Brevet FR2526624A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne le soudage, et plus précisément, un procédé et un appareil de soudage par de courtes impulsions, convenant à un appareillage de c Sblage automatique. La technologie de fabrication des plaquettes de circuit destinées à la connexion des composants élec- troniques a progressé considérablement ces derniers temps. Les progrès de la technologie des circuits intégrés a con- duit à une densification croissante des circuits électro- niquesqui a elle-même conduit à la réalisation de plus en plus grande de plaquettes de circuit plus denses et plus fiables pour la connexion des composants. Selon une technique très satisfaisante, des pla- quettes denses de circuit sont formées par traçage ou écri- ture de fils métalliques à la surface de la plaquette à l'aide d'un fil de cuivre isolé très fin Les fils métal- liques sont déposés suivant un programme formé par ordina- teur Le dessin des fils métalliques est ensuite enrobé et les extrémités des fils sont raccordées à des plages de connexions formées à la surface de la plaquette Cette technologie est décrite dans les brevets français n O 2 084 258 et 2 400 304 L'un des avantages importants des plaquettes câblées de circuit par rapport à la techno- logie classique des circuits imprimés est que les fils métalliques isolés peuvent se recouper et en conséquence des plaquettes de connexionstrès denses peuvent être réa- lisées en une seule couche, sans que les connexions entre couches soient nécessaires. Jusqu'à présent, la connexion à des plages de connexions a été habituellement réalisée par dépôt dans les plaquettes câblées de circuit Après le dépôt du dessin formé par les fils et son enrobage, les trous sont percés dans la plaquette à des emplacements convenables, puis revêtus Ce revêtement des trous est effectué de manière que non seulement le trou soit revêtu et forme la plage de connexion mais aussi que l'extrémité du fil isolé, exposée par le trou percé, soit raccordée électriquement à la plage de connexion. Les techniques de soudage ont évidemment été utilisées depuis longtemps pour la connexion des fils mé- talliques à des bornes ou plages de connexions Cependant, ces techniques n'ont pas été considérées en général comme utiles dans la fabrication automatique à grande vitesse des plaquettes de circuit étant donné la difficulté de la localisation du raccord soudé, car les substrats formés de plaquettes de matière plastique ne doivent pas être détériorés par la chaleur et à cause du risque de pénétra- tion de la soudure dans les trous proches des plages de connexions. On a déjà tenté de résoudre ces problèmes, par exemple: (b) par disposition d'une couche de nickel con- ductrice de l'électricité mais mauvaise conductrice de la chaleur, sous les régions formées de soudure, (c) par refroidissement de la zone de soudage avec un courant d'air ou d'un gaz inerte, (d) par dénudage préalable du tronçon de fil à souder afin que la soudure formée n'ait pas à subir les températures élevées nécessaires à l'enlèvement de l'iso- lant, (e) par utilisation d'un soudage dans des espaces parallèles, la chaleur étant dégagée à la surface de la soudure, à l'aide de la panne de soudure pour la fermeture d'un circuit électrique générateur de chaleur, et électrique qui dégage la chaleur. Bien que l'utilisation d'une combinaison de ces techniques permette l'obtention de soudures satisfaisantes, ces techniques ne permettent pas l'utilisation d'une large plage de tolérances et de conditions très diverses, ren- contrées en réalité au cours de la production industrielle. En outre, certains des procédés mettant en oeuvre les tech- niques connues indiquées précédemment augmentent beaucoup le prix et la complexité de l'opération ou nécessitent des configurations spéciales de plaquettes qui réduisent la surface disponible pour l'acheminement des fils. On a constaté selon l'invention, de manière tout à fait surprenante, qu'une combinaison de conditions et d'éléments permettait le soudage de fils isolés très fins sur des plages de connexions dans des conditions très di- verses normalement rencontrées au cours de la production industrielle, sans détérioration du substrat ou des trous revêtus, sans que des configurations spéciales de plaquettes de circuit soient nécessaires et sans une augmentation importante des coûts. L'invention concerne un procédé fonctionnant à grande vitesse en présence de soudure destinée au sou- dage d'un fil métallique sur une plage de connexion ou analogue formée sur une plaquette de circuit, à l'aide d'un outil de soudage ayant une masse prédéterminée, le procédé comprenant la mise de l'outil en contact thermique avec le fil à souder et la plage de connexion et, pendant le contact, la transmission au fil métallique et à la pla- ge pratiquement de la seule quantité de chaleur qui est nécessaire pour la formation d'une soudure, y compris la solidification de la soudure, ce procédé étant caractérisé en ce que la masse efficace de l'outil de soudage est choi- sie afin que la quantité d'énergie thermique conservée dépasse seulement légèrement la quantité nécessaire à la formation d'une soudure efficace et cette quantité est pratiquement consommée pendant la formation de la soudure, le procédé comprenant le chauffage de cette masse efficace à une température prédéterminée afin que la soudure se forme en moins de 500 millisecondes, cette température prédéterminée étant cependant inférieure à celle qui pour- rait provoquer une détérioration rapide de l'outil, cette quantité de chaleur étant insuffisante pour provoquer une migration notable de la chaleur dans la plaquette du cir- cuit, au-delà de la plage de connexion. Une caractéristique essentielle de l'invention est le réglage à la fois de la température de crête de l'outil de soudage et de la quantité de chaleur dispo- nible pendant une opération de soudage Cette quantité de chaleur est fonction de la température de l'outil de soudage, de la masse de cet outil et de la durée d'appli- cation de l'énergie Cette quantité de chaleur est réglée de manière qu'elle suffise juste à la formation d'une sou- dure fiable dans la gamme de conditions pouvant être ren- contrée de façon prévisible Il est important que cette quantité élémentaire de chaleur ne dépasse pas la chaleur voulue La température de crête utilisée dans l'outil de soudage pendant le fonctionnement est très élevée, supé- rieure à 5300 C, et elle est de préférence comprise entre 870 et 11000 C Ces températures élevées permettent la vapo- risation de l'isolant du fil et l'exposition du cuivre nu en vue de son soudage En outre, lorsque la quantité élémentaire de chaleur et la synchronisation sont convena- bles, il est possible d'obtenir un gradient très abrupt de température qui limite la présence des températures élevées aux régions auxquelles elles sont utiles pour le dénudage du fil et la fusion de la soudure alors que des températures élevées n'existent pas là o elles pourraient être nuisibles Le réglage de la quantité élémentaire de chaleur appliquée et de la durée de l'application d'éner- gie permet le dénudage et le soudage du fil avant que la quantité de chaleur qui migre soit suffisante pour que la température des régions sensibles atteigne une valeur pouvant provoquer la détérioration de la plaquette de cir- cuit, du fil isolé ou de la plage de connexion. Lors de la mise en oeuvre des techniques selon l'invention, le temps de soudage est très court, inférieur à 500 millisecondes, et de préférence inférieur à 50 milli- secondes. Dans des conditions et avec un appareil con- venables,une soudure peut être réalisée en moins de millisecondes, la température de crête, permettant la vaporisation de l'isolant, dépassant 4000 C, la tempéra- ture de crête disponible pour le soudage du fil sur la plage dépassant 2300 C, la température du substrat près de la plage de connexion ne dépassant pas cependant 2900 C. Le réglage de la quantité élémentaire de chaleur fournie et de la synchronisation de l'opération permet l'enlèvement de l'isolant à température élevée et le soudage ainsi que la consommation de la chaleur avant que celle-ci puisse migrer dans des zones dans lesquelles des détériorations peuvent apparaître. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe partielle en partie sous forme de diagramme synoptique d'un appareil selon l'invention; la figure 2 est une coupe agrandie d'un détail représentant la mise en place du fil métallique sur la plaquette de circuit et l'outil de soudage associé; la figure 3 est une perspective avec des parties arrachées représentant le fil métallique, l'outil de sou- dage et la plage de connexion; les figures 4 et 5 sont respectivement en plan et en coupe transversale, la représentation d'une soudure terminée réalisée selon l'invention; la figure 6 est un schéma électrique représen- tant un circuit de commande destiné à exciter l'outil de soudage avec une seule impulsion; et la figure 7 est un schéma électrique représentant un circuit de commande destiné à alimenter l'outil de sou- dage par plusieurs impulsions. L'appareil de soudage selon l'invention peut être incorporé à une machine de câblage automatique de circuits imprimés, comme représenté sur les figures 1 et 2. Ato 6 t 4 D'autres détails de l'ensemble de l'appareil sont décrits dans le brevet britannique no 1 593 235 et dans les bre- vets français no 2 084 258 et 2 400 304. Une plaquette 5 de circuit est montée afin qu'elle puisse être déplacée par un dispositif 40 de trans- port X-Y et elle est déplacée d'un point à un autre par une commande 42 comportant un ordinateur Un ensemble 10 de guidage de fil, un style 20 d'inscription ou de tra- çage, et un outil 30 de soudage sont montés au-dessus de la plaquette afin qu'ils puissent tourner comme un tout. Un fil 11 de cuivre qui est isolé est transmis par le guide- fil vers le style 20 qui appuie le fil contre le revêtement superficiel collant 6 porté par la plaquette comme l'indi- que plus clairement la figure 2 La position en rotation de l'ensemble de traçage (comprenant le guide-fil 10, le style 20 et l'outil 30) est déterminée d'après la direc- tion de déplacement de la table afin que le fil soit déposé à la surface de la plaquette lorsque celle-ci s'écarte de l'ensemble de traçage. L'outil 30 de soudage est articulé sur un pivot 31 afin qu'il puisse être soulevé et abaissé par un organe convenable 48 de manoeuvre de type pneumatique ou à 6 lectro- aimant Le bout 32 de soudage, lorsqu'il est abaissé en position de soudage (représentée en traits pleins sur la figure 1) est placé à cheval sur le fil déposé Le soudage est normalement réalisé lorsque la table est au repos en un point auquel le fil est en appui contre une plage sur laquelle le fil doit être connecté La plage de connexion est de préférence préalablement étamée si bien que, lo Vs- qu'une quantité convenable de chaleur est appliquée, l'iso- lant est retiré et la soudure est exécutée. Un capteur 44 de position est fixé au dispositif de transport X-Y afin qu'il détecte la position de la table et détermine lorsque celle-ci est dans la position convenant au soudage Lorsque la table est en position convenable, la commande 42 transmet des signaux d'excita- tion d'un ensemble 49 de commande d'électro-aimant et d'un ensemble 46 dce commande de minuterie L'ensemble 49 est relié à un électro-aimant 48 qui soulève et abaisse l'ou- til 30 de soudage Une alimentation 52 d'un courant d'in- tensité élevée est relié à l'outil 30 par un circuit 50 de commutation qui est lui-même commandé par l'ensemble 46 Cet ensemble de commande à minuterie provoque la trans- mission d'une ou plusieurs impulsions d'un courant de forte intensité, correspondant à une quantité prédéter- minée d'énergie, à l'outil 30 lorsque la commande 42 l'indique. La figure 3 représente des détails du bout 32 de soudage de l'outil 30 placé à cheval sur le fil 11, au-dessus d'une plage de connexion Cette dernière peut être formée par pressage d'une borne creuse de cuivre pré- étamée dans une plaquette 5 de circuit à l'emplacement convenable ou par utilisation des techniques des circuits imprimés pour le cuivrage d'un trou percé, puis par étamage de la surface revêtue La plage terminée 60 de connexion a un corps cylindrique 62 passant dans le trou et une partie superficielle 61 formant un flasque. Le bout 32 de l'outil 20 a une section de forme générale en U dont la partie intermédiaire constitue la masse efficace de l'outil Le bout 32 est de préférence constitué d'un alliage de tungstène qui ne s'oxyde que très peu à température élevée Dans certains cas, il peut être souhaitable que l'opération soit réalisée sous atmos- phère inerte afin que l'outil 30 ne s'oxyde pas La partie intermédiaire de l'outil a de préférence, à sa face infé- rieure, une gorge dont les dimensions sont telles que le fil 11 soudé puisse s'y loger, avec un bon contact thermi- que Les dimensions qui déterminent cette masse efficace sont la largeur W comprise entre les branches 34 et 3-5, la longueur L mesurée dans la direction du fil et la hau- teur H de la partie intermédiaire Les branches 34 et 35 de la partie intermédiaire sont solidaires de bras 36 et 37 de support fixés à une structure convenable 38 de mon- tage (figure 1). Les figures 4 et 5 représentent un exemple de soudure réalisée Le trou formé dans le corps 62 de la plage 60 a un diamètre de 1,0 mm, la dimension radiale du flasque 61 est de 0,38 mm, et le diamètre externe du flasque est de 1,75 mm Le flasque de cuivre a une épais- seur de 0,05 mm Le fil isolé 11 comprend un fil de cui- vre de 0,1 mm de diamètre entouré d'un isolant de 0,0125 nmm d'épaisseur. La couche de soudure a une épaisseur de -0,038 mm environ Le congé 50 de soudure qui relie le fil dénudé à la plage a une largeur d'environ 0,38 mm et une longueur de 1,0 mm. De préférence, la soudure utilisée pour l'opéra- tion est fournie par le revêtement de la plage qui peut être un revêtement préétamé comme indiqué précédemment ou un revêtement déposé soudure nécessaire à la connexion D'autres techniquesd'ap- plication de la soudure peuvent être utilisées Par exem- ple, de la soudure en poudre ou en pate peut être éjectée dans la région de soudage, des préformes de soudure, par exemple des rondelles, des disques ou des rubans, peuvent être placés dans la zone de la soudure, ou de la soudure sous forme de micropoints ou de microsphères peut être utilisée. Selon l'invention, la quantité élémentaire de chaleur utilisée pendant l'opération de soudage est réglée avec soin Cette quantité élémentaire dépend de la masse efficace de l'outil, de la température de l'outil, de l'énergie fournie pendant le soudage, ainsi que de la masse du fil métallique et de la feuille de cuivre formant la plage de connexion sur la plaquette de circuit. La température du bout de soudage est aussi ré- glée afin que le profil de température ait une forme voulue telle que la plus grande quantité de chaleur est disponible pour la formation de la soudure si bien que la chaleur qui migre dans les régions de la plaquette qui sont sensi- bles à la chaleur est minimale. Les conditions sont choisies afin qu'elles don- nent un soudage rapide puisque, lors de la construction d'une plaquette de circuit Dar câblage point par point, le rendement dans le temps peut être très important pour la réalisation d'une machine efficace de câblage. Les conditions choisies doivent permettre à l'ap- pareil d'effectuer de bonnes soudures indépendamment de la structure placée autour sur la plaquette Dans les opé- rations industrielles mettant en oeuvre des plaquettes de circuit, la dimension des plages peut varier et, dans de nombreux cas, des'plans de masse de dimension impor- tante sont associés ou placés à proximité La dimension de la surface de cuivre comprise dans la région de sou- dage influe sur la dissipation et la migration de chaleur. Selon l'invention, les conditions sont choisies afin qu'elles permettent la formation d'une bonne soudure dans une large plage de conditions normalement présentée par une plaquette de circuit Une série d'essais empiriques est réaliséeà l'aide d'outils de soudage de dimensions différentes et par excitation différemment de ces outils avec des quantités différentes d'énergie et pendant des périodes différentes afin que le jeu convenable de condi- tions soit déterminé Les résultats de ces essais figurent dans le tableau qui suit. TABLEAU Volume de la masse efficace 2 (mmx:10) 8,4 9,4 ,9 11,7 12,5 28,0 Dimension de l'outil (mm) 0,55 x 0,30 x 0,50 0,50 x 0,38 x 0,50 0,55 x 0, 40 x 0,50 0,55 x 0,43 x 0,50 0,50 x 0,50 x 0,50 0,76 x 0,76 x 0,50 Tension continue V 4,25 6,40 8,60 4,40 8, 60 4,20 6 ',50 8,60 4,20 6,50 8,60 4,40 6,60 8,60 4,15 6,50 8,30 Temps de Intensité formation continue d'une bon- A ne soudure d'une bande de 0,76 mm de largeur ms 250 * * 330 * 425 * 11 14 6 8 Temps de formation d'une bon- ne soudure d'une bande de 25,4 mm de largeur ms 12 23 6 8 60 110 - 22 24 30 - 12 15 17 18 - Recou- vrement dans le temps ms 12-14 6 8 Tem- péra- ture de l'outil oc** 1100-1200 580-1200 1000-1300 700-1000 840-1145 760-1200 o 400-1200 580-1100 1100-1200 400-1200 800-1200 23 1040-1300 580-1100 * Valeurs approximatives calculées. ** Estimation visuelle d'après la température de couleur. fi> n é t Les dimensions de l'outil représentent la lar- geur, la hauteur et la longueur (W x H x L) de la masse efficace de soudage comme indiqué sur la figure 3 Par exemple, les dimensions de la première ligne du tableau indiquent une largeur de 0,56 mm, une hauteur de 0,3 mm et une longueur de 0,5 mm pour un volume total de la masse -2 efficace qui est de 8,4 10 mm 2 La-tension appliquée à l'outil est de 4, 25 V, si bien que l'intensité du courant est de 175 ampères. On effectue des essais destinés à l'étude du fonctionnement dans une large gamme de conditions qui risque d'être rencontrée dans les opérations industrielles de traitement de plaquettes de circuit imprimé, par utili- sation de configurations de plaquettes normalisées à l'aide d'une surface de plage de connexion relativement faible, sous forme d'une bande de 0,76 mm, et avec une surface de plage de connexion relativement grande, sous forme d'une bande de 25,4 mm de largeur Les essais effectués sur ces bandes représentent un rapport d'environ 30/1 pour la largeur si bien qu'ils simulent la large gamme de conditions ren- contrée dans une opération industrielle Des essais sont alors exécutés avec des temps différents de soudage pour les diverses conditions, puis par inspection et détermina- tion visuelle des soudures. Les conditions qui donnent des soudures accep- tables sont indiquées dans le tableau Par exemple, comme l'indique la seconde ligne du tableau, un outil de sou- dage ayant une masse efficace dont le volume est de -2 8,4 10 mm 3 est alimenté par une tension de 6,4 V et don- ne une intensité de courant de 250 A dans l'outil Sur la bande relativement étroite (largeur de 0,75 mm), une soudure convenable est réalisée avec des périodes d'exci- tation comprises entre 11 et 14 millisecondes Lorsque ces périodes sont plus courtes (inférieures à 11 milli- secondes dans ce cas), la quantité de chaleur ne suffit pas à l'enlèvement de l'isolant ou à la formation d'une bonne soudure Des durées d'excitation plus grandes (dé- passant 14 millisecondes dans ce cas) provoquent une dé- térioration du substrat ou de l'isolant du fil en dehors de la région de la soudure Les essais exécutés avec une bande plus large ( 25,4 mm de largeur) montrent que des soudures convenables sont formées pour une période d'exci- tation comprise entre 12 et 23 millisecondes Ainsi, entre- 12 et 14 millisecondes, l'utilisation d'un outil ayant ces dimensions particulières permet la formation de sou- dures convenables quelle que soit la dimension des plages de connexions, c'est-à-dire dans la plage allant de 0,75 à 25,4 mm. La température de l'outil est déterminée visuel- lement par observation de sa température de couleur et estimation de la température réelle correspondante La seconde ligne du tableau indique que la température de l'outil est estimée à 1000 'C, d'après la couleur rouge cerise clair. Cette série d'expériences montre qu'il existe des conditions qui peuvent être choisies pour la réalisa- tion de soudures satisfaisantes dans toute une gamme de conditions rencontrées dans les opérations industrielles normales Comme l'indiquent les lignes 2 et 3 du tableau 1, lorsque la masse de l'outil de soudage est relativement faible (correspondant à un volume de la masse efficace de 8,4 10-2 mm 3, l'outil étant excité avec un potentiel de 6,4 ou 8,6 V, l'intensité du courant étant de 250 ou 275 A)7, il existe des périodes d'excitation qui donnent satisfaction dans toute la plage de conditions de la pla- quette Pour le potentiel plus faible de 6,4 V (correspon- dant à un courant de 250 A), une période d'excitation de 12 à 14 millisecondes donne une température du bout de 10000 C et permet la réalisation de soudures convenables dans toute la gamme de dimensions des plages de connexions. De même, pour le potentiel relativement élevé de 8,6 V (correspondant à une intensité de courant de 275 Aj, une période d'excitation comprise entre 6 et 8 millisecondes, à une température correspondante de l'outil de 1100 à 12000 C donne aussi des soudures convenables dans toute la gamme de dimensions des plages de connexions. * Comme l'indique aussi le tableau, si la gamme de dimensions des plages est plus étroite ou si toutes les plages ont une même dimension, on peut trouver d'autres conditions qui donnent des soudures satisfaisantes Il faut noter que, dans tous les cas, la période d'excita- tion est inférieure à 500 millisecondes et permet ainsi un soudage rapide utile dans les machines automatiques. Dans la plupart des cas, des soudures satisfaisantes sont obtenues avec des périodés d'excitation inférieures à 150 ms et, dans de nombreux cas, inférieures à 50 ms Bien que, dans quelques cas, des soudures convenables soient formées à de faibles températures de l'outil de soudage, la tempé- rature de l'outil doit en général être supérieure à 530 'C et de préférence comprise entre 870 et 11000 C De plus faiblestempératuresde l'outil nécessitent de plus longues durées de soudure et de plus longues périodes d'excitation et provoquent une migration plus importante de la chaleur dans le substrat de la plaquette Les températures plus élevées donnent en général un gradient de température plus abrupt, avec une moindre migration de chaleur et de plus courtes périodes d'excitation avec de plus courts temps de contact Cependant, les températures dépassant 11000 C sont indésirables à cause de la détérioration plus rapide de l'outil de soudage à ces températures. Un outil ayant des dimensions de 0,55 x 0,4 x 0,5 mm ( 10,9 102 mm' de volume) alimenté à une tension de 6,5 V (intensité du courant de 250 A) donne une température de soudage de 760 'C Une période d'excitation de 22 ms permet la formation d'une soudure convenable sur une plage ayant un diamètre de 1,77 mm. L'outil de soudage commence par vaporiser l'iso- lant du fil L'isolant non vaporisé, en dehors de la zone de soudage, atteint une température maximale d'environ 3700 C Le fil de cuivre atteint une température supérieure à 4000 C, d'environ 480 'C, c'est-à-dire à 2600 C environ au- dessous de la température de crête de l'outil La sou- dure atteint une température dépassant la température de fusion de 2300 C et normalement d'environ 2750 C, corres- pondant à une différence d'environ 190 'C par rapport à la température du fil, au-dessous de cette température. La température de la plage de connexion est proche de celle de la soudure La température de la plage peut normalement atteindre une valeur de crête d'environ 2600 C, à 150 C en- viron au-dessous de la température de soudage, et elle garde une valeur de sécurité inférieure à 2900 C La ma- tière plastique de la plaquette de circuit atteint norma- lement une température maximale d'environ 250 C soit 100 C environ inférieure à la température de la plage et reste donc dans des conditions de sécurité inférieures à la tem- pérature de 2900 C pour laquelle le substrat subit une d 4 t&- rioration La plus grande partie de la soudure contenue dans la partie creuse de la plage reste au-dessous d'une température d'environ 1750 C et donc au-dessous de la tempé- rature de fusion de la soudure qui est de 2300 C. Le profil de température est important car il donne les températures élevées et la quantité voulue d'éner- gie de chaleur nécessaire au dénudage et au soudage sans que la quantité de chaleur de la partie creuse de la plage ou de la plaquette de circuit qui pourrait être détériorée, soit excessive Des températures plus élevées de l'outil (et de plus courtes périodes d'excitation) ont tendance à former des gradients plus abrupts de température et en conséquence une plus grande quantité de chaleur est dispo- nible dans la région de soudage, sans augmentation notable de la température dans les régions qui pourraient être détériorées La sélection de conditions telles que la quan- tité élémentaire de chaleur fournie ne dépasse que légère- ment celle qui est nécessaire à la formation a'une soudure efficace a une importance très grande puisque la chaleur est consommée par la formation de la soudure et ne migre pas dans des régions qui pourraient être détériorées. Lors du fonctionnement, lorsque l'outil chauffé de soudage vient d'abord au contact du fil isolé, la con- duction de chaleur est relativement faible Après la rup- ture de l'isolant, l'outil de soudage vient au-contact du fil de cuivre et la résistance thermique chute consi- dérablement A ce moment, le fil qui est au contact de l'outil est chauffé si bien que la partie d'isolant com- prise entre le fil et la plage peut être chassée La cha- leur restante après l'enlèvement de l'isolant doit suffire pour que la soudure fonde et forme la connexion de soudure. Des températures supérieures à 370 'C sont nécessaires à l'enlèvement de l'isolant, alors que des températures supé- rieures à 2300 C sont nécessaires pour la fusion de la sou- dure. L'énergie fournie à l'outil doit être sous forme d'un courant continu ou d'un courant alternatif à haute fréquence et doit être sous forme d'impulsions d'intensité élevée Lorsqu'une seule impulsion est utilisée pour l'opé- ration de soudage, le courant doit avoir une intensité comprise entre 50 et 500 A avec une durée d'impulsions comprise entre 500 et 5 millisecondes. Comme indiqué précédemment, les deux principaux paramètres qui sont réglés selon l'invention sont la tempé- rature de l'outil et la quantité élémentaire de chaleur fournie De manière générale, la température de l'outil doit être aussi élevée que possible tout en étant inférieure à la température qui provoque une détérioration importante de l'outil La quantité élémentaire de chaleur fournie dans la région de soudage, qui est fonction de la tempéra- ture de l'outil, de la masse efficace de celui-ci et de la période d'excitation, ne doit dépasser que légèrement la quantité de chaleur nécessaire à l'enlèvement de l'iso- lant et à la formation de la soudure Ces conditions peuvent être atteintes par réalisation de l'outil de soudage de manière qu'il ait une certaine masse et par réglage de l'intensité du courant et de l'excitation de l'outil pendant une période prédéterminée, lorsque l'outil est au contact du fil à souder Le réglage convenable de la quantité élé- mentaire de chaleur fournie peut aussi être obtenu par préchauffage d'un outil prédéterminé afin qu'il conserve la quantité convenable de chaleur, puis par mise de l'ou- til au contact de la région de soudage En outre, un ré- glage convenable peut être obtenu par combinaison de cha- leur préalablement emmagasinée et d'énergie fournie pendant le contact. De préférence, l'outil de soudage exerce une pression destinée à maintenir le fil au contact de la sur- face de la plage et reste au contact jusqu'à la solidifi- cation de la soudure De cette manière, les risques de déplacement du fil pendant la solidification sont réduits au minimum Lorsque la quantité élémentaire de chaleur qui est nécessaire est emmagasinée préalablement dans l'ou- til, la période de contact est choisie afin qu'elle assure le transfert de chaleur, tout en comprenant une période de refroidissement convenable Lorsque l'énergie est fournie pendant le contact, cette période, après la fin de l'exci- tation, est réglée afin qu'une période convenable de refroi- dissement soit incorporée De préférence, l'outil est réa- lisé de manière que, après que la quantité élémentaire convenable de chaleur a été fournie à la soudure, l'outil, tout en restant en contact, dissipe la chaleur provenant de la soudure Cette caractéristique peut être obtenue par exemple par disposition de bras 36 et 37 de support (figure 3) conducteurs de la chaleur et en contact thermi- que avec la masse 32 de l'outil. Dans certains cas, une excitation multiple pré- sente des avantages Par exemple, une première impulsion peut être transmise pour l'enlèvement de l'isolant et une seconde impulsion séparée peut ensuite être transmise pour le soudage Une séquence programmée convenable de deux impulsions peut comprendre une première impulsion à 6 V pendant 8 ms, retirant l'isolant, puis une seconde impul- sion à 4 V pendant 25 ms, réalisant la soudure Grâce à cette disposition, la température permettant le dénudage (supérieure à 3700 C) est présente pendant une courte période, et une température plus basse (supérieure à 2300 C) est ensuite présente pendant une plus longue période pour le soudage. Comme indiqué précédemment en référence à la figure 1, l'appareil de commande de l'outil comporte de façon générale une alimentation, un circuit de commutation et une commande à minuterie Un appareil particulier avan- tageux convenant à des opérations de soudage à une seule impulsion est schématiquement représenté sur la figure 6. Comme l'indique le tableau, des impulsions courtes et d'intensité élevée comprises entre 150 et 400 A sont nécessaires Bien qu'on puisse utiliser toute source don- nant un courant d'intensité élevée, une batterie d'accumula- teurs 70 comprenant jusqu'à quatre accumulateurs "Gates BC" constitue une source convenable d'un courant à basse tension et fort courant Chaque accumulateur a une tension nominale de 2 V et une capacité nominale de 25 A h Un circuit clas- sique 72 de charge est monté aux bornes de la batterie afin qu'il assure l'entretien de celle-ci à sa charge maxi- male. Le circuit de commutation comporte six transistors NPN de puissance de commutation 100 à 105, trois transistors NPN de pilotage 92 à 947 et un transistor initial 90 qui est aussi de type NPN La commande de minuterie comporte un multivibrateur monostable réglable 82 et un basculeur associé 80. Sur la figure, un commutateur 78 est représenté pour le déclenchement du cycle d'excitation Dans un appa- reil réel, le commutateur 78 peut être constitué par les contacts d'un relais d'une commande à ordinateur Le con- tact normalement fermé du commutateur 78 est relié à l'en- trée de rétablissement R du basculeur 80 et le contact normalement ouvert à l'entrée S d'établissement L'une des sorties du basculeur 80 est reliée à l'entrée de déclen- chement du basculeur monostable 82 Une résistance variable 83 et un condensateur 84 sont montés entre l'alimentation à + 12 V et le circuit monostable 82 afin qu'ils donnent le réglage de durée Le condensateur et la résistance va- riable ont des valeurs choisies afin que les intervalles de temps puissent être compris entre 5 et 500 ms Chaque fois que le commutateur 78 prend la position différente de celle qui est représentée sur la figure 6, le basculeur change d'état et donne un changement transistor à sa sortie Le circuit monostable 82 répond à cette variation transitoire en créant une impulsion positive à sa sortie, avec une durée qui est déterminée par le réglage de la résistance variable 83. Le signal du circuit 82 parvient à la base du transistor 90 Le collecteur de celui-ci est relié à l'ali- mentation à + 12 V par une résistance 89 et son émetteur est relié à la masse Une résistance 83 de polarisation est montée entre la base du transistor 90 et l'alimentation à + 12 V. Le collecteur du transistor 90 est relié aux bases des transistors 92 à 94 de pilotage et à la masse par une résistance 91 Les collecteurs des transistors 92 à 94 sont reliés à la borne positive de la batterie par l'intermédiaire de résistances variables 96 à 98 respectivement L'émetteur du transistor 92 est relié aux bases des transistors 100 et 101 de puissance, l'émetteur du transistor 93 est relié aux bases des transistors 102 et 103 et l'émetteur du transistor 94 est relié aux bases des transistors 104 et 105 La borne positive de la batte- rie 70 est reliée à une branche 36 de l'outil 30 de soudage et l'autre branche 37 est reliée à la connexion commune des collecteurs des transistors 100 à 105 Les émetteurs des transistors 100 à 105 sont reliés à la borne negative de la batterie 70 par l'intermédiaire de fusibles 110 à respectivement Les résistances 96 à 98 sont utilisées pour l'équilibrage des circuits des transistors de pilotage et de puissance afin que la charge soit convenablement répartie. Une impulsion positive transmise à la sortie du circuit monostable 82 provoque la conduction du tran- 1-9 sistor 90 si bien que les transistors 92 à 94 conduisent et provoquent à leur tour la conduction des transistors à 105 de puissance Lorsque les transistors de puis- sance conduisent,le courant s'écoule depuis la borne posi- tive de la batterie 70 dans l'outil 30 puis dans les tra- jets parallèles des circuits collecteurs-émetteurs des transistors 100 à 105 avant de revenir à la borne néga- tive de la batterie 70. Ainsi, la commande du commutateur 78 fait appa- raître une impulsion d'intensité élevée dans l'outil 30 avec une durée qui dépend du réglage de la résistance va- riable 83 L'intensité du courant circulant dans l'outil dépend des dimensions et de la composition de celui-ci. Deux accumulateurs de la batterie 70 donne une tension un peu supérieure à 4 V et, pour les dimensions indiquées pour les outils dans le tableau 1, les impulsions formées ont une intensité comprise entre 160 et 250 A Lors de l'utili- sation de trois accumulateurs, le potentiel est un peu supérieur à 6 V et les intensités des impulsions sont com- prises entre 250 et 325 A Dans le cas des quatre accumula- teurs, le potentiel est un peut supérieur à 8 V et les impulsions ont une intensité comprise entre 275 et 425 A. Comme indiqué précédemment, dans certains cas, une séquence de plusieurs impulsions est préférable, com- prenant par exemple une impulsion formée à 6 V pendant 8 ms pour l'enlèvement de l'isolant à température élevée, puis une impulsion à 4 V pendant 25 ms pour la formation de la soudure Un circuit qui convient à une telle sé- quence d'impulsions est représenté sur la figure 7 Dans ce cas, l'énergie destinée à l'outil provient d'une batterie à trois accumulateurs comprenant deux accumulateurs 121 montés en série avec un autre accumulateur 120 Un circuit 122 de charge est monté aux bornes de la batterie afin qu'il maintienne celle-ci à sa charge maximale. Deux transistors 180 et 181 de puissance placés en parallèle relient la source à 4 V à l'outil 30 et les transistors 170 et 172 forment le circuit de pilotage cor- respondant Trois transistors 160 à 162 de puissance mon- tés en parallèle sont destinés à relier la source de 6 V à l'outil et les transistors 150 et 1 152 forment le circuit associé de pilotage Un basculeur monostable 130 forme une minuterie A destinée au réglage de-la période d'exci- tation à 6 V et un multivibrateur monostable 140 forme une minuterie B destinée à régler la période d'excitation à 4 V. Les circuits monostables 130 et 140 ont des ré- sistances variables 131 et 141 respectivement montées entre le circuit et une source à + 12 V Les résistances varia- bles et les condensateurs associés 132 et 142 forment les circuits de minutage des multivibrateurs monostables. Une borne d'entrée est reliée à l'entrée de déclen- chement du circuit 130 et la sortie de celui-ci est reliée à l'entrée de déclenchement du circuit 140 Lorsque les résistances 131 et 141 sont réglées pour des durées de 8 ms et 25 ms respectivement, un signal temporaire de dé- clenchement transmis à la borne 135 provoque la transmis- sion d'une impulsion positive de 8 ms à la sortie du cir- cuit 130 puis d'une impulsion positive de 25 ms à la sortie du circuit 140. La sortie du circuit 130 est reliée à la base du transistor NPN 150 par une résistance 153 Le collecteur du transistor 151 est relié à la source à + 12 V par une résistance 154 et à la base du transistor NPN 151 Le col- lecteur de ce dernier est relié à la source à + 12 V par des résistances série 155 et 156 et la connexion des ré- sistances est reliée à la base du transistor NPN 152 Les émetteurs des transistors 150 et 151 sont reliés à la masse alors que l'émetteur du transistor 152 est relié à la sour- ce à + 12 V Le collectuer du transistor 152 est relié aux bases des transistors de puissance NPN 160 à 162 La borne positive de la batterie 120 est reliée au circuit à collecteur commun des transistors 160 et 162 montés en parallèles dont les émetteurs reviennent à la borne néga- tive de la batterie par l'intermédiaire des fusibles 163 à 165 et de l'outil 30 de soudage. Le signal du circuit 140 parvient à la masse par l'intermédiaire des résistances 173 et 174 et la con- nexion des résistances est reliée à la base du transistor NPN 170 L'émetteur du transistor 170 est relié à la base du transistor NPN 171 et son émetteur est relié à la masse. Les collecteurs des transistors 170 et 171 sont reliés à la source à + 12 V par des transistors série 175 et 176 et la connexion des résistances est reliée au transis- tor NPN 172 L'émetteur de ce dernier est relié à la source à + 12 V et son collecteur est relié aux bases des tran- sistors de puissance NPN 180 et 181 La borne positive de la batterie 121 est reliée au circuit à collecteur com- mun des transistors parallèles 180 et 181 et leurs émet- teurs sont reliés à la borne négative de la batterie par l'intermédiaire des fusibles 182 et 183 respectivement et de l'outil 30 de soudage. Une impulsion de déclenchement transmise à la borne 135 provoque la formation par le circuit monostable 130 d'une impulsion qui met à l'état conducteur les tran- sistors 150 à 152 du circuit de pilotage et ceux-ci pro- voquent alors la mise à l'état conducteur des transistors parallèles de puissance 160 à 162 En conséquence, une impulsion d'intensité élevée et dont la durée est déter- minée par le réglage de la résistance variable 131 par- vient à l'outil 30 de soudage, en provenance de la source de tension de 6 V formée par les batteries 120/121 L'in- terruption de l'impulsion à la sortie du circuit 130 pro- voque le fonctionnement du circuit monostable 140 qui crée alors une impulsion qui met les transistors de pilotage à 172 à l'état conducteur, ceux-ci mettant à leur tour les transistors parallèles 180 et 181 de puissance à l'état conducteur En conséquence, une impulsion d'intensité élevée parvient à l'outil de soudage par l'intermédiaire des tran- 32 sistors 180 et 181, en provenance de la source de tension de 4 V 121 pendant une une période déterminée par le réglage de la résistance variable 141. Il faut noter que, dans les exemples décrits précédemment, la force de contact avec laquelle l'outil maintient le fil au contact de la plage de connexion est avantageusement comprise entre 1 et 8 N. Il est bien entendu que l'invention n'a été dé- crite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Procédé de soudage à grande vitesse d'un fil métallique à une plage de connexion cet outil ne dépasse que légèrement celle qui est néces- saire à la formation d'une soudure efficace, cette quantité de chaleur étant pratiquement consommée pendant la forma- tion de la soudure, le procédé comprenant le chauffage de la masse efficace à une température prédéterminée afin que la soudure soit formée en moins de 500 millisecondes, la température prédéterminée étant cependant inférieure à celle qui pourrait provoquer une détérioration rapide de l'outil ( 30), la quantité élémentaire de chaleur étant insuffisante pour qu'elle migre notablement dans la pla- quette de circuit au-delà de la plage de connexion ( 60). 2 Procédé selon la revendication 1, destiné au soudage d'un fil métallique ( 11) sur une plage de con- nexion ( 60) revêtue de soudure d'une plaquette de circuit, le fil étant isolé, caractérisé en ce que la masse efficace de l'outil de soudage ( 30) est choisie de manière que la quantité élémentaire de chaleur emmagasinée dans l'outil lorsqu'il est chauffé à une température élevée prédéterminée dépasse seulement légèrement la quantité de chaleur néces- saire à la vaporisation de l'isolement du fil ( 11) et à la formation d'une soudure efficace entre le fil ( 11) et la plage ( 60). 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le temps total de contact est infé- rieur à 50 millisecondes. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30) est chauffé à une tempé- rature qui dépasse 530 'C. Procdé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30) est chauffé à une tempé- rature comprise entre 870 et 1100 'C. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de soudage ture élevée prédéterminée avant-contact avec le fil à souder. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30-) est chauffé à la température élevée prédéterminée après mise en con- tact avec le fil ( 11) à souder. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les plages de connexion ( 60) sont revêtues de soudure avant leur mise en contact avec l'outil de soudage ( 30). 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les plages de connexions ( 60) sont revêtues de soudure à un état non eutectique. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les plages de connexions ( 60) sont préalablement étamées. 11 Procédé selon l'une quelconque 1 à 8, caractérisé en ce que le fil ( 11) revêtu de soudure, avant le contact avec ( 30). 12 Procédé selon l'une quelconque 1 à 11, caractérisé en ce que la matière pour la formation de la soudure est sous forme. 13 Procédé selon l'une quelconque 1 à 11, caractérisé en ce que la matière pour la formation de la soudure est sous d'une pâte. des revendications est préalablement l'outil de soudage des revendications de soudure utilisée forme d'une pré- des revendications de soudure utilisée forme fluide ou Procédé selon l'une quelconque des revendications 14. 1 à 13, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30) reste au contact du fil ( 11) jusqu'à solidification de la soudure. Procédé selon l'une quelconque des revendications t à 14, caractérisé en ce que le volume de la masse effi- cace de l'outil de soudage ( 30) est de l'ordre de 8 10 2 mm 3. 16 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30) est - chauffé à la température prédéterminée par circulation d'un courant électrique ayant une intensité comprise entre 50 et 500 A, pendant une période comprise entre 5 et 100 ms. 17 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30) maintient le fil ( 11) au contact de la plage de connexion ( 60) avec une force de contact comprise entre 1 et 8 N. 18 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que l'outil de soudage ( 30) est chauffé afin qu'il donne le profil suivant de température a) une température d'outil de soudage ( 30) supé- rieure à 540 'C, b) une température de vaporisation d'isolant du fil ( 11) supérieure à 4000 C, c) une température au niveau de la plage de con- nexion ( 60) assurant la fusion de la soudure et supérieure à 2300 C, et dl une température au niveau du substrat ( 5) près de la plage de connexion ( 60) inférieure à 2900 C. 19 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la petite masse efficace de l'outil de soudage ( 30) est couplée thermiquement à une masse plus grosse afin que la chaleur soit dissipée dans la masse plus grosse et refroidisse la matière de soudure lorsque la soudure a été exécutée.