Brevet FR2638051A1 — publié le 19900420

La présente invention concerne tout d'abord un procédé de soudage à la vague de composants montés sur une carte pourvue d'un circuit imprimé, dans lequel on entrarne la carte en déplacement# au-dessus d'un bain de soudure, sa face portant les composants tournée vers le bain, et, au cours de son déplacement, on soumet la carte abord àune première vague turbulente et ensuite à une seconde vague laminaire. Une machine à souder à la vague classique, pour le soudage, ou le brasage, de composants à un circuit imprimé sur une carte, comporte un convoyeur et un chariot de transport de la carte, un premier bac contenant de la soudure fondue, une pompe pour relever de la soudure de ce premier bac, une buse alimentée par la pompe et, en aval de la buse, un deuxième bac de retenue dtun bain de soudure, pour produire une vague laminaire, ou lisse, le convoyeur étant disposé pour que la carte soit léchée par la vague et sorte du bain de soudure suivant un angle de sortie de vague prédéterminé. Pour le brasage des queues de connexion des composants classiques, une machine à souder conventionnelle convient parfaitement. Il nten est pas de même des composants, dits CMS, montés en surface du cssté de la carte opposé à celui portant les composants classiques. En effet, compte tenu du déplacement de la carte, d'une part, et de la tension superficielle de la soudure, généralement SnPb, d'autre part, il se produit un effet de sillage, ou de traitée, qui, en arrière du composant CMS considéré, relativement au sens de déplacement de la carte sur le convoyeur, crée une zone non accessible à la soudure. On parle également dun effet de cloche, pour évoquer ce phénomène. Pour résoudre cette difficulté d'une mauvaise connexion ou même d'absence de connexion, on a déjà prcposé de rallonger les plages d'accueil de soudure de ces composants CMS. On a aussi proposé de soumettre la carte, en amont de la vague lisse, à une vague turbulente. Au passage sur cette vague turbulente, pendant une durée inférieure à celle nécessitant un bon soudage, le composant CMS et ses plages d'accueil subissent un premier mouillage, ou pré mouillage, qui facilite le mouillage subséquent dans la vague lisse. Si lors du passage sur la vague turbulente, des pontages ou des courts-circuits se créent, ils sont détruits à la sortie de la vague lisse. Cependant, la combinaison dune vague lisse et dtune vague turbulente n'est pas parfaite, ne serait-ce que parce que la vague turbulente n'arrive pas à mouiller la surface des plages d'accueil en totalité. La demanderesse a donc abord eu l'idée de soumettre une carte, comportant des composants à braser à un cir cuit imprimé dessus, à un double passage dans une machine équipée d'une première buse génératrice d'une vague tur bulente et d'une deuxième buse associée à un bac de retenue générateurs d'une vague laminaire. Elle a toute fois constaté que si, au plan des connexions, une telle solution pouvait être considérée comme apparemment satis faisante, elle n'en présentait pas moins l'inconvénient de provoquer une démétallisation de certaines cosses et plages d'accueil de connexion. C'est alors qu'elle a ensuite eu lXidée qui est à ltorigine de l'invention qu'elle propose maintenant, La présente invention concerne tout d'abord un procédé de soudage à la vague de composants montés sur une carte pourvue d'un circuit imprimé, dans lequel on entrain la carte en déplacement au-dessus d'un bain de soudure, sa face portant les composants tournée vers le bain, et, au cours de son déplacement, on soumet la carte d'abord à une première vague turbulente et ensuite à une sePenae vague laminaire, procédé caracterisa oar le fait qu' a avant de scu::nettre la carte à la vaque laminaire cn la sur à au moins deux values turbulentes distinctes. Grâce à l'invention, la carte portant les composants à souder peut être aspergée, ou prémouillée, au moins deux fois par deux buses indépendantes, c'est-à-dire que seule l'action turbulente est doublée sans pour autant que la durée totale, de l'ordre de 4 à 5 secondes, de l'action de la soudure sur les composants et leurs cosses et plages de connexion n'en soit notablement augmentée, préservant ainsi la métallisation des cosses et plages de connex on. On notera que le doublement de l'action turbulente ne signifie pas qu'il suffirait de laisser la carte deux fois plus longtemps sur une seule vague turbulente. En ne bénéficiant qu'une seule fois du caractère aléatoire des trajectoires des particules de soudure en sortie de buse, on ne serait pas assuré d'un prémouillage intégral, comme dans le procédé de l'invention. Dans une mise en oeuvre intéressante du procédé de l'intention, les vagues turbulentes sont produites en sortie de buses orientables. A cet égard, on notera encore qu'en faisant basculer une seule buse orientable au cours du passage de la carte au-dessus du bain de soudure on ne résoudrait pas pour autant le problème de l'invention. La présente invention concerne également une machine à souder à la vague des composants montés sur une carte pourvue d'un circuit imprimé, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comportant un convoyeur de trans pcrt.de la carte, un premier bac de soudure fondue, des moyens de relevage de la soudure du premier bac, une buse génératrice d'une vague turbulente, une buse et, en aval de celle-ci, relativement au sens de transport de la carte, un second bac de retenue pour générer une vague laminaire, les deux buses étant alimentées par les moyens de relevage, machine caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre, en amont de la buse de vague laminaire, au moins une deuxième buse de vague turbulente. De préférence, les buses de vague turbulente sont alimentées par une pompe de relevage commune, à travers deux ouvertures respectives. Avantageusement, un volet monté orientable dans un caisson d'alimentation régule les débits des buses de vague turbulente. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une machine de soudage à la vague perfectionnée selon l'invention ainsi que de son fonctionnement, en référence à la figure annexée unique qui représente une vue schématique de la machine. La machine de soudage à la vague- telle que représentée schématiquement sur la figure, comporte un soclerécipient l contenant un bain 31 de soudure fondue, ici un alliage d'étain et de plomb, Snob, ici à environ 2500C. Au-dessus du récipient 1 s'étend un convoyeur 2 de transport d'une pluralité de chariots 3. Chaque chariot 3 est destiné à recevoir une carte 3C de circuit imprimé sur l'une des faces de laquelle, tournée vers le récipient 1, sont en particulier collés des composants CMS 4 pourvus de plages d'accueil de soudure, à braser sur le circuit de la carte. En réalité, les chariots de transport 3 sont placés sur le convoyeur 2 les uns à la suite des autres, pratiquement de façon adjacente.Le chemin de roulement des chariots 3 est légèrement incliné sur l'horizontale, d'un angle approprié, ici d'environ 7 à 8 pour une raison qui sera abordée plus loin. Une plaque 5 support de buses est disposée dans le bac 1, portée ici par deux caissons 6 et 7 fixés au bac pfincfpal 1 de façon simple et connue et non illustrée sur la figure. Trois ouvertures sont ménagées dans la plaque 5, deux ouvertures amont 8, 9 communiquant avec le caisson amont 6 et une ouverture #~i 10 communiquant avec le caisson aval 7. La terminologie "amont aval doit être appréciée relativement au sens de transport des chariots 3. Chaque caisson 6, 7 est alimenté en soudure par une pompe de relevage 11, 12 entrainée par un arbre de moteur 13, 14, dont l'orifice de refoulement 15, 16 communique avec le caisson associé et ltor fice d'aspiration 17, 18 avec un conduit plongeant dans la soudure du bac l. La plaque 5 porte deux buses io, 20 respectivement au-dessus des ouvertures 8, 9 et une buse 21 au-dessus de l'ouverture 10. Chaque buse, qui s'étend transversalement au bac 1, est formée par deux parois d'entrée sensiblement parallèles et relativement écartées, pour la buse aval 21 pour former une fente assez large, et convergentes pour les buses amont 19, 20, pour former des fentes relativement étroites, les parois de la buse de vague turbulente aval 20 étant légèrement plus hautes que celles de la buse de vague turbulente amont 19. Les parois des buses amont 19, 20 forment, à lWesté-ieur des buses, plaques de guidage pour le retour de la soudure en sortie de buse. La paroi amont 22 de la buse aval 21 est prolongée par une plaque 23 de guidage de soudure s'étendant jusqu'à une autre ouverture 24 ménagée, entre les ouvertures 9, 10, dans la plaque 5, pour le retour de la soudure dans le bac 1. La paroi aval 25 de la buse aval 21 est prolongée par un bac de retenue 26 disposé en partie supérieure du bac principal 1. Le bac de retenue 25 est délimité, en aval, par une aile de retour 27, réglable en hauteur, par des. moyens classiques non représentés sur la figure. Une vanre de régulation, non représentée, peut être disposée dans la cheminée d'arrivée de la buse aval 21. Les deux buses amont 19, 20 sont alimentées par le même caisson 6 qui comporte toutefois un volet orientable 28 pour réguler leurs débits. Après mise en marche des pompes Il, 12, il se forme deux vagues turbulentes en sortie des buses amont 19, 20, alimentées par la pompe commune 1l à travers le caisson commun 6, et une vague laminaire al--essus Clede la buse aval 21 et du bac 26. La soudure sortant des buses amant lo, 20 s'écoule dans le bac 1, notamment par ltouverture 24. La soudure sortant de la buse aval 21 s'écoule dans le bac l, vers l'amont, le long de la paroi de guidage 23 et à travers l'ouverture 24 et, vers 1 aval , à travers le bac de retenue 26. En faisant varier la hauteur de l'aile de retour 2i, on fait varier la vitesse du fluide et le profil de la vague laminaire. La carte 30 étant entra'née en déplacement sur le chariot 3 par le convoyeur 2 mis en marche, elle est d'abord léchée par une double vague turbulente sur les bu set 19,20 puis r#ar une valez laminaire sur la buse 21 et le bac 26. Bien que les buses l9, 20 soient plus rapprochées l'une de l'autre que ne ltest la deuxième buse de vague turbulente 20 de la buse de vague laminaire 21, la température, de la soudure ayant adhéré aux plages d'accueil des composants CMS 4 de la carte 3 au passage sur la première buse 19, a le temps de baisser avant le passage sur la deuxième buse de vague turbulente 20. La carte 3 est donc soumise à deux aspertions aléatoires et distinctes sur les deux premières buses de vague turbulente 19, 20. Le double prémouillage de la carte assure un soudage de composants montés en surface de grande qualité. On notera que l'inclinaison du chemin de roulement de la carte 30 sur le convoyeur 2 et le profil de la vague laminaire de la buse 21 et du bac 26 sont déterminés pour éviter que des quantités de brasure trop importantes ne restent localement sur la carte en sortie de vague laminaire, La machine et le procédé décrits ci-dessus font appel à une double vague turbulente. Naturellement, il ne s'agit pas d'une caractéristique limitative de l'invention qui pourrait prévoir par exemple trois vagues turbulentes ou plus. RE1zMICATt ONS 1 - Procédé de soudage à la vague de composants (4) montés sur une carte (3C) pourvue dtun circuit imprimé, dans lequel on entrawne la carte en déplacement au-dessus d'un bain de soudure (31), sa face portant les composants (4) tournée vers le'bain, et, au cours de son déplacement, on soumet la carte dtabord à une première vague turbulente (19) et ensuite à une seconde vague laminaire (21, 26), procédé caractérisé par le fait qu'avant de soumettre la carte à la vague laminaire (21, 26) on la soumet à au moins deux vagues turbulentes d-stinctes (19, 20). 2 - Machine à souder à la vague des composants (4) montés sur une carte (30) pourvue d'un circuit imprimé, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un convoyeur (2) de transport de la carte (30), un premier bac (1) de soudure fondue (31), des moyens (11, 12) de relevage de la soudure du premier bac (1), une buse (19) génératrice d'une vague turbulente, une buse (21) et, en aval de celle-ci, relativement au sens de transport de la carte, un second bac (26) de retenue pour générer une vague laminaire, les deux buses (19, 21) étant alimentées par les moyens de relevage (11, 12), machine caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre, en amont de la buse de vague laminaire (21), au moins une deuxième buse de vague turbulente (20). 3 - Machine à souder selon la revendication 2, dans laquelle les buses de vague turbulente (19, 20) sont alimentées par une pompe de relevage commune (ll) à travers un caisson d'alimentation commun (6). 4 - Machine à souder selon la revendication 3, dans laquelle le caisson (6) d'alimentation des buses de vague turbulente (19, 20) comporte un volet orientable (9S) de régulation des débits des buses 'l9, 20).