Brevet FR2458977A1 — publié le 19810102

L'invention concerne particulièrement le démontage d'un composant de microélectronique à la fois collé par sa base sur un substrat et soudé par ses cosses de raccordement à des conducteurs portes par ledit substrat. La miniaturisation de plus en plus poussée des systèmes électroniques, notamment dans les ordinateurs, a abouti récemment à une technologie selon laquelle les éléments actifs et/ou passifs sont conçus sous forme de circuits intégrés non enrobés et direc- tement montés sur des substrats en céramique formant circuits im- primés multicouches. La couche supérieure du substrat comporte des conducteurs au moins partiellement recouverts d'un dépôt de soudu- re (notamment un alliage indium-plomb) dont certains sont agencés ou se terminent sous forme de plots disposés le long d'un périmè- tre donné à l'intérieur duquel un composant électronique modulaire (un circuit intégré renfermant un certain nombre de transistors, diodes, résistances et éventuellement condensateurs) est collé par sa base sur ledit substrat. Le composant électronique modulaire comporte en outre une pluralité de cosses de raccordement faisant saillie latéralement le long de sa périphérie et raccordées aux plots précités. Le montage de ces composants modulaires se fait donc à la fois par collage de la base de celui-ci sur le substrat et par soudure des extrémités des cosses sur les plots correspon- dants de ce substrat. La soudure étant obtenue en une seule fois par refusion de l'alliage indium-plomb préalablement déposé sur le substrat et notamment sur les plots. Cette technologie a de nom- breux avantages à la fois en ce qui concerne le degré de miniaturi- sation atteint et la fiabilité des circuits. Cependant, il peut arriver que l'un des composants modulaires soit reconnu défectueux au contrôle ou encore qu'une modification dans la conception de la machine implique le remplacement d'un ou plusieurs composants mo- dulaires déjà montés sur un certain nombre de substrats; par exem- ple dans le contexte de la réalisation d'un prototype ou d'une pré- série. Or, le remplacement de tels composants modulaires pose un certain nombre de problèmes. Tout d'abord, si le composant modulai- re n'est pas défectueux il est intéressant de pouvoir le récupérer intact, pour le réutiliser éventuellement dans un autre circuit. Or, les cosses de raccordement de ce composant modulaire sont ex- trêmement fragiles et une fausse manoeuvre au cours du démontage peut très facilement provoquer l'arrachement d'une ou plusieurs de ces cosses de raccordement. Il ne faut pas oublier en effet que 2 2458977 le composant modulaire est à la fois collé sur le substrat et sau- dé aux conducteurs de ce substrat par toutes ses cosses de raccor- dement; il faut donc être en mesure de faire fondre de la colle et toutes les soudures avant d'extraire le composant modulaire. Manuellement, cette opération est très difficile à réussir. D'au- tre part, il est surtout important de préserver le substrat, le- quel doit être réutilisé impérativement. En particulier, il est important de ne pas détériorer le dépôt de soudure sur les conduc- teurs portés par la surface externe du substrat et notammnent les parties de ce dépôt qui se trouvent sur les plots puisque la sou- dure.à cet endroit doit être ensuite réutilisée pour le raccorde- ment électrique du composant modulaire de remplacement. L'invention permet d'apporter une solution satisfaisante à tous ces problèmes. Plus particulièrement, l'invention concerne donc un dis- -positif de démontage d'un composant électronique modulaire compor- tant une pluralLté de cosses de raccordement soudées sur un sub- strat formant circuit imprimé; ledit composant modulaire étant- lui-même fixé par sa base sur ledit substrat au moyen d'un agent de collage thermofusible, caractérisé en ce qu'il comporte en com- binaison -un support de substrat muni de moyens de positionne- ment règlables permettant d'amener ledit composant à un emplace- ment prédéterminé; -un organe d'application de poussée élastique réglable, susceptible d'être appliqué latéralement audit composant modulaire lorsque celui-ci est audit emplacement prédéterminé, et, -un moyen de chauffage par circulation de gaz chaud, comportant au moins un orifice d'éjection de gaz chaud dirigé vers ledit emplacement prédéterminé. \30 Le moyen de chauffage précité permet à la fois de faire fondre les soudures aux extrémités des cosses ainsi que la colle maintenant le composant modulaire sur le substrat. Il est impor- tant de noter à ce propos que la couche de colla doit être liquë- f iée ou ramollie après la fusion de toutes les soudures aux extré- -mités des cosses de raccordement. Au moment de la liquéfaction ou du ramollissement de la colle, la force appliquée latéralement sur le composant par l'organe d'application de poussée élastique, pro- voque l'éjection brutale du composant sans détérioration des con- ducteurs du substrat ou du composant lui-même. Si la colle venait à cèder avant les soudures, certaines cosses de raccordement 3 2458977 pourraient être arrachées du composant au moment de l'éjection, en restant rattachées au substrat. Dans cet esprit, l'invention concerne donc également un procédé de démontage d'un composant électronique modulaire compor- tant une pluralité de cosses de raccordement et collé par sa base sur un substrat au moyen d'un agent de collage thermofusible, les- dites cosses étant connectées à des plots respectifs dudit subs- trat, par des soudures, caractérisée en ce qu'il consiste: - à soumettre ledit composant à une force d'éjection la- térale, - à provoquer la fusion desdites soudures et enfin - à provoquer la fusion ou ramollissement dudit agent de collage. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, l'organe d'application de poussée élastique préci- té peut être constitué par une simple aiguille flexible que l'on vient positionner latéralement à la base dudit composant avec une inclinaison faible par rapport au plan dudit substrat et que l'on avance légèrement à force, de façon à la cambrer pour lui permet- tre d'exercer une poussée élastique sur le composant modulaire. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, dé- tails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation actuellement préféré d'un dispositif conforme à l'invention, don- née à titre d'exemple uniquement, et faite en référence aux des- sins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en élévation du dispositif de l'invention; - la figure 2 est une vue en plan du même dispositif, sans le moyen de chauffage; et - la figure 3 est une vue partielle à plus grande échelle de l'encadré I de la figure 1; un écran thermique de protection n'étant pas représenté pour plus de clarté. Sur les dessins, on a représenté un substrat 11 par exemple en céramique et formant circuit imprimé multicouches. Ce substrat porte un certain nombre de composants électroniques mo- dulaires 12. Chacun d'eux est fixé par sa base sur ledit substrat au moyen d'une couche de colle thermofusible 13. Chaque composant modulaire comporte une pluralité de cosses de raccordement 14 dis- posées sur toute la périphérie dudit composant (figure 2) et faisant saillie vers l'extérieur pour être électriquement connec- tées à des éléments de circuit portés par la couche supérieure du substrat 11. Ces éléments de circuit comprennent notamment des plots 14a sur lesquels sont soudées les extrémités desdites cosses de raccordement 14. Par exemple, lesdits plots 14a peuvent être essentiellement matérialisés par un dépôt d'un alliage d'indium et de plomb; la soudure des cosses 14, au montage, s'effectuant si- multanément pour toutes les cosses par refusion des plots formés par l'alliage précité. Lorsqu'on désire démonter l'un des compo- sants 12 du substrat 11, on place ce dernier sur le dispositif re- présenté sur les dessins et plus partidulièrement sur un support de substrat 15 muni de moyens de positionnement réglables 16 per- mettant d'amener le composant (12a) que l'on désire démonter à un emplacement déterminé. Plus précisément, le support 15 est muni de bordures latérales en queue d'aronde 17 permettant son dépla- cement dans des glissières 18, lesquelles sont également assujet- ties à se déplacer dans d'autres glissières 19 perpendiculaires; le tout formant une table X-Y rudimentaire. Il va sans dire que le support de substrat et les moyens de positionnement de celui-ci admettent un grand nombre de variantes technologiquement équiva- lentes et entrant par conséquent dans le cadre de l'invention. Le dispositif de l'invention comporte en outre essentiellement un organe d'application de poussée élastique règlable 20 et un moyen de chauffage par éjection de gaz chaud 21 qui n'est représenté sur les dessins que par ses orifices de gaz chaud lesquels sont dirigés vers ledit emplacement prédéterminé o doit être positionné le composant électronique 12a que l'on désire démonter. De préférence, ledit moyen de chauffage 21 comporte un orifice central 22 alimenté en gaz chaud à une première température et un orifice annulaire 23 entourant l'orifice 22 et alimenté en gaz chaud à une seconde tem- pérature inférieure à la première température citée. Dans ce cas, le moyen de chauffage 21 est agencé pour que le gaz chaud à la se- conde température soit éjecté en permanence par l'orifice 23 mais que le gaz chaud à le première température ne soit éjecté par l'o- rifice 22 que si une commande spéciale est actionnée par un opéra- teur. Autrement dit, l'orifice annulaire 23 peut être directement relié à une source de gaz chaud à ladite seconde température tan- dis que l'orifice central 22 sera relié à une autre source de gaz chaud à ladite première température, par l'intermédiaire d'une vanne ou analogue, non représentée, destinée à être manoeuvrée par 2458977 un opérateur. En fait, de tels moyens de chauffage à deux orifices d'éjection coaxiaux sont déjà connus et utilisés pour la soudure des composants logiques et c'est pourquoi ledit moyen de chauffage n'est pas décrit plus en détail. Ainsi, une machine de production de gaz chaud fabriquée par la Société LAURIER sous la référence HG 730 a été utilisée en tant que moyen de chauffage dans le cadre du dispositif faisant l'objet de la présente invention et a donné des résultats satisfaisants. Dans une telle machine, il existe un organe de chauffage unique (une résistance électrique) agencé pour pouvoir chauffer de l'air dans un circuit de circulation aboutis- sant à l'orifice 22, lorsque l'air est admis à circuler dans ce circuit, c'est-à-dire lorsque une électrovanne insérée dans celui- ci est actionnée à l'ouverture par l'opérateur. Par ailleurs, le boitier de la résistance de chauffage est normalement refroidi par un autre flux d'air qui est quant à lui dirigé vers l'orifi- ce 23 de sorte qu'un même organe de chauffage est utilisé pour les deux sources de gaz chaud précitées. L'organe d'application de poussée élastique 20 est rè- glable en translation pour que son extrémité libre, constituée ici par une aiguille flexible 25, puisse être appliquée latéralement au composant modulaire 12a lorsque celui-ci est à l'emplacement prédéterminé, c'est-à-dire en-dessous des orifices 22 et 23 (fi- gure 3). Plus précisément, l'aiguille 25 est montée à l'extrémité d'un support de positionnement 26 comprenant un socle 27 mobile en translation et un porte-aiguille 28 monté pivotant sur le so- cle 27 autour d'un axe horizontal 29 perpendiculaire à la direc- tion de déplacement du socle 27. Ce dernier est susceptible de coulisser dans une glissière 30 ménagée à la face supérieure d'une embase 31, fixe, c'est-à-dire montée sur la même plaque-support 32 que les moyens de positionnement 16 décrits plus haut. L'axe lon- gitudinal de la glissière 30, qui définit la direction de déplace- ment du porte-aiguille 28, est orienté vers l'emplacement prédé- terminé précité o doit se trouver le composant modulaire 12a de façon que l'extrémité libre 25a de l'aiguille 25 puisse être pla- cée au voisinage dudit emplacement prédéterminé. Le socle 27 est constitué d'une chape 33 dans laquelle est monté un tourillon 34 matérialisant l'axe de pivotement 29. Ce tourillon est percé d'un trou dans lequel le porte-aiguille 28 est engagé et maintenu. Une butée 35, solidaire du porte-aiguille 28 permet de bloquer ce der- nier, longitudinalement, par rapport au tourillon 34. Le socle 6 2458977 mobile 27 comporte en outre une pièce de guidage 36 assujettie à se déplacer dans la glissière 30 et comportant également un trou fileté parallèle à l'axe de ladite glissière, dans lequel est en- gagée une vis de règlage de position 37 terminée par un bouton moleté 38. La vis 37 est bloquée en translation dans un prolonge- ment 39 de l'embase 31. Le porte-aiguille 28 a une forme générale cylindrique et comporte un mécanisme de positionnement longitudi- nal de l'aiguille 25, permettant de règler la longueur utile de cette aiguille faisant saillie par rapport à l'extrémité 40 (fi- gure 3) du porte-aiguille. L'organe d'actionnement 41 de ce méca- nisme de positionnement longitudinal est situé à l'extrémité oppo- sée du porte-aiguille par rapport à l'aiguille 25. Le mécanisme de positionnement qui est agencé à l'intérieur du porte-aiguille 28 n'est pas décrit en détail mais on précise qu'il peut être analo- gue à celui de certains porte-mines de dessinateur; l'aiguille 25 remplaçant purement et simplement la mine. On doit signaler que l'agencement de l'organe d'application de contrainte élastique peut faire l'objet de nombreuses variantes mais que, pour autant que l'élément actif de cet organe reste une aiguille 25, ledit organe d'application de contrainte élastique sera de préférence toujours conçu pour que l'aiguille soit faiblement inclinée par rapport à l'horizontale lorsqu'elle est en position de poussée élastique la- térale par rapport au composant 12a, c'est-à-dire dans la position représentée à la figure 3. Le dispositif est complèté par un écran thermique 45 po- sitionnable tout autour du composant modulaire 12a pour protéger les éléments de circuit avoisinant portés par le substrat 11. Cet écran thermique a la forme générale d'un cadre évasé dans la direc- tion du moyen de chauffage 21. Il comporte éventuellement une fen- te 46 sur son côté dirigé vers l'aiguille 25, pour ne pas empêcher le positionnement de celle-ci. Selon le mode de réalisation repré- senté, l'écran thermique 45 est porté par deux tiges parallèles 47 engagées et positionnées de façon règlable par coulissement dans des trous correspondants ménagés dans une pièce 48 formant bras- *35 support; cette pièce étant elle-même articulée à l'extrémité su- périeure d'un montant 49. Ce dernier est fixé sur la plaque support 32 à l'opposé de l'embase 31. En faisant rentrer plus ou moins les tiges 47 à l'intérieur de la pièce 48, on peut règler la position de repos du bouclier thermique 45 sur le substrat 11, pour que ce- lui-ci entoure sans le toucher le composant 12a. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit découle avec évidence de la description qui précède. Le substrat il étant placé sur le support 15, on manoeuvre celui-ci de façon à amener le composant modulaire 12a audit emplacement prédéter- miné, au-dessous des orifices 22 et 23. Le gaz chaud sortant de l'orifice annulaire 23 permet d'obtenir un préchauffage du compo- sant à démonter, susceptible d'élever la température des soudures et de la colle thermofusible 13, sans pour autant atteindre res- pectivement leurs températures de fusion ou de ramollissement. Le bouclier thermique 45 étant mis en place autour du composant 12a et la longueur utile voulue de l'aiguille 25 étant règlée au moyen de l'organe d'actionnement 41, on manoeuvre le bouton moleté 38 de façon à amener l'extrémité 25a de l'aiguille 25 en contact la- téral du composant 12a, au voisinage de sa base. Ensuite, toujours en agissant sur le bouton moleté 38, on provoque une légère avance supplémentaire du porte-aiguille 28 dans la direction du composant 12a, ce qui a pour effet de donner à l'aiguille 25 une légère cam- brure illustrée en trait mixte à la figure 3. Par conséquent, l'ai- guille exerce à partir de ce moment une poussée élastique latérale, c'està-dire une force d'éjection, sur le composant 12a. Il suffit alors d'actionner la vanne (non représentée) qui commande l'éjec- tion de gaz chaud par l'orifice 22 pour atteindre d'abord la tem- pérature de fusion des soudures aux extrémités des cosses de rac- cordement 14 et ensuite la fusion ou le ramollissement de la colle 13, le composant 12a étant éjecté brutalement à ce moment. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation du dispositif qui vient d'être décrit, et elle comprend tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. 8 2458977 R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de démontage d'un composant électronique modulaire comportant une pluralité de cosses de raccordement sou- dées sur un substrat formant circuit imprimé; ledit composant modulaire étant lui-même fixé par sa base sur ledit substrat au moyen d'un agent de collage thermofusible, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison - un support de substrat muni de moyens de positionne- ment réglables permettant d'amener ledit composant à un emplace- ment prédéterminé; - un organe d'application de poussée élastique règlable susceptible d'être appliqué latéralement audit composant modulaire lorsque celui-ci est audit emplacement prédéterminé; et - un moyen de chauffage par éjection de gaz chaud com- portant au moins un orifice d'éjection de gaz chaud dirigé vers ledit emplacement prédéterminé. 2. Dispositif de démontage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de chauffage par éjection de gaz chaud comporte, de façon connue en soi, un orifice central alimen- té en gaz chaud à une première température et un orifice sensible- ment annulaire entourant ledit orifice central et alimenté en gaz chaud à une seconde température inférieure à ladite première tem- pérature; ledit orifice annulaire étant par exemple directement relié à une source de gaz chaud-tandis que ledit orifice central est relié à une autre source de gaz chaud par l'intermédiaire d'une vanne ou analogue, destinée à être manoeuvrée par un opéra- teur. 3. Dispositif de démontage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement dudit sup- port de substrat comprennent un mécanisme formant table X-Y. 4. Dispositif de démontage selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que ledit organe d'application de poussée élastique comporte une aiguille flexible montée à l'extré- mité d'un support de positionnement, avec l'une de ses extrémités, libre, au voisinage dudit emplacement prédéterminé. 5. Dispositif de démontage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit support de positionnement comporte un socle et un porte- aiguille, que ledit socle est mobile dans une glissière ou analogue dont l'axe de déplacement est dirigé vers ledit emplacement prédéterminé et que ledit porte-aiguille est 9 2458977 monté pivotant sur ledit socle autour d'un axe horizontal perpen- diculaire à ladite glissière. 6. Dispositif de démontage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit porte-aiguille comporte un mécanisme de positionnement longitudinal de ladite aiguille, permettant de règler la longueur utile de ladite aiguille faisant saillie par rapport audit porte-aiguille. 7. Dispositif de démontage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite aiguille est faiblement inclinée par rapport à l'horizontale lorsqu'elle est en position de poussée élastique, latéralement par rapport audit composant. 8. Dispositif de démontage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un écran thermique positionnable tout autour dudit composant pour protéger les éléments de circuit avoisinants, portés par ledit substrat. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit écran thermique a la forme générale d'un cadre évasé dans la direction dudit moyen de chauffage. 10. Procédé de démontage d'un composant électronique modulaire comportant une pluralité de cosses de raccordement et collé par sa base sur un substrat au moyen d'un agent de collage thermofusible; lesdites cosses étant connectées à des plots res- pectifs dudit substrat, par des soudures; caractérisé en ce qu'il consiste: - à soumettre ledit composant à une force d'éjection latérale, à provoquer la fusion desdites soudures et enfin - à provoquer la fusion dudit agent de collage.