Brevet FR2573950A1 — publié le 19860530

Procedé et dispositif d'extraction de composants élec troninues soudes L invention concerne 1 extraction de tous composants électroniques fixés à plat sur un substrat par des plages soudées. généralement à l'étain-plomb ; elleelle trouve une application particuliérement importante constituée par l'extraction des microcomposants dénommes Zporte-puces", "chip-carriers" ou encore "C.C.", démunis de pattes de fixation et de faible encombrement en vue de la réparation d'un circuit. Il est souvent nécessaire de dessouder et d' en- lever un C.C. défectueux fixé sur un substrat pour le remplacer par un neuf. Il est évidemment souhaitable d effectuer cette opération sans endommager le C.C. ou le substrat. On a déjà proposé divers procédés d'ex traction. Ils consistent à chauffer le C.C. pour fondre la soudure, puis à l'enlever. Deux problèmes se posent alors et n'ont été qu'imparfaitement résolus jusqu'ici. Le premier est d'éviter d'endommager le C.C. ou le substrat lors du chauffage qui, s'il est excessif, peut provoquer le dessoudage du capot du C.C. ou la détérioration de la puce. L'autre problème consiste à saisir le C.C. et à le soulever dés refusion des soudures. On a également proposé (#Ur,-A-4 295 596) un outil de soudagP d un composant électronique sur un substrat comportant un tube central muni d un conduit d'aspiration et pouvant donc retenir le e substrat et une buse d'amenée d nir chaud entourant le tube. L'outil est décrit comme pouvant etre utilisé non seulement pour fixer le composant, mais aussi pour l'enlever. En fait. le montage coaxial des moyens de retenue et des moyens de chauffage à air chaud conduit à un outil complexe et peu adaptable à différentes tailles de composants. L invention vise notamment å fournir un procédé et un dispositif réponctant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique. notamment du fait de leur simplicité. de leur capacité d'adaptation à des composants de tailles différentes et de la quasi suppression pratique du risque de surchauffe du composant lors de l'extraction. flans ce but l'invention propose notamment un procédé d extraction de composant électronique fixé sur un substrat par des plages soudées réparties à la périphérie du composant, suivant lequel on pose le substrat sur un support et on projette sur le composant du gaz à une température supérieure à la température de fusion de la soudure, caractérisé en ce qu'on agrippe le composant entre les bras élastiques d'une pince soumise à une sollicitation tendant à soulever les bras, on porte le support à une température prédéterminée inférieure à la température de fusion de la soudure, et on projette le gaz chaud sur le composant jusqu'à soulèvement du composant et de la pince. La pince peut être prévue de façon à couper l'alimentation en gaz chaud dès qu'elle bascule.Le chauffage peut être effectué par dissipation de chaleur dans un support solide ou par immersion partielle du substrat dans un liquide chaud. Grâce à cette disposition, le composant se soulève à coup sur dès fusion, sous 1 action d'une force aisément ajustable, par exemple à l'aide d'un contrepoids ou d'un ressort de rappel de tension réglable. L'invention propose également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini, comprenant un support pour le substrat et une buse de chauffage munie d'une amenée de gaz chaud et des moyens permettant de placer la buse au-dessus du composant, caractérisé en ce que le support est muni de moyens de chauffage permettant de le porter à une température stabiliée, inférieure à la température de fusion de la soudure, et d'un levier indépendant de la buse. terminé par une pince à bras élastiques de serrage du composant dans le sens de la largeur. muni de moyens destinés à le solliciter dans le sens du soulévement des bras La buse contient avantageusement un déflecteur permettant d'amener le gaz chaud essentiellement vers la partie périphérique du composant. là où sont placées les plages soudées.Les moyens d'amenée de gaz chaud à la buse sont avantageusement constitués par un outil capable de recevoir plusieurs buses de dimensions différentes, adaptées chacune à un type particulier de composant. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent. dans lesquels - la Figure 1 est un schéma de principe, en perspective, montrant les composants principaux d'un dispositif destiné à l'extraction de C.C. - les Figures 2A et 28. dans leur ensemble, sont des vues en élévation des parties principales d'un dispositif constituant une variante de celui de la Figure 1, - les Figures 3 et 4 montrent, respectivement en vue de dessous et en coupe suivant un plan vertical médian, une buse destinée à équiper le dispo#sitif de la Figure 2. Le dispositif montré schématiquement en Figure 1 comporte une table 10 sur laquelle est disposée une platine 12 de réception de substrat 14 portant des C.C. 16 dont l'un au moins est à enlever. La table. ou la platine, est munie de moyens de chauffage non représentés. constitués par exemple par des résistances électriques associées à un circuit de régulation de temperature. Un arbre horizontal 18. qui peut étre fixé à la table 10, porte un ensemble de préhension 20 et permet de régler la position de cet ensemble. L'ensemble 20 comporte un étrier 22 dans lequel un levier 24 est monté oscillant autour d'un axe horizontal 26. Le levier s~ termine, du coté dirigé vers la platine 12, par une pin présentant un mors fixe 28 et un mors mobile 30 qu une vis de réglage 32 permet de déplacer vers le mors fixe contre l'action d'un ressort de rappel non représenté. Chaque mors se prolonge par un bras flexible 34 de serrage de C.C.D'autres constitutions possibles permettant d'enserrer un composant avec une force élastique tarée sont évidemment possibles. Le levier 24 est équipé de moyens permettant d'exercer sur lui une force réglable tendant à soulever la pince Dans le cas représenté sur la Figure 1, ces moyens sont constitués par un contrepoids 36 dont la distance à l'axe 26 est ajustable par coulissement sur une tige 28. Le dispositif d'extraction comprend encore une buse 40 déplaçable. susceptible d'être amenée au-dessus d'un composant 16 à dessouder, à une hauteur ajustable au-dessus de ce composant. La buse 40 est munie d'une amenée de gaz chaud à température supérieure au point de fusion ou de ramollissement de la soudure de fixation des plages du composant. La séquence d'enlèvement d'un composant à remplacer 16 est alors la suivante. te substrat 14 est placé sur la platine 12 et celle-ci est posée sur la table 10 à un emplacement tel que le composant à enlever soit en face de l'ensemble de préhension 20. Cet ensemble 20 est déplacé jusqu'à -ce que les bras 34 de la pince encadrent le composant 16, La vis 32 est serrée pour appliquer élastiquement les bras 34 sur le composant. La position du contrepoids 36 est réglée pour obtenir un effort de soulèvement du composant. La buse 40 est alors descendue à l aplomb du composant biflèche f). Le chauffage de la table 10 est alimenté. - Lorsque la température de la table s'est stabilisée à la valeur de régulation. qui sera généralement comprise entre 80 C et 170 C en cas de soudure étainplomb, on alimente la buse 40 en gaz chaud azote en ge- néral). Dès que la soudure fond, le levier 24 bascule et la pince soulève le composant. Un microrupteur (non représenté) commandé par le basculement du levier 24 est avantageusement prévu pour couper alors l'alimentation en gaz chaud. Le dispositif peut également être utilisé pour fixer des composants successifs sur un substrat à des emplacements déterminés par les déplacements d'une table à mouvements croisés portant la platine 12. Les Figures 2A et 26, où les organes correspon dant à ceux de la Figure 1 portent le même numéro de référence, montrent un dispositif en trois parties. Les deux premières parties sont montrées sur la Figure 2A (moitié droite du dispositif}. Cette- première partie comporte la table 10 réglable en hauteur par rapport à un socle 42 et permettant de déplacer la platine 12 per pendiculairement au plan de la Figure. La deuxième partie comprend l'ensemble de préhension 20, portée par un arbre 18 pouvant coulisser horizontalement dans une glissière fixe 44. La force tendant à soulever la pince est cette fois fournie par un ressort de rappel 46 dont la tension est ajustable. La troisième partie, montrée en Figure 28, est constituée par un équipage déplaçable dans la même direction que la pince. portant un outil 48 de chauffage par gaz chaud. Une liaison à pignon et crémaillére commandée par un bouton 50 permet de déplacer verticalement l'outil 48. Une échelle graduée 51 permet de localiser la position de la buse par rapport à la platine. L'outil 48 est relié par un flexible 52 à un générateur 53 de gaz chaud muni de commandes de réglage de température. Pour que le jet de gaz chaud- fourni par l'outil soit dirigé vers la périphérie du composant, là où se trouvent les soudures à chauffer, l'outil 48 est ava"#-'ageu'ement prévu pour recevoir l'une quelconque de plusieurs ouses amovibles 40 dont chacune est adaptee à un composant de taille particulière. Les Figures 3 et s montrent une telle buse 40. prévue pour s'emboiter sur un ajutage terminal 54 de l'outil représenté en traits mixtes ainsi que le composant 16 et le substrat 14.La buse 40 comporte une embouchure débordant légèrement du composant 16, dans laquelle est monté un déflecteur 56 qui délimite, avec la paroi latérale de l'embouchure. un jeu livrant passage au gaz. L'expérience permet aisément de déterminer la forme finale à donner à l'embouchure et au déflecteur ainsi que la hauteur optimale à laquelle la buse doit etre placée pour chauffer rapidement les soudures en élevant le moins possible la température des autres éléments. Des essais effectues sur des substrats portant des C.C. à 68 plages de soudage ont montré qu'il suffisait d'une durée de chauffage par gaz chaud allant de 18 à 20 s pour provoquer la fusion des soudures. alors que ce n'était qu'au bout de 28 s environ que l'échauffement pouvait affecter les proprietés de la puce ou dessouder le capot du C.C. Une durée du même ordre est suffisante pour provoquer la fusion en cas de soudage d ~ un composant étamé et nettoyé à l'aide d'un flux, de façon classique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'extraction de composant électronique fixe sur un substrat par des plages soudées ré- parties à la périphérie du composant. suivant lequel on pose le substrat (14) sur un support et on projette sur le composant (16) du gaz à une température supérieure à la température de fusion de la soudure, caractérisé en ce qu'on agrippe le composant entre les bras élastiques (34) d'une pince soumise à une sollicitation tendant à soulever les bras, on porte le support (10, 12) à une température prédéterminée inférieure à la température de fusion de la soudure, et on projette le gaz chaud sur le composant jusqu à soulèvement du composant et de la pince. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on projette le gaz chaud sur le composant à l'aide d'une buse (40) amenée à une hauteur prédéterminée au-dessus du composant. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on porte le support à une température comprise entre 80 C et 140 C lorsque les plages sont soudées à l'étain-plomb, 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, ca ractérisé en ce que le substrat est chauffé par un liquide dans lequel il est partiellement immergé. 5. Dispositif d'extraction de composant électronique fixe sur un substrat par des plages soudées réparties à la périphérie du composant, comprenant un support (10. 12) pour le substrat et une buse de chauffage (40) munie d'une amenée de gaz chaud et des moyens permettant de placer la buse au-dessus du composant, caractérisé en ce que le support est muni de moyens de chauffage permettant de le porter à une température stabilisée, inferieure à la température de fusion de la soudure, et d'un levier 1241 indépendant de la buse, terminé par une pince à bras élastiques (34) de serrage du composant dans le sens de la largeur. muni de moyei, riiéz à le solliciter dans le sons du soulèvement des bras. 6. Dispositif selon la reven#dication 5, caracté- risé en ce que la buse (40 > contient un déflecteur des tine a amener le gaz chaud vers la partie périphérique du composant. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, ca ractérisé en ce que les moyens d'amenée des gaz chauds à la buse sont constitués par un outil capable de recevoir plusieurs buses de dimensions différentes, adaptées chacune a tin type particulier de composant. 8. Dispositif selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens destinés à solliciter le levier sont constitués par un contrepoids (361 dépla çable ou par un ressort de tension réglable.