Brevet FR2611537A1 — publié le 19880909

ORGANE SEPARATEUR POUR LIXITER LA LARGEUR D'UN RIDEAU DE COULEE DE XATIERE DE REVETEXENT AU-DESSUS DE SA ZOnE D'IXPACT SUR UN OBJET A REVETIRY XOTAMXENT SUR UNE CARTE DE CIRCUIT IXPRIXE L'invention concerne un organe séparateur pour limiter la largeur d'un rideau de coulée de matière de revêtement au-dessus de sa zone d'impact sur un objet à revêtir, notamment une carte à circuit imprimé, déplacé transversalement à la direction d'écoulement du rideau, en dessous de l'extrémité inférieure de l'organe séparateur, lequel est incliné en formant avec la verticale un angle tel que son extrémité supérieure soit plus proche du milieu du rideau de coulée que ne l'est son extrémité inférieure et pénètre avec effet de séparation dans la région du rideau de manière qu'une bande marginale soit séparée de la région médiane du rideau de coulée et que la matière de revêtement ainsi séparée soit évacuée latéralement, tandis que la région médiane limitée du rideau de coulée est élargie vers le bas et latéralement vers l'organe séparateur. De tels organes séparateurs sont décrits, par exemple, dans EP- A-O 145 648 (correspondant à US-A-4 559 896). Ces documents décrivent des organes séparateurs d'un dispositif de revêtement d'un type connu en soi, organes séparateurs dont l'un sert habituellement à séparer la zone marginale gauche du rideau de coulée de matière de revêtement et l'autre à séparer la zone marginale droite du rideau de coulée de matière de revêtement, les mots *gauche' et 'droite" étant compris en considérant la direction du mouvement. Chacun de ces organes séparateurs comporte, en plus d'un élément séparateur supérieur pénétrant dans le rideau de coulée en partageant la largeur de celui-ci et évacuant latéralement la matière de revêtement de la zone marginale séparée, cet élément séparateur supérieur étant associé à un guide d'arête qui lui est raccordé vers le bas, un deuxième élément séparateur quelque peu décalé latéralement, vers l'intérieur, en dessous du premier, qui réduit encore la largeur du rideau de coulée en séparant un bourrelet marginal intermédiaire éventuel se formant encore. Dans ce cas, le guidage marginal latéral du rideau peut présenter une portion inférieure inclinée vers le bas et vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le milieu du rideau, laquelle provoque une réduction de la largeur de la région médiane du rideau, ou peut aussi présenter une portion dirigée vers l'extérieur et vers le bas, laquelle provoque, vers le bas, un léger élargissement ou 'expansion' du rideau, avec une réduction correspondante de l'épaisseur de celui-ci. Le guide latéral de la zone marginale de la région médiane du rideau, séparée, peut aussi posséder une portion supérieure, dirigée vers le bas et vers l'extérieur, et, se raccordant à celle-ci vers le bas, une portion quelque peu inclinée vers l'intérieur. Dans le cas de cet élément séparateur connu, la portion inclinée vers l'extérieur peut former avec la verticale un angle B pouvant valoir, de préférence, jusqu'à 5, tandis que, sur cette portion, une partie dirigée vers l'intérieur et vers le bas forme avec la verticale un angle dont la valeur préférée est de 1' à 8', lequel est représenté sur le dessin plus grand que l'angle P. On sait que l'épaisseur du rideau de coulée n'est pas constante sur toute sa largeur, et qu'il se forme inévitablement, sur les guides marginaux latéraux du rideau, toujours nécessaires, un bourrelet margiçnal prononcé qui, selon les propriétés rhéologiques de la matière de revêtement, s'étend plus ou moins loin dans la région médiane du rideau. La largeur de cette zone marginale épaissie vaut, sur chacun des deux bords longitudinaux du rideau, donc de la couche formée par celui-ci sur un objet à revêtir, environ 5 à 20 mi. La surélévation du 2611 5 3 7 bourrelet marginal par rapport à la couche appliquée peut alors atteindre 1 à 2 mmn. Lors de la préparation de cartes électroniques à circuit imprimé, par exemple pour appareils électroniques avec de nombreux fils conducteurs extrêmement fins, cartes dont une région marginale doit rester non revêtue, la formation de tels bourrelets, par exemp]e lors du revêtement pour constituer des masques de soudage, est très gênante, voire méme tout à fait inadmissible et peut être une source de difficultés lors des opérations ultérieures sur les cartes revêtues. Il s'est avéré que les deux éléments séparateurs superposés de chaque organe séparateur du dispositif de revêtement connu n'ont toutefois pas, dans de nombreux cas, atténué dans une mesure satisfaisante la formation des bourrelets marginaux indésirables. Enfin, du fait de l'évolution rapide des techniques dans le domaine des cartes à circuit imprimé, on ne se contente plus aujourd'hui de laisser subsister une "épargne" sur les deux bords longitudinaux opposés, lors de l'impact du rideau de coulée sur la carte à circuit imprimé à revêtir, déplacée à vitesse approximativement constante en dessous de ce rideau. Il est souvent nécessaire, aujourd'hui, que le revêtement servant à la formation d'un masque de soudage ne soit réalisé que dans des zones déterminees choisies sur la carte à circuit imprimé. Dans un tel cas, les bourrelets marginaux dans la région des conducteurs sont particulièrement inopportuns. Ceci étant, on a constaté qu'avec le dispositif de revêtement selon EP-AO 145 648, il y avait encore formation de bourrelets marginaux qui, pour une couche appliquée en épaisseur d'environ 30 micromètres après séchage, pouvaient s'étendre sur une zone marginale de l'ordre de 10 à 20 mm, ce qui implique donc une réduction de 20 à mm (les deux zones marginales étant considérées ensemble) de la largeur utilisable de la carte à circuit imprimé, sans compter les pertes de zones de conducteurs qui en résultent dans la région intérieure de la carte dans le cas o seules des régions partielles du domaine des conducteurs doivent être pourvues de masques de soudage. Les bourrelets marginaux se sont souvent manifestés sous forme de bourrelets doubles à savoir un bourrelet extérieur ayant une hauteur 26 1 1537 pouvant atteindre 110 micromètres, et un bourrelet intérieur dont la hauteur pouvait atteindre 70 micromètres, lorsqu'on utilisait la solution et le procédé décrits pour le revêtement, préférés pour la production de masques de soudage, conformément aux indications données dans le brevet US-A 4 230 793 (correspondant à EP-A-0002040), colonne 3, ligne 62 à colonne 4 ligne 7, et lorsque l'on produisait une couche d'apport de l'ordre d'environ 7,5 grammes à l'état liquide pour 600 cm2 de surface de carte déplacée à une vitesse à peu près égale à la vitesse de 90 z/min. d'un rideau de coulée épais d'environ 40 micromètres. Dans les conditions indiquées, et en utilisant la solution indiquée comme matériau de revêtement, l'épaisseur de la couche appliquée, sèche, est en général de l'ordre de 25 à 35 micromètres, de préférence d'environ 28 à 30 micromètres. Appartiennent en outre à l'état de la technique plus éloigné, FR- A-2 580 199 qui concerne l'élargissement de rideaux de coulée, et US- A-4060 649 qui décrit des guides d'arête spéciaux pour rideaux de coulée. Ces deux documents ne peuvent manifestement pas contribuer à la solution du problème défini ci-après, que l'invention a pour but de résoudre. La présente invention a pour but de réaliser un organe séparateur du type décrit au début, qui simplifiera sensiblement la construction relativement compliquée des deux éléments séparateurs de chaque organe séparateur utilisé dans un dispositif de revêtement, et qui permettra en même temps de produire des bourrelets marginaux notablement plus étroits et moins hauts que ce n'est le cas avec le dispositif déjà connu. Un autre but de l'invention est d'assurer un écoulement purement laminaire de la matière de revêtement, même dans la région élargie E de la partie médiane du rideau de coulée et d'obtenir ainsi sûrement des bourrelets marginaux ayant des dimensions de largeur et de hauteur plus réduites que ce n'était possible avec les organes séparateurs connus. Ces buts, et d'autres décrits plus loin, sont atteints, selon l'invention, au moyen d'un organe séparateur du type indiqué au début, par le fait que cet organe séparateur consiste en un élément unique dont l'extrémité supérieure est réalisée en tant qu'arête de séparation à tranchant effilé, par le fait que le côté de l'organe séparateur tourné vers la région médiane du rideau de coulée forme une surface de paroi plane et d'un seul tenant qui s'étend jusqu'à une arête terminale inférieure à l'extrémité inférieure de l'organe séparateur et dont l'inclinaison par rapport à la verticale peut être réglée de manière que la région médiane limitée du rideau de coulée s'écoule vers le bas de façon laminaire et en s'élargissant latéralement le long de la surface de paroi pour arriver, à l'arête terminale inférieure, directement et en ayant encore presque le même élargissement latéral, sur l'objet à revêtir dans un plan de revêtement horizontal dirigé transversalement au rideau de coulée, de façon à ne produire qu'un bourrelet marginal étroit dont la hauteur est au plus égale au double de celle de la couche liquide appliquée. Les bourrelets marginaux des zones revêtues d'un objet sont réduits en largeur et hauteur, de manière particulièrement efficace, en utilisant des organes séparateurs selon l'invention, qui présentent au moins l'une, de préférence même plusieurs des caractéristiques suivantes: - la hauteur à laquelle l'arête terminale inférieure est située au-dessus du plan de revêtement est légèrement supérieure à celle pour laquelle la matière de revêtement du rideau s'élargissant en s'écoulant vers le bas le long de la surface de paroi lisse en adhérant à celle- ci se détacherait de la surface de paroi lisse sous l'effet de son propre poids en surmontant la force d'adhérence; - l'inclinaison de la surface de paroi lisse de l'organe séparateur par rapport à la verticale est réglée de façon que l'arête terminale inférieure soit située, dans un plan parallèle au plan de revêtement, à une distance d'environ 3 à 8 ma de la verticale passant par l'arête de séparation; - l'inclinaison de la surface de paroi lisse par rapport à la verticale vaut environ 3 à 20, de préférence de 5,5 à 15'; - la longueur de la surface de paroi lisse, de l'arête de séparation à l'arête terminale inférieure vaut de 10 à 500 mm, de préférence de 30 à 70 uAm; - le tranchant effilé de l'arête de séparation est dû à un chanfrein à l'extrémité supérieure de la face de l'organe séparateur non tournée vers le milieu du rideau de coulée, chanfrein qui, à l'endroit de l'arête de séparation, coupe sous un angle aigu la surface de paroi lisse; - la surface de paroi lisse est revêtue d'un métal précieux. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent: - la figure 1, schématiquement, une vue latérale en élévation d'une forme de réalisation de l'organe séparateur selon l'invention, partiellement coupée longitudinalement; - la figure 2, une représentation analogue d'une seconde forme de réalisation; et - la figure 3, une vue latérale en élévation, fortement agrandie, de la région de l'arête de séparation à l'extrémité supérieure de l'organe séparateur selon l'invention, et des lignes de courant indiquant l'écoulement de matière. Sur la figure 1, l'organe séparateur 10 selon l'invention est représenté agrandi de plusieurs fois par rapport à une forme de réalisation pratique. Il présente, à son extrémité supérieure, une arête de séparation 11 à tranchant effilé, dont la hauteur Hi mesurée verticalement au-dessus du plan de revêtement B peut, dans un exemple de réalisation pratique, être de 70 mm. Cet exemple de réalisation, tout comme celui selon la figure 2, est donc agrandi de plusieurs fois. Sur son côté tourné vers le milieu du rideau de coulée, l'organe séparateur 10 possède une surface de paroi 12 plane et d'un seul tenant, qui s'étend de l'arête de séparation 11 jusqu'à une arête terminale inférieure 13 à l'extrémité inférieure 14 de l'organe séparateur 10. L'arête terminale 13 se trouve à une distance d d'environ 3 à 4 mm audessus du plan de revêtement B. L'arête de séparation 11 a été formée en prévoyant A l'extrémité supérieure du c6té dorsal 15, c6te non tourné vers le milieu du rideau de coulée, un chanfrein ou surface oblique 16 effilant l'arête 11, obtenu par exemple par meulage. L'organe séparateur est donc réalisé de préférence en un acier au chrome-nickel, par exemple en acier V>A (acier Cr-Ni 18-8). Ceci étant, la réduction désirée de la largeur et de la hauteur du bourrelet marginal est obtenue par un élargissement latéral e de la région médiane du rideau de coulée G, élargissement qui doit avoir une valeur de 3 à 9 am, de préférence de 4 à 7 mm, dans le plan s'étendant parallèlement à la surface de revêtement B en passant par l'arête terminale 13. Dans la position de l'organe séparateur 10 représentée en trait continu sur la figure 1, la distance el entre l'arête terminale inférieure 13 et la verticale L est de 7 mm dans le plan précité. Pour cela, la surface de paroi lisse 12 de l'organe séparateur 10 doit former, avec la verticale L passant par l'arête de séparation 11, un angle e1 de 5,5'. Si, pour atteindre le but indiqué, il suffit d'un élargissement E ou d'une distance e2 de 4 mm, ce qui dépend des propriétés rhéologiques de la matière de revêtement formant le rideau, l'angle précité peut alors être.2 = 3,5'. Une condition indispensable pour cela est, comme déjà indiqué, une forme aussi effilée que possible de l'arête de séparation 11, et une surface de paroi 12 parfaitement lisse, exempte de toute inégalité susceptible d'engendrer des turbulences locales dans la région s'élargissant, E, du rideau de coulée G s'écoulant le long de la surface de paroi 12. Sur la figure i, l'organe séparateur est représenté en tireté en 10', à la position sentionnée, dans laquelle l'angle entre la verticale L et la surface de paroi 12 n'est que de 3,5'. Le même résultat, à savoir un élargissement désiré de la région latérale du rideau de coulée E de 3 à 8 mm, peut aussi être obtenu avec un organe séparateur 20 sensiblement plus court, ayant par exemple une surface de paroi 22 longue de seulement 28 un, si cet organe séparateur est incliné, par exemple, selon un angle de 14,5' ou de 8,5' par rapport à la verticale L, et si la hauteur H2 de son arête de séparation 21 au-dessus du plan de revêtement B n'est que de mm. L'orgEane séparateur 20 est représenté en trait plein à la position avec inclinaison 63 de 14,5', et est représenté en tireté à la position avec inclinaison 34 de 8,5'. La distance d entre l'arête terminale inférieure 23 de l'extrémité inférieure 24 et le plan de revêtement B vaut, là encore, 3 un, aussi bien dans la position 20 que dans la position 20' de l'organe séparateur. la distance e, entre l'arête terminale inférieure 23 et la verticale L est de 7 mm à la position 20, tandis que la distance e2 n'est que de 4 mm à la position ' représentée en tireté. Il s'avère donc que l'organe séparateur selon l'invention peut être fabriqué dans une plage de longueur étendue, par exemple de 20 à $0 nu de long, et être ainsi adapté aux dimensions de dispositifs de revêtement déjà existants. La possibilité de réglage de l'inclinaison par rapport à la verticale est assurée par des dispositifs correspondants connus et autorise une adaptation à différentes matières de revêtement ayant différentes adhérences à la matière constituant la surface de paroi 12, 22 de l'organe séparateur 10, 20, qu'il s'agisse d'un métal approprié, notamment d'un acier inoxydable, ou d'une matière plastique dure correspondante autorisant la formation d'une arête supérieure de séparation à tranchant effilé. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement les conditions d'écoulement existant au contact de l'arête de séparation 11, 21 et de la matière du rideau de coulée s'écoulant vers le bas de façon laminaire. L'extrémité supérieure avec arête de séparation 11,21 de l'organe séparateur 10, 20 selon l'invention est représentée ici agrandie. L'inclinaison $ de la surface de paroi 12,22 dirigée vers l'intérieur, donc vers le milieu du rideau de coulée, est de 22' par rapport à la verticale, de sorte que l'on obtient déjà un élargissement B de e = 8 mn de la région médiane du rideau de coulée, pour une hauteur H de l'arête de séparation 11, 21 de 23 à 24 mm au-dessus du plan de revêtement B. De préférence, la longueur de la surface de paroi lisse 11, 21 est légèrement plus courte que ce qu'elle devrait être, afin que, dans la région de son extrémité inférieure, le rideau de coulée élargi se détache de cette surface parce que le poids propre du rideau de coulée surmonte la force d'adhérence à l'organe séparateur. Sur le côté arrière 15, 25 de l'organe séparateur 10, 20, côté non en regard du milieu du rideau de coulée, on agence, de la manière habituelle, des moyens tels que, par exemple une gouttière ou goulotte ou analogue, qui évacuent latéralement vers l'extérieur la matière R provenant de la région marginale, séparée, du rideau de coulée G. De tels moyens sont représentés par exemple sur la figure 3 du brevet EP-A-O 145 648 (références 12, 22). Pour éviter toute turbulence sur le tranchant de l'arête de séparation 11, 21 de l'organe séparateur 10, 20, de tels moyens de dérivation de la matière marginale séparée doivent être agencés au moins à 10 um en dessous de l'arête de séparation, afin qu'une rétention de matière à l'entrée de la matière dan la gouttière ou goulotte ne puisse pas former une accumulation remontant vers le haut et perturbant, par formation de tourbillons, l'écoulement laminaire au-dessus de l'arête de séparation. C'est pour la même raison que le chanfrein 16, 26 effilant l'arête de séparation est agencé sur la paroi dorsale 15, 25 de l'organe séparateur 10, 20 selon l'invention, et non pas sur son côté avant 12, 22 comme c'est le cas avec les organes séparateurs du dispositif de revêtement selon le brevet EP-A-O 145 648. Avec un dispositif de revêtement identique à celui décrit dans le brevet EP-A-O 145 648, mais dans lequel on avait toutefois monté, à droite et à gauche du milieu du rideau de coulée, à la place des organes séparateurs décrits dans ce brevet, des organes séparateurs selon l'invention ayant une longueur de 59 mm, on a revêtu, dans les conditions opératoires, et avec la même solution de masquage pour soudage, des surfaces aussi grandes que celles indiquées plus haut, et l'on a obtenu des bourrelets marginaux n'ayant qu'une largeur de 2 mm et qu'une hauteur de 52 micromètres, pour une même épaisseur de la couche d'apport, de 28 à 30 micromètres. Là aussi, il n'y a eu qu'un bourrelet extérieur et aucun bourrelet marginal intérieur. Ainsi, la surface de conducteurs perdue du fait de la formation du bourrelet marginal n'a été que d'un cinquième de ce qu'elle était avec le dispositif connu équipé d'éléments séparateurs doubles. La hauteur de l'arête de séparation de l'organe séparateur était alors de 65 mnm au- dessus du plan de revêtement, et l'inclinaison que la surface de paroi intérieure lisse de l'organe séparateur présentait par rapport à la verticale était de l'ordre de 4,5 à 6'. Un autre avantage de l'utilisation d'organes séparateurs selon l'invention dans des dispositifs de revêtement de construction connue 261153 7 est l'économie, non négligeable, de matière de revêtement onéreuse. L'épaisseur des organes séparateurs 10, 20, telle que représentée sur le dessin, est très supérieure à celle nécessaire en pratique. Par exemple, dans le cas d'un organe séparateur en acier V2A, il suffit d'une épaisseur de 0,5 à 1 mm selon la longueur. En revêtant d'une mince couche de métal précieux, par exemple or, argent ou platine, la surface de paroi lisse 12, 22 de l'organe séparateur tournée vers l'intérieur, on obtient une autre réduction de la largeur et de la hauteur de bourrelets, lors du revêtement de cartes à circuit imprimé, sur les bords de la zone médiane ou de la zone partielle séparée d'un rideau de coulée du type précité par deux organes séparateurs. 2 6 1 1 5 3 7 REVENDICATIOhS: 1. Organe séparateur pour limiter la largeur d'un rideau de coulée de matière de revêtement au-dessus de sa zone d'impact sur un objet à revêtir, notamment une carte à circuit imprimé, déplacé transversalement à la direction d'écoulement du rideau, en dessous de l'extrémité inférieure de l'organe séparateur, lequel est incliné en formant avec la verticale un angle tel que son extrémité supérieure soit plus proche du milieu du rideau de coulée que ne l'est son extrémité inférieure et pénètre avec effet de séparation dans la région du rideau de manière qu'une bande marginale soit séparée de la région médiane du rideau de coulée et que la matière de revêtement ainsi séparée soit évacuée latéralement, tandis que la région médiane limitée du rideau de coulée est élargie vers le bas et latéralement vers l'organe séparateur, caractérisé par le fait que l'organe séparateur (10, 20) consiste en un élément unique dont l'extrémité supérieure est réalisée en tant qu'arête de séparation à tranchant effilé (11, 21), par le fait que le côté de l'organe séparateur (10, 20) tourné vers la région médiane du rideau de coulée (G) forme une surface de paroi (12, 22) plane et d'un seul tenant qui s'étend jusqu'à une arête terminale inférieure (13, 23) à l'extrémité inférieure (14, 24) de l'organe séparateur et dont l'inclinaison par rapport à la verticale peut être réglée de manière que la région médiane limitée du rideau de coulée s'écoule vers le bas de façon laminaire et en s'élargissant latéralement le long de la surface de paroi (12, 22) pour arriver, à l'arête terminale inférieure (13, 23), directement et en ayant encore presque le même élargissement latéral CE), sur l'objet à revêtir dans un plan de revêtement horizontal CB) dirigé transversalement au rideau de coulée (G), de façon à ne produire qu'un bourrelet marginal étroit dont la hauteur est au plus égale au double de celle de la couche liquide appliquée. 2. Organe séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la hauteur à laquelle l'arête terminale inférieure (13, 23) est située au-dessus du plan de revêtement (B) est légèrement supérieure à celle pour laquelle la matière de revêtement du rideau s'élargissant en s'écoulant vers le bas le long de la surface de paroi lisse (12, 22) en adhérant à celle-ci se détacherait de la surface de paroi lisse sous l'effet de son propre poids en surmontant la force d'adhérence. 3. Organe séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'inclinaison de la surface de paroi lisse (12, 22) de l'organe séparateur (10, 20) par rapport à la verticale CL) est réglée de façon que l'arête terminale inférieure (13, 23) soit située, dans un plan parallèle au plan de revêtement (B), à une distance d'environ 3 à 8 xn de la verticale passant par l'arête de séparation (11, 21). 4. Organe séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'inclinaison de la surface de paroi lisse (12, 22) par rapport à la verticale (L) vaut environ 3 à 20', de préférence de 5,5 à -. 5. Organe séparateur selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la longueur de la surface de paroi lisse (12, 22), de l'arête de séparation (11, 21) à l'arête terminale inférieure (13, 23) vaut de 10 à 500 m, de préférence de 30 à 70 mm. 6. Organe séparateur selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le tranchant effilé de l'arête de séparation (11, 21) est dû à un chanfrein à l'extrémité supérieure de la face (15, 25) de l'organe séparateur (10, 20) non tournée vers le milieu du rideau de coulée, chanfrein qui, à l'endroit de l'arête de séparation (1i, 21), coupe sous un angle aigu la surface de paroi lisse (12, 22). 7. Organe séparateur selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la surface de paroi lisse (12, 22) est revêtue d'un métal précieux.