Brevet FR2273624A1 — publié le 19760102

L'invention concerne les méthodes de fabrication des appareils électroniques, et notaient les dispqsitifs pour la soudure d'une rangée de conducteurs plats, par exemple des sorties de circuits intégrés, sur une plaquette. On connaît des dispositifs pour la soudure d'une rangée de conducteurs plats, notamment des sorties de circuits intégrés, sur une plaquette, comprenant une tête avec un élément soudeur ayant une surface active non mouillée par la soudure, et un mécanisme assurant le déplacement relatif de la plaquette et de la tête. Eoutetoig, les dispositifs connus n' assurent pas des soudures de haute qualité, car les matériaux utilisés pour fabriquer ou plaquer les éléments soudeurs non nouilles par la soudure, tels que le molybdène, le tungstène, l'alliage connu sous le nom de ruchrone, le tantale, etc, ont une conductivité thermique et une capacité calorifique basses.Pour apporter aux zones de soudure la quantité de chaleur nécessaire, de tels éléments soudeurs doivent être chauffés jusqu'à une température bien plus haute que la température de fusion de la soudure, ce qui provoque, pendant la soudure des brûlures des projections du flux et de la soudure et la formation de pores et de vides dans les jonctions soudées. Les matériaux à bonnes caractéristiques thermiques, tels que le cuivre et ses alliages, sont mouillés par la soudure aux températures de soudure et leur emploi pour la fabrication des éléments soudeurs dans les dispositifs connus entrain la tor- ration de com s et de ponts de soudure inadmissibles entre les sortiesvoisines lorsque l'élément soudeur est écarté des Jonctions. Un autre inconvénient notable des dispositifs à souder connus est leur faible rendement et leur conception complexe, ce qui résulte de la nécessité d'assurer un déplacement discontinu de la plaquette avec les microcircuits (ou de la tête), de met- tre successivement les sorties en cotncidence avec l'élément soudeur, d'écarter cet élément soudeur et de l'abaisser pour souder chaque conducteur séparément. L'utilisation d'éléments soudeurs à surface active allongée pour le chauffage simultané d'un groupe de sorties permet d'augmenter le rendement du dispositif à souder, mais, dans ce cas, apparaissent des risques d'endommagement des microcircuits et de la plaquette par le choc thermique (ce qui requiert des extracteurs de chaleur spéciaux ou le refroidisbement de la zone de soudure par un gaz inerte) et on ne peut garantir la transmission stable de la chaleur de l'élément soudeur à chacune des sorties. Le but de l'invention est de créer un dispositif à souder qui ne présenterait pas les inconvénients indiqués. On s'est proposé de créer un dispositif pour la soudure d'une rangée de conducteurs plats sur une plaquette, qui serait de conception simple, assurerait la soudure séparée de chaque sortie avec un déplacement continu de la tête ou de la plaquette. La solution eansiste en ce que, dans le dispositif pour la soudure d'une rangée de conducteurs plats sur une plaquette, com- prenant une tête avec un élément soudeur ayant une surface active venant contacter directement les conducteurs à souder, et un mécanisme pour le déplacement relatif de la plaquette et de la tête selon l'invention, l'élément soudeur est doté d'une portion allongée mouillée par la soudure cette portion est orientée sous un certain angle par rapport à la direction du déplacement relatif de la plaquette et de la tête, et elle assure l'étalement de la soudure sur la sortie au cours de son déplacement uniforme avec passage successif d'une sortie à l'autre. Il est avantageux que la portion mouillée par la soudure soit disposée, conformément à l'invention, entre les portions non mouillées par la soudure. Il est avantageux quelaportion mouillée par la soudure soit réalisée, conformément à l'invention, sous la forme d'une insertion amovible placée dans une rainure de l'élément soudeur L'utilisation du dispositif à souder proposé assure la soudure à grand rendement d'une rangée de conducteurs plats sur les plaquettes, grâce au mouvement continu de la tate par rapport à la plaquette pendant la soudure. En outre, la présente, sur la surface active de l'élément soudeur, d'une portion allongée mouillée par la soudure, permet de stabiliser la transmission de chaleur de l'élément soudeur à chaque conducteur séparément, et l'orientation de cette portion sous un certain angle par rapport à la direction du déplacement relatif de la tête et de la plaquette, ainsi que sa disposition entre des portions non mouillées par la soudure, rendent possible le contrôle de l'étalement de la soudure pendant l'opératione Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par un mode de réalisation concret donné à titre d'exemple et par des dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente schématiquement la vue d'ensemble d'un dispositif à souder (le mécanisme de déplacement et l'élément soudeur sont montrés en coupe) conforme à l'invention; la figure 2, la section Il-Il figure 1; la figure 3, l'élément soudeur conforme à l'invention du c6té de la surface active; la figure 4 schématise la disposition relative de la portion de surface active de l'élément soudeur#mouillée par la sou durevet de la sortie du microcircuit à monter au cours de la soudure (dans 2 positions), conformément à l'invention. Le dispositif, objet de l'invention, pour la soudure de sorties, sur la plaquette, de microcircuits intégrés, comprend une tête 1 (figure 1), fixée à un mécanisme 2 assurant son déplacement, dans l'exemple considéré, par rapport à la plaquette 3 qui reste fixe. il est toutefois bien évident qu'à l'aide de moyens connus on pourrait assurer le déplacement de la plaquette 3 par rapport à la tête 1 fixe. Sur la plaquette 3 sont disposés les microcircuits 4 à monter, ayant des sorties plates 5 revêtues au préalable de soudure 6 à l'état solide. Le mécanisme 2 de déplacement de la tête 1 comprend un moteur électrique 7, accouplé par un manchon 8 à une vis de translation 9.#Oelle-ci coopère avec l'écrou 10 d'un coulisseau 1 qui est monté sur une glissière fixe 12. La tête 1 comporte une paire d'éléments soudeurs 13 (fig.2) coopérant avec le microcircuit 4, aux deux c8tés sur lesquels se trouvent ses sorties 5. Les éléments soudeurs 13 sont fixés sur des leviers 14 montés librement sur un axe creux 15 (figure i), de façon qu'ils puissent osciller dans le plan vertical (comme par des flèches sur le figure i). Dans certains cas, il peut s'avérer avantageux de ne sonter qu'un seul élément. La commande dudit déplacement est assurée par un électroaimant 16, dont l'armature 17 bute contre un ressort 18 et coopère avec un des bras de chacun des leviers 14. Les leviers 14 sont maintenus en contrainte par des ressorts 19. Sur le second bras de chaque levier 14 est-rigidement fixé un élément soudeur 13. Les éléments soudeurs 13 sont des bàrreaux i section re- tantulaire, dans lesquels sont logés des éléments chauffants électriques 20, raccordés par des fils 21 à une source d'alimentation (non représentée sur les figures). Len barreaux sont en cuivre plaqué avec un métal non mouillé par la soudure (par exemple le chrome) et ont une surface active, c'est-à-dire une surface entrant en contact avec les sorties à souder 5, en forme de parallélogramme (figure 3). Sur la surface active des éléments soudeurs 13, sous un an gale A par rapport à la direction x-x du déplacement relatif de la tête 1 (figure 1) et de la plaquette 3, est creusée une rainure dans laquelle est logée une insertion amovible 22, réalisée elle aussi en cuivre, mais sans revêtement. L'insertion 22 est emboftée à fleur de la surface active des éléments soudeurs 13 et, de la sorte, elle forme sur cette surface une portion allongée 23 (figure 3) qui est mouillée par la soudure et enclavée entre des portions 24 et 25 non mouillées par la soudure. Sur la figure 2, la portion mentionnée est montrée en trait interrompu. La largeur de l'insertion 22 et son anglet d'orientation sont choisis selon la largeur des sorties 5 à souder et la distance entre elles. Le dispositif à souder faisant l'objet de l'invention fonctionne de la façon suivante. La plaquette 3 (figure? et 2) avec les microcircuits 4, est fixée de telle façon que les sorties 5 se trouvent sous les éléments soudeurs 13 de la tête 1. Ees éléments soudeurs 13 sont au préalable réchauffés jusqu'à la température recommandée pour la soudure des jonctions à réaliser. L'électroaimant 16 et le moteur électrique 7 sont mis sous tension simultanément. Le moteur 7 mis en marche, la tête 1 se déplace uniformément le long des microcircuits 4. L'armature 17 de l'électroaimant 16 libère les leviers 14 et, sous l'action de leur propre poids et des ressorts 19, les éléments soudeurs 13 viennent s'appliquer sur les sorties 5 avec leur surface active. Au fur et à mesure que la tête 1 se déplace, les portions successives 24, 23, 25 (figure 3) de la surface active des éléments soudeurs 13 viennent contacter successivement les sorties 5, en assurant d'abord le chauffage de la soudure 6 (avec la portion 24), puis sa fusion rapide par l'intermédiaire de l'é- tamage de la portion 23. Comme la portion 23 mouillée par la soudure est orientée sous un angleoL par rapport à la direction x-x du déplacement relatif de la tête 1 et de la plaquette 3, son contact avec chaque sortie 5 successive se déplace progressivement pendant l'opération, suivant la sortie, en assurant ainsi l'étalement forcé de la soudure dans cette direction. Par exemple, un déplacement de l'élément soudeur 13 égal à t(figure 4) correspond à un dépla cernent du contact égal #. La tete 1 continuant son mouvement, la couche de soudure liquide entre la sortie 5 et la portion mouillée 23 se rompt (ce qui est favorisé par la portion non mouillée 25) et les éléments soudeurs 13 (zig. 1) viennent contacter la sortie 5 suivante. La soudure des sorties 5 du dernier microcircuit 4 achevée1 le moteur 7 est arrêté à la main ou automatiquement 3 l'armature 17 de l'électroaimant 16 est rappelée par le ressort 18 à sa position initiale et, en agissant sur les leviers 14, elle soulève les éléments soudeurs 14 au-dessus de la plaquette 3. De la sorte, le dispositif à souder, objet de l'invemtion assure le chauffage local et successif des zones de jonction avec un déplacement continu de la t8te, ce qui permet d'accro#- tre notablement, non seulement le rendement de la soudure (Jus- qu'à 1500 microcircuits par heure), mais aussi la qualité des Jonctions réalisées. la combinaison, dans le dispositif objet de l'invention, des avantages des éléments soudeurs mouillés et non mouillés par la soudure permettent d'optimiser le cycle thermique de soudure en assurant une haute reproductibilité de forme des Jonctions. Le dispositif faisant l'objet de l'invention est aussi caractérisé par une grande fiabilité et une utilisation simple, ce qui résulte de~l'absence d'organes compliqués dans le système. Cerne il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention nese limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la soudure d'une rangée de conducteurs plats sur une plaquette, comprenant une tête avec un élément soudeur ayant un surface active venant contacter directement les conducteurs à souder et un mécanisme pour le déplacement relatif de la plaquette et de la tête, caractérisé en ce que l'élément soudeur est doté d'une portion allongée mouillée par la soudure/ que cette portion est orientée sous un certain angle par rapport à la direction du déplacement relatif de la plaquette et de la tête, et qu'elle assure l'étalement de la soudure sur la sortie au cours de son déplacement uniforme avec passage successif d'une sortie à l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion mouillée par la soudure se trouve entre des ppetlms non mouillées par la soudure. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la portion mouillée par la soudure est une insertion amovible, placée dans une rainure de l'élément soudeur.