DESS TSI - Première session 2005
Option Mécanique et Matériaux
Productique et Technologies Informatiques
Fabrication de cartes à puces

Durée : 2h, documents personnels et calculatrice autorisés. Les documents sont tirés du sujet d'agrégation interne de génie mécanique session 2004. Ce sujet comporte 4 pages de texte, plus une annexe sur 5 pages. En cas d'informations insuffisantes, vous pouvez faire toute supposition qui vous arrange (et ne contredise pas le sujet), à condition de le préciser.

Présentation du dispositif général :

La machine MBM 2000 est conçue et réalisée par la société Cybernix. Elle est destinée à fabriquer des cartes à puces. Elle intègre une ligne de conditionnement des cartes vierges et une ligne de conditionnement des puces (appelées ici micromodules) qui arrivent en rouleaux de films (visibles à gauche sur la photo de la machine). La cadence de la machine est de 2000 cartes à l'heure.

fig.1 : photo de la MBM2000

Un début de SADT a été réalisé (Annexe A). Bien que comportant encore quelques erreurs de syntaxe et n'étant pas complètement développé, il vous donne une présentation du dispositif. Je vais néanmoins vous décrire le processus en français, avec plus de détails.

La première ligne de la machine conditionne les cartes. Les 9 postes sont numérotés (Ci, i=1 à 9):

• C1 : dépileur.U n magasin de 500 cartes alimente la machine. Un dispositif de flip-flop (inversion du magasin actif) permet de doubler la capacité et de ne pas stopper la machine quand un magasin est vide.
• C2 : poste de mesure de l'épaisseur de la carte afin d'ajuster automatiquement la profondeur de l'usinage (poste C3)
• C3 : fraisage de l'empreinte suivant les directions X et Y, la broche de l'outil étant disposée suivant Z.
• C4 : nettoyage de la carte avec une brosse rotative.
• C5 : dispense de colle par une aiguille, un mouvement XY est donné à la carte pour distribuer la colle sur le parcours de l'empreinte.
• C6 : insertion des micromodules (en provenance du poste D de la seconde ligne)
• C7a à C7h : transfert circulaire destiné au pressage du micromodule avec une pression, une durée et une température contrôlées.
• C8 : contrôle de la hauteur du micromodule par rapport à la hauteur de la carte, rejet des cartes défectueuses.
• C9 : stockage des cartes bonnes dans un magasin de 500 cartes. Un dispositif de flip-flop permet de doubler la capacité et de ne pas stopper la machine quand un magasin est plein.

La seconde ligne prépare les micromodules. Les 4 postes sont nommés Mx, x=A à D :

• MA : déroulement du film.
• MB : avance du film pas à pas.
• MC : détection de la position des micromodules et repérage des micromodules défectueux (détection de trous préalablement perforés qui caractérisent les micromodules défectueux).
• MD : découpage des micromodules non défectueux qui seront amenés au poste 6 de la ligne Cartes.

Les micromodules arrivent sur un film comportant deux rangées de micromodules.

fig.2 : le film dans la ligne micromodules

Dans le poste MC, un bloc de détection permet de :

• vérifier la bonne position du film (détecteurs C1 et C2 en regard des trous d'entraînement du film),
• identifier les composants défectueux (détecteurs C3 et C4). En effet, lors de la fabrication du film, tous les micromodules sont testés, les non conformes sont percés pour qu'ils soient facilement identifiables.

Les informations sur les micromodules défectueux sont mémorisés de manière à être disponibles dans le poste MD, où deux micromodules sont découpés l'un après l'autre par un poinçon puis amenés au poste C6 à l'aide d'une ventouse. Si l'un des deux est défectueux, seul le conforme est poinçonné, si les deux sont défectueux aucun n'est poinçonné.

fig.3 : poste MD (coupe perpendiculaire à l'axe du film)

Le poste MB doit faire avancer le film de deux encoches pour passer d'une rangée de deux micromodules à la suivante. Lors de la mise en place d'un nouveau film, une série de 6 trous permet de détecter la présence des premiers micromodules. De plus il signale une mauvaise position du film lorsqu'il détecte un décalage entre les informations données par C1 et C2 (un intervalle de tolérance est évidement prévu). La fin du film est également précisée par les 6 mêmes trous.

fig.4 : entame (début d'un nouveau film). La fin du film est identique (mais dans l'autre sens)

Question 1 :

Tracez le Grafcet de toute l'installation. Il commandera chaque poste de la ligne cadres par 9 étapes, où vous indiquerez comme action C1 à C9 (on suppose que 9 Grafcet esclaves géreront plus précisément chaque poste, mais vous ne les tracez pas dans cette question). Pour la ligne micromodules, vous utiliserez les actions :

• AVP avance d'un pas du film
• MEM : mémorisation de l'état de C3 et C4
• PP1 déplacement du poinçon vers la piste 1, PP2 vers la piste 2 (au repos il peut rester où l'on veut)
• PM poinçonnage du module
• PV+ déplacement de la ventouse (de la piste 2 vers la piste 1, et vers le poste C6 de la ligne cartes)
• PV- déplacement de la ventouse (de la piste 1 vers la piste 2, et depuis le poste C6 de la ligne cartes)
• AV aspiration ventouse
• AL allumage d'un voyant spécifiant que le film est fini (le changement de bobine et la mise en place de l'entame est fait manuellement par un opérateur, C3 et C4 obturés nous indique que le nouveau film est présent).

Vous utiliserez les détecteurs définis dans le cahier des charges, ainsi que tous les capteurs de fin d'action dont vous aurez besoin. Vous supposerez qu'une variable MD1 indique si le micromodule actuellement en piste 1 dans le poste MD est défectueux, MD2 pour la piste 2, sans vous occuper ici comment on récupère ces informations.

Question 2 :

Revenons au SADT. Détaillez l'actigramme A3 (si possible détaillez en aussi au moins un sous-actigramme). Avez-vous vu quelques erreurs (de syntaxe) dans les actigrammes donnés en annexe (ne perdez pas trop de temps pour chercher ces erreurs) ?

Question de cours :

Dans ce problème, il n'y a rien qui puisse nécessiter les techniques d'intelligence artificielle. Dans quels types de problèmes pourrions nous en avoir besoin ? Donnez différents cas, et en particulier précisez quand utiliser des moteurs d'inférence (de quel ordre ?) ) ou des langages tel prolog.

au bout de ce lien, une proposition de correction de la première question.

Patrick TRAU, ULP - IPST mars 05