Brevet FR2028878A1 — publié le 19701016

i 2028878 L'invention concerne une électrode pour soudure par ultrasons et/ou une pièce d'insertion d'électrode pour soudure par ultrasons ainsi que son procédé de fabrication. Dans les appareils de soudure par ultrasons, il est 5 connu de fabriquer l'électrode pour soudure par ultrasons - qu'on appellera "sonotrode" dans la suite du texte - avec un matériau métallique léger, par exemple de 1'aluminium ou un alliage d'aluminium. L'avantage de tels matériaux métalliques légers est que, en raison de leur masse plus faible et donc de leurs forces 10 accélératrices internes plus faibles, la puissance induite par le générateur à ultrasons sur la sonotrode est transmise à la surface de travail de cette dernière avec une perte relativement faible. L'absorption acoustique est également très faible, de sorte que la perte d'énergie interne est proportionnellement 15 faible. De telles sonotrodes sont utilisées également pour souder des éléments en matériau synthétique, par exemple pour des barrettes à fiches ou des éléments semblables. Mais il s'est avéré que de fines particules de métal, qui sont enlevées de la surface de travail par frottement, lors du fonctionnement, surtout dans 20 le cas des sonotrodes constituées par de 11 aluminium ou un alliage d'aluminium, s'incrustent dans la surface et dans le matériau à souder. Dans le cas des barrettes à fiches, servant notamment pour les montages électroniques, les distances entre les différentes broches de contact, les ressorts de contact ou 25 les lames de contact sont souvent très petites et ont par exemple des valeurs inférieures à 2 mm. L'enlèvement par frottement des fines particules de la sonotrode provoquent donc, lors de la soudure, des ponts conducteurs entre les différents contacts de sorte que ces éléments de construction ne peuvent plus être 30 utilisés. De plus on a proposé de munir des sonotrodes d'une pièce d'insertion constituée par un matériau céramique. De telles pièces d'insertion sont reliées à la sonotrode par un adhésif. L'inconvénient en résultant consiste essentiellement dans le fait 35 que seule une partie de l'énergie induite est transmise à la surface de travail de la pièce d'insertion par l'intermédiaire de la couche d'adhésif. Celle-ci subit un fort échauffement et-se décompose de sorte que la pièce d'insertion de la sonotrode se décolle. 40 L'invention a pour but de fournir une sonotrode et/ou 70 02115 2028878 une pièce d'insertion pour des appareils de soudure par ultrasons ainsi qu'un procédé pour fabriquer des sonotrodes résistant à l'abrasion, qui, tout en ayant un rendement élevé, ne forment aucun pont conducteur lors de la soudure d'éléments en matériau 5 synthétique, notamment dans le cas des barrettes à fiches. Ce problème est résolu conformément à l'invention par le fait que la surface de travail de la sonotrode ou de la pièce d'insertion de la sonotrode est recouverte d'une couche faite avec une matière électriquement non conductrice et résis-10 tant à l'abrasion. Cette forme de réalisation conforme à l'invention permet de fournir une sonotrode à rendement élevé, telle que, lors de la soudure de composants électriques et notamment de barrettes à fiches, aucun pont conducteur ne se forme entre les contacts à enchâsser dans la pièce en matière synthétique. 15 Suivant le procédé conforme à l'invention, on dépose d'abord une couche d'adhésif par projection de plasma sur la surface de travail de la sonotrode ou de la pièce d'insertion de la sonotrode, puis on dépose, par dessus cette couche par projection de plasma, line couche de revêtement électriquement 20 non conducteur et constitué de préférence par un oxyde métallique. La couche de revêtement ainsi déposée sur la sonotrode est extrêmement résistante à l'abrasion et possède de ce fait la propriété de ne former aucun pont électriquement conducteur. TJh avantage particulier réside également dans le fait que 25 l'oxyde métallique déposé sur la sonotrode, tel que par exemple AI2O3, TiÛ2 ou vin oxyde semblable, n'est pas électriquement conducteur et assure une bonne transmission acoustique de la surface de travail relativement rugueuse de la sonotrode sur la pièce à travailler. 30 La sonotrode ainsi réalisée convient également bien pour la soudure par ultrasons de tôles minces. L'utilisation de la sonotrode conforme à l'invention permet donc d'employer des appareils de soudure par ultrasons de plus faible puissance pour des pièces qui jusqu'à maintenant ne pouvaient être trai-35 tées qu'en utilisant une puissance d'ultrasons, émise sur la sonotrode, comparativement plus élevée. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé un dispositif conforme à l'invention. 40 La figure 1 représente une sonotrode 1, faite de 70 02115 3 2028878 préférence en aluminium ou un alliage d'aluminium, et reliée, de manière connue, à un générateur à ultrasons 2. Le générateur à ultrasons, travaillant par exemple par magnétostriction, transmet la puissance acoustique à la sonotrode, vibrant dans le sens 5 de la flèche P, dont la surface de travail 3 porte une couche de revêtement 12 électriquement non conductrice et constituée de préférence par un oxyde métallique. Pour souder une barrette 6 à fiches, on introduit la sonotrode entre les broches d'enfi-chage 4 des rangées de fiches 5 et 5', puis, en pressant la 10 sonotrode contre la barrette à fiches 6 en matière synthétique, on soude les broches 4 dans la pièce à traiter. Comme il ressort de la figure 2, on peut aussi introduire dans la sonotrode une pièce d'insertion 7, la surface 8 de celle-ci étant recouverte d'une couche de revêtement 9 du type 15 mentionné précédemment. Une sonotrode de cette sorte est utilisée de préférence pour souder de petites pièces métalliques, par exemple des tôles 10, 10'. Etant donné que la transmission des ultrasons de la surface d'oxyde métallique 9, un peu rugueuse et obtenue par projection de plasma, sur les tôles 10, 10' est 20 meilleure que pour une sonotrode, dont la surface de travail est constituée par un métal ou un matériau céramique, me puissance d'ultrasons plus faible est nécessaire pour mener à bien l'opération de soudure. Pour fabriquer la sonotrode (figure 3), on enduit 25 d'abord la surface de travail 3 de cette dernière d'une couche d'adhésif 11. Cette couche 11, constituée de préférence par un nitrure de nickel, est recouverte par projection de plasma. Après ce dépôt, on recouvre finalement la couche 11, par saupoudrage, d'une couche de revêtement constituée par un oxyde métal-30 lique, par exemple A^O^ ou TiÛ2 ou un oxyde semblable. Le revêtement de la sonotrode est résistant à l'abrasion et assure une bonne transmission des ultrasons. Comme il ressort de la figure 4, on peut monter une plaque de travail 14 sur le pied 13 de la sonotrode 1. Confor-35 mément à ce qui est représenté sur la figure 3, la plaque 14 est recouverte d'une couche d'adhésif 11 et d'une couche de revêtement 12 électriquement non conductrice et résistante à l'abrasion. La plaque de travail 14 porte une pièce filetée 15 qui est vissée dans un trou taraudé 16 du pied 13. 70 02115 4 2028878 REVENDICATIONS 1. Electrode métallique pour soudure par ultrasons, caractérisée par le fait que la surface de travail de l'électrode ou de sa pièce d'insertion est recouverte d'une couche de revêtement constituée par un matériau électriquement non conducteur et 5 résistant à l'abrasion. 2. Electrode métallique pour soudure par ultrasons suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que sa surface de travail est constituée par un oxyde métallique. 3. Electrode métallique pour soudure par ultrasons 10 suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la couche de revêtement en oxyde métallique est déposée sur une couche d'adhésif recouvrant la surface de travail. 4. Electrode métallique pour soudure par ultrasons suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que 15 la couche de revêtement est constituée par un oxyde d'aluminium ou de titane. 5. Electrode métallique pour soudure par ultrasons suivant les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisée par le fait que la couche d'adhésif est constituée par un aluminure de nickel. 20 6. Electrode métallique pour soudure par ultrasons suivant les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par de l'aluminium ou vin alliage d'alluminium, et sa surface de travail est recouverte d'un oxyde métallique. 25 7. Electrode métallique pour soudure par ultrasons suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisée par le fait qu'elle porte une pièce d'insertion, dont la surface de travail est recouverte d'une couche de revêtement constituée par vin oxyde métallique. 30 8. Procédé pour réaliser une électrode pour appareils de soudure à ultrasons, caractérisé par le fait qu'on dépose d'abord une couche d'adhésif par projection de plasma sur la surface de travail de l'électrode, et qu'on dépose ensuite, par dessus cette couche d'adhésif, par projection de plasma, une 35 couche de revêtement électriquement non conductrice, constituée de préférence par un oxyde métallique.