Brevet FR2496519A1 — publié le 19820625

Outil de soudage à thermodes multiples La présente invention concerne les outils de soudage, et elle se rapporte plus particulièrement à un outil de soudage chauffé par effet joule et adapté notamment au soudage simultané de l'ensemble des pattes de connexion d'une microplaquette de circuits intégrés aux extrémités des pistes conductrices correspondantes d'un substrat. Ce type d'opération de soudage est généralement réalisé en positionnant tout d'abord la microplaquette au-dessus du substrat de façon que l'extrémité des pattes de connexion de l'une coïncide avec celle des pistes conductrices de l'autre, les extrémités des pattes et/ou des pistes ayant été revêtues d'un matériau de soudure approprié. Un outil de soudage muni à son extrémité d'un organe de chauffage ou "thermode" est ensuite abaissé de façon à maintenir par pression les pattes de connexion de la microplaquette en contact avec les extrémités des pistes du substrat. Puis la thermode est alimentée par un courant de forte intensité. La chaleur dégagée par la thermode provoque la fusion du matériau de soudure qui se solidifie à nouveau lorsque l'alimentation de la thermode est coupée, et l'outil de soudage relevé. Les thermodes couramment utilisées pour réaliser de telles opérations de soudage sont fabriquées dans un matériau à très faibles résistivité et inertie thermique, autorisant des cycles de chauffage à la fois très rapides et très précis. Par exemples la thermode décrite dans la demande de brevet fran çais no 2 388 626 au nom de la Société dite CII-HB, comme celle dé cri te dans la demande de brevet européen no O O11 046 au nom de Zschimmer est obtenue par découpage, pliage et éventuellement emboutissage d'une bande de métal du type du tantale ou du molybdène. Il lui est ainsi conférée la forme d'un cadre d'une pièce, susceptible de venir entourer la microplaquette à souder et raccorde par des flasques latéraux à une paire de colonnettes de métal conducteur séparées par une lame isolante et reliées chacune à l'un des pôles d'un générateur de courant. Outre une réalisation relativement compliquée et l'impossibilité de ne remplacer qu'une partie de la thermode en cas de défaillance, on notera que le circuit électrique forme par le cadre entre les flasques lateriaux est obligatoirement complexe et qu'il rend délicate l'obtention d'une répartition uniforme de la température sur toute la surface de contact de la thermode avec les éléments à souder. De plus, l'étendue de cette surface est elle-même grande, cette surface étant obtenue à partir de l'une des faces de la bande de métal d'ou est tirée la thermode. Or, pour mieux contrôler la répartition des températures au niveau des éléments à souder, pour limiter l'énergie nécessaire au chauffage simultané d'un nombre toujours plus important de pattes de connexion d'une même microplaquette, et pour limiter également l'encombrement des microplaquettes après montage sur le substrat, il importe de réduire au maximum la surface de contact de la thermode avec les éléments à souder.Cette ré- duction ne peut être obtenue dans le cas de la thermode des demandes de brevet précitées qu'au prix d'un affaiblissement de la largeur et donc de la résistance mécanique de la partie inférieure du cadre, qui entraîne à son tour un mauvais contrôle de la pression de la thermode au moment du soudage. C'est pourquoi l'objet de la présente invention est de prévoir un outil de soudage de réalisation très simple, pouvant être partie lement remplacé, qui permetteun contrôle précis de la répartition des températures et des pressions de contact, et pour lequel la surface de contact avec les éléments à souder est minimale, sans que la résistance mécanique de l'ensemble en soit affectée. Cet objet, comme d'autres encore qui apparaîtront au fil de la description suivante, est réalisé en munissant l'outil de soudage de thermodesindividuelles, amovibles, montées à l'extrémité des colonnettes. Ceci permet notamment d'utiliser des thermodes de forme géométrique simple, dans lesquelles le trajet du courant est aisé à contrôler, et de les réaliser par une simple opération de decoupage d'une plaque métallique. Selon une configuration particulièrement avantageuse de l'invention, les thermodes ainsi obtenues sont montées de telle façon que leur surface en contact avec les éléments à souder soit constituée par la tranche de cette plaque, ce qui leur confère une très bonne résistance à la flexion. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en- référence aux dessins joints parmi s lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisa tion particulier de l'outil et - la figure 2 est une vue éclatée de l'assemblage des colonettes de l'outil de la figure 1. Comme on le voit au mieux sur la figure 1, l'outil de soudage est formé, dans l'un de ses modes de réalisation particuliers, par un assemblage de quatre colonnettes 1, 2, 3 et 4 en laiton doré, disposées parallèlement de façon à former un corps 20 de section carrée ou plus généralement rectangulaire, chaque sommet de cette section étant occupé par une colonnette. De préférence, les colonnettes présentent une section carrée. Entre les extrémités inférieures de deux colonnettes successives est montée à chaque fois une thermode 5. Ce montage est réali- se au moyen de vis 6, qui permettent un remplacement facile de thermodes individuelles. Les thermodes 5 sont formées dans une plaque plane, et disposées de façon à pouvoir venir au contact des éléments à souder par l'intermédiaire de la tranche 7 de cette plaque. Elles présentent la forme générale d'un U, dont les extrémites 8, 9 des branches sont élargies pour assurer un bon contact électrique avec les extrémités des colonnettes correspondantes. Au contraire, la largeur de la portion 10 du U raccordant les branches et dont la base 11 vient au contact des éléments à souder est réduite pour provoquer un échauffement plus important de cette zone. Pour alimenter en courant les quatre thermodes 5 ainsi montées, il suffit de raccorder les deux colonnettes 1, 3 situées sur une même diagonale de la section du corps de l'outil à l'un des pôles d'un générateur de courant, et les deux autres colonnettes 2, 4 à l'autre pôle. De préférence, et comme on le voit au mieux sur la figure 2, les colonnettes d'une même diagonale sont réalisées d'une pièce avec un élément de jonction 12, pour former ainsi une structure en H. L'élément de jonction 12 étant disposé plus près de l'une des ex trémités de chaque colonnette que de l'autre, on comprendra que les deux structures en H 13, 14 peuvent être engagées l'une dans l'autre pour former le corps de l'outil. Les arêtes intérieures, disposées en regard l'une de l'autre, des portions de colonnettes de chaque structure en H qui viennent s'engager l'une dans l'autre sont fraisées en 15 pour permettre le passage sans contact de l'élément de jonction 12 de l'autre structure en H. Des entretoises 16, 17 en forme de croix sont montées à cha que extrémité du corps de l'outil, entre les extrémités des colon nettes, et une entretoise 18 de forme semblable est également pre vue entre les éléments de jonction 12. Ces entretoises sont électri quement isolantes et réalisées de préférence en aluminium éloxé. L'assemblage ainsi forme par les structures en H 13 et 14, et les entretoises 16, 17 et 18 est maintenu au moyen d'une colle iso lante, du type de l'araldite qui vient combler les passages subsis tant entre les différents éléments de l'assemblage, ainsi que les deux ouvertures 19 apparaissant sur I-a figure 1 sur chaque face du corps de l'outil, au niveau des éléments de jonction 12. Il suffit alors de relier électriquement l'une des colonnettes de chaque structure en H à l'un des pôles d'un générateur de cou rant, par exemple par l'intermédiaire de pièces de raccordement vissées à la partie supérieure de l'outil de soudage. Bien qu'elle ait été décrite avec un mode de réalisation par ticulier, la présente invention ne s'y trouve nullement limitée, mais elle est au contraire susceptible de nombreuses modifications et variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. On comprendra par exemple que la forme du corps de l'outil et la disposition des thermodes pourraient être aisément adaptées à toute géométrie particulière des pattes de connexion de la microplaquette et des pistes conductrices du substrat a assembler. REVENDICATIONS 1. Outil de soudage dont le corps est constitue par au moins deux colonnettes en matériau conducteur disposées côte à côte et isolées électriquement, entre les extrémités desquelles est montée de façon amovible une première thermode en matériau de faibles re sistivite et inertie thermique, susceptible d'être chauffé par effet joule lorsque l'autre extrémité de chaque colonnette est reliée à l'un des pôles d'un générateur de courant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une deuxième thermode distincte de la premitre, montée au voisinage de celle-ci. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites thermodes sont formées dans une plaque plane, et montées de façon à pouvoir venir au contact des éléments à souder par l'inter mediaire de la tranche de la plaque. 3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les thermodes présentent la forme générale d'un U, dont les extrémités libres des branches présentent une largeur accrue et sont raccordées chacune à une colonnette, la base de la portion raccordant ces branches étant prévue pour venir au contact des pièces à souder. 4. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur de la portion du U raccordant les branches est inférieure à celle de la partie non élargie de ces branches. 5. Outil selon l'une quelconque des revendications precedentes, caractérisé en ce qu'il comporte quatre colonnettes disposées de façon à a lui conférer une section rectangulaire, chaque sommet de cette section étant forme par une colonnette, les extrémités de deux colonnettes successives étant à chaque fois reliées par une thermode, et les colonnettes situées sur une même diagonale étant raccordées électriquement. 6. Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les colonnettes situées sur une même diagonale et l'élément de jonction réalisant leurs raccordement électrique sont formées d'une seule pièce de matériau conducteur. 7. Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque paire de colonnettes avec leur élément de jonction présente une structure en forme de H. 8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élé- ment de jonction de chaque structure en forme de H est dispose plus près de l'une des extrémités de la colonnette que de l'autre, et en ce que ces structures sont engagées l'une dans l'autre pour former le corps de l'outil. 9. Outil selon la revendication 8, caractérisé en ce que des entretoises isolantes en forme de croix sont montées à chaque extremite du corps de l'outil, ainsi qu'entre les éléments de jonction respectifs des structures en H.