Brevet FR2008143A1 — publié le 19700116

La présente invention se rapporte à un procédé de soudure utilisant un bain de soudure se trouvant par dessous pour souder des conducteurs d'électricité sur un circuit. Les circuits portés sur des supports se présentent 5 sous plusieurs formes. Ils comprennent les cartes à circuits imprimés et les circuits en couches minces et en couches épaisses déposés sur des supports de verre et de céramique. Une fois que le circuit a été formé il faut habituellement y connecter des conducteurs afin de compléter le circuit 10 électrique. Dans le cas de cartes à circuits imprimés, des branches de conducteurs sont fixées au circuit. Les conducteurs sont généralement fixés au circuit en faisant passer le support au dessus d'un bain de soudure de façon que les conducteurs deviennent partie intégrante du circuit, du point de vue mécanique comme du 15 point de vue électrique, lorsque la soudure refroidit. Un procédé couramment utilisé actuellement consiste è vtlliser un dispositif pour communiquer au bain un mouvement ondulatoire, le circuit étant suffisamment près du bain pour être "mouillé" par la soudure lorsque la longueur du circuit traverse lTonde. 20 Quel que soit le montage particulier utilisé, lors que le circuit se trouve en face du bain de soudure, l'effet de gravitation sur la soudure liquide qui colle aux conducteurs, est tel qu'il se forme des bavures, la soudure reliant quelquefois des parties de circuit qui devraient rester non connectées élec-25 triquement. Etant donné que les circuits soudés peuvent éventuellement être montés côte à côte à des distances prédéterminées l'un de l'autre dans un châfesis et que la tendance actuelle est orientée vers la miniaturisation, les bavures limitent naturelle-30 : ment la proximité des circuits adjacents. Les bavures et les courts-circuits par soudure entraînent approximativement un rebut de trois pour cent des produits finis. Un certain nombre de propositions ont été faites pour éliminer les bavures mais elles n'ont toutes rencontré que peu 35 de succès. Par exemple, l'utilisation de divers composés organiques placés sur la surface de la soudure fondue favorise la réduction de la hauteur de la soudure, mais elle introduit des problèmes supplémentaires et indésirables de fumées et donne lieu à la contamination de la pompe dans une machine de soudure par ondes. 69 14784 -2 2008143 Un autre montage implique des vibrations rectilignes appliquées au circuit afin d'éliminer par secousse la soudure excédentaire et de réduire la tension superficielle pendant que la soudure se trouve à l'état fondu. Toutefois, les vibrations 5 créent des soudures froides et le déplacement de conducteurs dans le circuit en couche mince. Une soudure froide se produit lorsque le conducteur se déplace par rapport au circuit durant le refroidissement de la soudure. Alors que la soudure peut paraître satisfaisante à l'oeil nu, elle est mauvaise à l'intérieur et, en fait; 10 une connexion réelle peut n'avoir pas été établie. TT^ montage qui s'est avéré satisfaisant fait passer .dessus le support avjàrm xin fil tendu, mis en place de telle sorte qu'il existe un espace réduit entre la surface du fil et la proéminence la plus élevée des conducteurs sûr le circuit. Le fil est disposé 15 juste en dessous de la surface de l'onde dans le bain de telle sorte qu'il coupe la tension superficielle des formations de soudure et réduise sensiblement la hauteur des bavures et la tendan-ce aux courts-circuits. Bien que le dispositif à fil contribue grandement à tendre vers l'élimination du. problème, on a constaté 20 qu'il est encore possible d'améliorer la solution et il existe des applications particulières dans lesquelles le montage selon l'invention, utilisé seul ou conjointement au procédé à fil qui vient d'être décrit, s'avère bien supérieur. La solution proposée selon l'invention consiste à re-25 tourner le circuit après qu'il a été soumis à l'action d'un bain de soudure et en chauffant le circuit retourné afin de faire fondre et réduire ainsi les dimensions de toute bavure qui s'est formée durant la phase de soudure. Avant de procéder au chauffage, le circuit est de préférence soumis à un bain de flux afin de réduire 30 la tension superficielle et d'empêcher la formation d'oxydes superficiels. L'invention sera décrite plus en détails ci-après en se référant aux dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une carte 35 à circuit imprimé avant soudure;- - la figure 2 montre la carte à circuit imprimé selon la figure 1,en position retournée, après soudure; - la figure 3 est un schéma fonctionnel illustrant le procédé selon l'invention; 69 14784 3 2008143 - les figures 4 et 5 sont des vues en perspective montrant la carte représentée sur la figure 2 respectivement et après avoir subi le procédé selon l'invention; - la figure 6 est une vue en perspective d'un cir-5 cuit en couche mince avant soudure; - la figure 7 montre un détail d'un conducteur soudé, selon un procédé classique, sur la plaquette représentée sur la figure 6. La figure 1 montre une carte à circuit imprimé 9 com-10 prenant un support 10 portant un circuit imprimé 11 constitué de branches de circuit individuelles 11a. Les branches individuelles contiennent chacune une partie allant vers les connecteurs 12a à ■12e destinés à monter le support électriquement et mécaniquement dans un châssis. Sur la face du support 10, opposée à céLle portant 15 le circuit imprimé, apparaissent plusieurs composants, par exemple, une résistance 13 dont les conducteurs respectifs 15 passent par des orifices ménagés dans le support et dans le circuit imprimé contigu. La longueur des parties exposées 14 des conducteurs 15 est déterminée à l'avance et elle peut, par exemple,être de l'ordre 20 de 25,4 mm et être recourbée parallèlement au support. Quoique la disposition illustrée sur les figures 1 et 2 représente une carte à circuit imprimé traditionnelle, il convient de souligner que le procédé selon l'invention s'applique tout aussi bien à des dispositifs à couches minces et à des cou-25 ches épaisses. Dans le cas de tels dispositifs, le procédé n'intéressera qu'une seule face du support et la phase de soudure intéressera principalement les conducteurs seulement plutôt que les connexions entre composants. Des organes en forme de Té 16 et 18 sont prévus pour 30 saisir fermement les bords opposés de la carte 9de manière à supporter celle-ci tout au long des opérations de.soudure et durant la phase de réduction des formations de bavures. Ces organes doivent être constitués d'un matériau convenable qui ne se trouve pas mouillé par la soudure, par exemple de l'acier inoxydable. 35 La carte 9 montrée sur la figure 1 est retournée et on la fait passer au dessus d'un dispositif de soudure à onde où elle est revêtue de soudure fondue qui, lorsqu'elle est refroidie, connecte électriquement et mécaniquement les parties 14 partant de la surface et allant des composants 20 vers le circuit imprimé is-40 socié. La figure 2 montre la carte après qu'elle a subi cette 69 14784 -4 2008143 opération. Gomme on peut le voir sur le dessin, il s'est formé de nombreuses bavures telles que 19 et 21, toutes ces bavures émergeant d'une façon tout à fait arbitraire et jusqu'à une distance imprévisible de la surface de la carte. 5 Le procédé selon l'invention va être décrit à présent à l'aide des figures 3, 4 et 5. Sur la figure 3, la carte 9 est représentée schémati-quement à gauche avec le circuit 11 disposé en dessous du support tel qu'il apparaît juste avant d'être introduit dans le premier 10 bain de flux 30 qui sert, de la manière connue, à nettoyer le support et à favoriser l'union du circuit avec les parties de connexions 14. Après passage dans le bain de flux le circuit passe dans le tank de soudure 31 et en sort comme montré sur les figures 2 et 4. 15 A ce moment on peut utiliser le dispositif à fil 32 mentionné précédemment. Le fil est orienté parallèlement à l'onde de soudure et à proximité de celle-ci afin d'éliminer une partie importante des bavures avant que la soudure n'ait eu l'occasion de durcir. Une fois que la soudure est à l'état solide, le circuit est 20 de nouveau revêtu de flux au poste 33- Cette phase peut etre accomplie alors que le circuit, porté par le support, se trouve sur la face supérieure ou sur la face inférieure de celui-ci. Quelle que soit la position du circuit durant cette phase, la carte 9 est à présent supportée au moyen d'organes 16 et 18 en forme de Té, le 25 circuit étant tourné vers le haut comme montré schématiquement à droite sur la figure 3. La carte est alors soumise à un rayonnement de chaleur émis par une source de radiations infrarouges 34 pendant un laps de temps suffisant pour porter la soudure à son point de fusion et 30 pour lui permettre de s'écouler nar crr»m"+-4 Homn.q 1 p La figure 6 montre le circuit 72 disposé sur le support 73. Des bras 70 sont fixés mécaniquement au circuit en couche mince au moyen d'organes en U 70a. Les bras 70 sont reliés par une paire 69 14784 5 2008143 d'organes de liaison 71, ces deux organes'permettant la manipulation comme le permet^lent les bras 16 et 18 dans l'exemple décrit plus haut. En étant retourné le dispositif représenté sur la figure 6 est soumis à un processus de soudure par onde à l'aide de sou-5 dure étain-indium (50/50). Selon l'invention, les bavures d'étain-indium, représentées sur la figure 7, sont revêtues d'un flux (par exemple un flux du type résine alcool) et passent sous une lampe de quartz rayonnant une énergie infrarouge suffisante pour amener la température superficielle de la plaquette à 190°C. Cette tempé-10 rature est située approximativement à 66°C au dessus du point de fusion de la soudure étain-indium. La température superficielle est maintenue entre 180°C et 200°C pendant cinq' à dix secondes après que la dernière bavure soit fondue, ce qui, dans l'exemple particulier décrit, a été jugé juste suffisant pour que soit for-15 tement réduite la taille des bavures sans que la soudure coule sur le circuit. 69 14784 6 2008143 REVENDICATIONS. 1.» Procédé pour souder des conducteurs d'électricité sur un circuit (11), celui-ci étant soumis à l'action d'un bain de soudure se trouvant par dessous, caractérisé en ce qu'on re-5 tourne le circuit après l'avoir soumis à 1'action du bain de soudure et en ce qu'on chauffe le circuit retourné afin de faire fon- -dre les bavures formées durant la phase de soudure de manière à en réduire la taille. 2.= Procédé selon la revendication 1, caractérisé en 10 ce qu'un flux est appliqué au circuit soudé avant de procéder au traitement thermique. 3.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chaleur est engendrée par une source de radiations infrarouges 'disposée au dessus du circuit. 15 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soudure est constituée d'étain-indium et en ce que la température est augmentée jusqu'à 190°C environ.