieved by this configuration is an effective way of testing the operation of the circuits with relatively little circuit handling.
After the functional tests, various other specific tests can be performed depending on the type of circuit. Final assembly and clothing then follow at stations 17 and 18 before shipping from shipping area 19.
It will be appreciated that the invention offers a combination of stages of a process which together allow the large volume manufacturing of electronic circuits in a manner which requires little handling and which easily maintains a high level of quality. The invention also offers a very good identification of circuits and a return of information intended for the analysis of manufacturing and quality.
The invention is not limited to the embodiments described above which can vary both in their constructions and in their details.