Brevet FR2647294A1 — publié le 19901123

La présente invention concerne un procédé ce soudage de composants électriques sur un circuit candcter imprimé sur un substrat métallisé isolé, dans leqnel on dépose de la pâte à braser sur les plages du circuit destinées à recevoir les composants, on implante les composants sur ces plages, sur lesquelles ils sont provisoirement maintenus par la poste à braser, et on introduit le substrat portant les composants dans un four en marche pour chauffer la pâte à braser. Un substrat métallisé isolé, ou substrat SNI, comporte le substrat proprement dit, en métal, généralement de laluminium, une couche d'isolant maintenue sur le substrat et, imprimé sur la couche d'isolant, le circuit électriquement conducteur, le plus souvent en cuivre. Le substrat métallique. quand le circuit est électriquement alimenté, sert de radiateur pour dissiper les calories produites par les composants sous tension, après passage à travers le circuit conducteur et la couche dtisolant. Dans le four, le chauffage s'effectue généralement par le dessus, ou le haut. Mais pour faire fondre la pate à braser, souvent à base d'étain, il faut la chauffer naturellement jusqu'à sa température de fusion qui est assez élevée. Or cette élévation de température peut être préjudiciable aux composants, en leur faisant subir, pendant ce processus de soudage, un échauffement excessif. Cet inconvénient devient critique quand les composants sont de couleur noire. C'est notamment le cas de nombreux connecteurs en matière plastique, matière plastique par exemple de la marque enregistrée Valox de la société General Electric. La présente invention vise donc à résoudre le problème de l'échauffement indésirable des composants pendant le procédé de soudage de ceus-ci sur un circuit imprimé sur un substrat SMI. A cet effet, la présente invention concerne un procédé du type mentionné ci-dessus, caractérisé par le fait que le chauffage de la pâtre à braser s'effectue par le dessous, à travers le substrat métallisé. L'invention est remarquable déjà par le fait qu'elle propose de chauffer par le dessous ce qu'on avait naturellement et logiquement l'habitude de chauffer par le dessus. Elle ltest encore par la double fonction inattendue qu'on fait remplir au substrat métallique. Destiné à priori à dissiper les calories, le substrat est utilisé dans l'invention d'abord comme source de chaleur intermédiaire, entre la source thermique du four et le matériau à chauffer. Le substrat est aussi utilisé dans l'invention, presque en contradiction avec sa première utilisation, comme écran thermique pour les composants plus éloignés de la source de chaleur primaire du four. Quoiqu'il en soit, le procédé de l'invention évite le risque d'altération par échauffement des composants fragiles. La chaleur atteint d'abord et surtout les parties à souder. Par ailleurs, le procédé de l'invention assure une transmission plus homogène et mieux répartie de la chaleur de fusion de la pâte à braser. Dans la mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, le substrat métallisé est chauffé par rayonnement. L'invention sera mieu comprise à l'aide de#la åesc-~?iOn suivante de la mise en oeuvre préférée du procédé de sc- dage de l'invention, en référence au dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique du four de chauffage et - la figure 2 est une vue, également schématique, illustrant le chauffage du substrat SI portant les composants à souder. Le four de chauffage pour soudage de composants électriques sur un circuit imprimé sur un substrat SMI, représenté très schématiquement sur la figure 1, est un four tunnel qui comporte une série de chambres contiguës, ici an-nombre de six, 1-6, séparées les unes des autres par des portes intérieures j-ll, la chambre d'entrée 1 étant limitée par une porte d'entrée 12 et la porte intérieure 7 et la chambre de sortie 6, par la porte intérieure 11 et une porte de sortie 13. Les portes peuvent s'ouvrir et se refermer. Un convoyeur fait circuler sa bande de transport 14 à travers les chambres du four. Dans chaque chambre sont montés deux éléments de chauffage infra-rouge, un élément supérieur 15 et un élément inférieur, ou de sol, 16 alimentés de façon tout-à-fait conventionnelle.Tous les autres éléments du four non décrits ni représentés sont parfaitement connus de l'homme de métier. A titre purement indicatif, la demanderesse utilise, pour la mise en oeuvre de son procédé de soudage, un four de la société Robotherm. les chambres 1-4 sont des chambres dtévaporation des solvants, la chambre 5, une chambre de refusion de la pâte à braser utilisée pour le soudage des composants et la chambre 6, une chambre de refroidissement. Le four décrit ci-dessus est destiné à souder des composants 17-19 sur un circuit 2C imprimé sur un substrat S I 21 comprenant 1 substrat métallique 22 proprement dit, sur le substrat, une couche d'isolant 23 et, sur la couche d'isolant, le cIrcuit conducteur 20. Le soudage des composants 1 g est réalisé à l'issue de-s opérations suivantes. Sur les plages du circuit 20 destinées à recevoir les composants, on dépose, ici par sérigraphie, de la påte à braser. On implante sur les plages correspondantes les composants qui sont maintenus provisoirement par la p#te à braser. On pose le substrat 21 sur la bande 14 du convoyeur. On met en marche le convoyeur et on ne met sous tension que les éléments de chauffage inférieurs 16. Le substrat 21 est transféré d'une chambre à une autre, par la porte mitoyenne, après un temps de séjour déterminé. Dans chaque chambre, l'élément chauffant de sol 16 transmet la chaleur au substrat 21 par rayonnement, illustré par les flèches 24 de la figure 2, la bande 14 circulant à faible distance de l'élément de chauffage, en l'occurrence moins de I cm. C'est d'abord le substrat 22 qui reçoit cette chaleur et qui se comporte pour la pâte à braser comme une source de chaleur secondaire. Grâce au procédé de chauffage décrit ci-dessus, la chaleur atteint d'abord et surtout la pâte à braser et les parties à souder des composants et beaucoup moins les corps des composants eux-m#mes et en tous cas pas suffisamment pour les endommager par chauffage excessif. La durée de séjour t du substrat 21 dans chaque chambre, la température Te et le pouvoir d'émission A de l'élément chauffant de sol 16 et la température T de la couche métallique 22 du substrat 21 sont liées, pour obtenir dans le procédé mis en oeuvre un bon profil thermique sur le substrat SI, par l'équation différentielle RevendicatIons 1. Procédé de soudage de composants électriques (1,-19) sur un circuit conducteur (2C) imprimé sur un substrat métallisé isolé (21), dans lequel on dépose de la pae à braser sur les plages du circuit (20) destinées a recevoir les composants (17-19), on implante les composants (17-19) sur ces plages, sur lesquelles ils sont provisoirement maintenus par la p te à braser, et on introduit le subs- trat portant les composants dans un four en marche (1-16) pour chauffer la pate à braser, caractérisé par le fait que le chauffage de la p te à braser s'effectue par le dessous (24), à travers le substrat métallisé (21). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le substrat métallisé (21) est chauffé par rayonnement (24). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on fait circuler le substrat (21) à travers un four comprenant une série de chambres (1-6) comportant, chacune, un élément chauffant de sol (16). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la durée de séjour t du substrat (21) dans chaque chambre, la température Te et le pouvoir d'émission A de l'élément chauffant de sol (16) et la température T de la couche métallique (22) du substrat (21) sont liées par l'équation différentielle