Brevet FR2659886A1 — publié le 19910927

PROCEDE ET DISPOSITIF DESTINES AU CHAUFFAGE D'UNE MATIèRE DE SOUDAGE La présente invention concerne un procédé et un dispositif destinés au chauffage d'une matière de soudage déposé en vue du soudage ou du désoudage de pièces, et plus particulièrement destinés au soudage et au désoudage de composants électroniques montés en surface sur un substrat tel qu'une carte électronique. Le soudage et le désoudage de composants électroniques opérés de façon localisée sur une carte sont traditionnellement réalisés soit par conduction thermique à l'aide d'un fer à souder classique ou à effet CURIE ou à l'aide de barres chaudes soit par conduction thermique par soufflage d'air chaud pulsé au travers de buses adaptées à la forme du composant. En outre, on est bien souvent obligé de combiner ces deux solutions. Ces manières connues de procéder présentent plusieurs inconvénients qui sont principalement dus aux difficultés d'accéder aux soudures en raison de la proximité et de la densité d'implatation des composants sur la carte, aux risques de courts circuits entre connexions adjacentes ou dans certains cas à l'absence de soudures, aux chocs thermiques et de surchauffe que peuvent subir aussi bien les composants que la carte. Il arrive donc fréquemment que la mise en oeuvre des solutions connues précitées engendre des endommagements électriques, mécaniques ou thermiques des composants et des substrats et qu'elle en outre coûte cher. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et propose un procédé et un dispositif destinés au chauffage d'une matière de soudage déposée sur au moins une zone de liaison d'au moins deux pièces, en vue du soudage ou du désoudage de ces dernières. Le procédé selon un premier objet de l'invention consiste à émettre d'une part un faisceau de chauffe et d'autre part un faisceau lumineux de repérage, à amener l'un de ces faisceaux en coïncidence avec l'autre de telle sorte qu'ils atteignent la zone à chauffer en suivant un même parcours, à dévier ce parcours de telle sorte que ces faisceaux balayent en coïncidence la zone à chauffer, et, avant de procéder par balayage au chauffage de la zone à chauffer à l'aide du faisceau de chauffe, à procéder par balayage au repérage de la zone à chauffer à l'aide du faisceau lumineux de repérage. Selon l'invention, lorsque la zone à chauffer est subdivisée en plusieurs parties espacées, le procédé peut avantageusement consister à émettrer les faisceaux précités de telle sorte que ces derniers atteignent successivement et principalement ces parties espacées à chauffer. Selon l'invention, le faisceau lumineux de repérage peut avantageusement être éteint lors de l'opération de chauffage de la zone à chauffer à l'aide du faisceau de chauffe. Selon l'invention, il peut être prévu de mesurer la température de la matière de soudure et des deux pièces, de préférence au voisinage de la zone à chauffer, et de réguler le faisceau de chauffe en fonction d'au moins l'une de ces températures. Le dispositif de chauffage selon un autre objet de l'invention, qui peut avantageusement être destiné à la mise en oeuvre du procédé précité, comprend des moyens pour émettre un faisceau de chauffe, des moyens pour émettre un faisceau lumineux de repérage, des moyens pour amener le faisceau lumineux et le faisceau de chauffe en coïncidence de telle sorte que le faisceau de chauffe et le faisceau lumineux de répérage atteignent la zone à chauffer en suivant un même parcours, et des moyens pour dévier ce parcours afin que le faisceau de chauffe et le faisceau lumineux de repérage balayent en coïncidence la zone à chauffer. Selon l'invention, le faisceau de chauffe est de préférence constitué par un faisceau laser obtenu à partir d'une source C02 et le faisceau lumineux de repérage est de préférence constitué par un faisceau infrarouge, les moyens pour amener ces faisceaux en coïncidence étant constitués de préférence par une lame dichroique. Selon l'invention, lesdits moyens de balayage déviant le parcours précité sont de préférence à haute fréquence et constitués spar deux réflecteurs à pivotement contrôlé, montés sur deux arbres coaxiaux entrainés par des moteurs galvonométriques. Selon l'invention, des moyens peuvent avantageusement être prévus pour mesurer la température de la matière de soudage et des deux pièces, ces moyens de mesure de température étant reliés à des moyens de régulation des moyens d'émission du faisceau de chauffe afin de réguler la puissance de ce dernier en fonction d'au moins l'une de ces températures. La présente invention sera mieux comprise à ltétude d'un dispositif de chauffage d'une matière de soudage reliant ou destinée à relier deux pièces dont l'une est un composant électronique et dont l'autre est un substrat du type carte électronique, décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par la figure unique annexée. Le dispositif de chauffage représenté sur la figure unique et repéré d'une manière générale par la référence 1 est destiné au chauffage des différents points de soudure espacés 2 reliant au moins certaines des pattes d'un composant électronique 3 à un circuit de connexion réalisé à la surface d'une carte électronique 4. Dans l'exemple, le composante 3 comprend deux séries de cinq pattes qui sont prévues sur deux côtés latéraux opposés, les points de soudure 2 étant formés sur deux zones rectangulaires 5 et 6. La carte électronique 4 est disposée horizontalement et maintenue sur une table 7 réglable horizontalement selon les directions X et Y et angulairement par des moyens appropriés. Le dispositif de chauffage 1 comprend un générateur 8 générant un faisceau laser 9 obtenu à partir d'une source C02, dirigé vers le bas. Ce générateur 8 est alimenté en énergie électrique par un circuit électrique 10 approprié et est de préférence refroidi. Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre un générateur 11 émettant horizontalement un faisceau lumineux infrarouge 12 qui rencontre le faisceau laser 9. A la jonction du faisceau laser 9 et du faisceau infrarouge 12, le dispositif de chauffage 1 comprend une lame dichroique 13 placée à 450 et qui permet de dévier vers le bas le faisceau infrarouge 12 de telle sorte que ce dernier et le faisceau laser 9, qui traverse la lame dichroique 4, soient en coïncidence et suivent donc, à partir de la lame dichroique 13 et vers le bas, le même parcours 14. Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre un système de balayage repéré d'une manière générale par la référence 15 qui permet de dévier le parcours 14 de telle sorte que le faisceau laser 9 et le faisceau infrarouge 12 atteignent par le dessus et balayent, à haute fréquence, les points de soudure 2 à chauffer des zones 5 et 6. Dans l'exemple, le système de balayage 15 comprend un premier déflecteur 16 qui dévie horizontalement le parcours 14 venant de la lame dichroique 13 vers un second déflecteur 17, ce dernier déviant le parcours 14 vers le bas en direction de la table 7.Les déflecteurs 6 et 17 sont respectivement montés sur des arbres coaxiaux et opposés 18 et 19 entralnés par des moteurs galvanométriques 20 et 21 qui sont pilotés par un circuit de commande 22 relié à un circuit de réglage 23 de telle sorte que les déflecteurs 16 et 17 effectuent des mouvements de pivotement contrôlés. Pour effectuer le réglage du dispositif de chauffage 1, ltopérateur procède de la manière suivante. Le générateur 8 du faisceau laser 9 étant à l'arrêt, l'opérateur met en route le générateur 11 qui émet le faisceau infrarouge 12. Il met en route le système de balayage 15. Par l'intermédiaire du circuit de réglage 23 de ce système de balayage 15 et en déplaçant horizontalement la table 7, ltopérateur fait en sorte que les zones 5 et 6 balayées par le faisceau infrarouge 12 et que ce dernier atteigne principalement les points de soudure 2 à chauffer. Dans une variante plus simple, ltopérateur introduit dans le circuit de réglage 23 les caractéristiques dimensionnelles du composant électronique 3 et les références des pattes de ce dernier munies des points de soudure 2. Le circuit de commande 22 commandant les moteurs 20 et 21 de telle sorte que le faisceau infrarouge 12 balaye successivement ces points, l'opérateur déplace alors la table 7 horizontalement de manière à amener les points lumineux en coïncidence avec les points de soudure 2 à chauffer. Le système de balayage 15 et la table 7 étant convenablement réglés et positionnés, l'opérateur stoppe le générateur 11 du faisceau infrarouge 12 et met en marche le générateur 8 du faisceau laser 9 qui chauffe successivement, en une seule opération, les différents points 2 des zones 5 et 6. Bien entendu, le circuit de commande 22 régule le circuit électrique 10 de telle sorte que, de préférence, le faisceau laser ne soit émis que vers les points de soudure 2 à chauffer. Comme le faisceau laser 9 suit le parcours 14, en coïncidence avec le faisceau infrarouge 12 utilisé pour le repérage, le faisceau laser 9 balaye les points 2 des zones 5 et 6 en coïncidence avec les points lumineux que balayait le faisceau infrarouge 12. Au bout du temps nécessaire de chauffage, l'opérateur stoppe le générateur 8 du faisceau laser 9 et peut ensuite arrêter le système de balayage 15, ces arrêts pouvant être provoqués automatiquement au bout d'un temps prédéterminé. Dans le cas d'un chauffage pour provoquer la soudure d'une ou de certaines des pattes du composant 3 sur la carte 4 aux points 2 où de la matière de soudage a été préalablement déposée, l'ope'ration de soudage est, en une seule opération, terminé. Dans le cas d'une opération de soudage, dès que la matière de soudage déposée aux différents points de soudure 2 reliant le composant 3 à la carte 4 a été chauffée, en une seule opération, ltopérateur peut enlever ce composant 3 par exemple à l'aide d'une buse aspirante. En complément, le dispositif de chauffe 1 comprend un circuit de mesure 24, formé par exemple par un pyromètre optique équipé d'une visée réflexe, permettant de mesurer par exemple la température de la matière de soudage 2, la température du composant 3 et la température de la carte 4, au voisinage des zones 5 et 6. Le circuit de mesure 24 est relié à un circuit de régulation 25. Ce circuit de régulation 25 est relié au circuit de commande 10 du générateur 8 du faisceau laser 9. Le circuit de régulation 25 permet de réguler le circuit d'alimentation 10 afin de réguler la puissance du faisceau laser 9 en fonction d'au moins l'une des températures précitées pour que par exemple au moins l'une de ces températures reste en dessous d'une valeur maximum préfixée. Cette disposition est prévue pour éviter toute surchauffe du composant 3 ou de la carte 4. Dans un exemple, pour chauffer les deux séries 5 et 6 de cinq points de soudure 2 d'environ lmm de diamètre chacun, espacés d'environ lmm, on peut utiliser un dispositif de chauffage 1 dans lequel le système de balayage 15 serait placé à environ 400 mm au-dessus de la carte 4 et dont les faisceaux laser et lumineux 9 et 12 auraient un diamètre supérieur à lmm, par exemple 1,5mm. Le circuit de commande 11 serait programmé de telle sorte que les faisceaux 9 et 12 atteignent successivement et à haute fréquence les différents points de soudure 2 des zones 5 et 6, sans émettre entre ces points ou en émettant avec une puissance nettement affaiblie. Le temps de chauffe peut alors être d'environ 5 secondes. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage d'une matière de soudage (2) déposée sur au moins une zone de liaison d'au moins deux pièces (3, 4), en vue du soudage ou du désoudage de ces dernières, caractérisé par le fait qu'il consiste à émettre d'une part un faisceau de chauffe (9) et d'autre part un faisceau lumineux (12) de repérage, à amener l'un de ces faisceaux en coïncidence avec l'autre de telle sorte qu'ils atteignent la zone à chauffer en suivant un même parcours (14), à dévier ce parcours de telle sorte que ces faisceaux balayent en coïncidence la zone à chauffer (5), et, avant de procéder par balayage au chauffage de la zone à chauffer à l'aide du faisceau de chauffe (9), à procéder par balayage au repérage de la zone à chauffer à l'aide du faisceau lumineux (12) de repérage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste, ladite zone à chauffer étant subdivisée en plusieurs parties espacées à chauffer, à émettre lesdits faisceaux de telle sorte qu'ils atteignent principalement et successivement ces parties espacées à chauffer. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il consiste à éteindre le faisceau lumineux (12) de repérage lors de l'opération de chauffage de la zone à chauffer (5) à l'aide du faisceau de chauffe (9). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il consiste à mesurer la température de la matière de soudure (2) et des deux pièces (3, 4), de préférence au voisinage de la zone à chauffer (5), et de réguler le faisceau de chauffe en fonction d'au moins l'une de ces températures. 5. Dispositif de chauffage d'une matière de soudage (2) déposée sur au moins une zone de liaison d'au moins deux pièces (3, 4) en vue du soudage ou du désoudage de ces dernières, destiné notamment à la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (8) pour émettre un faisceau de chauffe (9), des moyens (11) pour émettre un faisceau lumineux (12) de repérage, des moyens (13) pour amener le faisceau lumineux et le faisceau de chauffe en coincidence de telle sorte que le faisceau de chauffe et le faisceau lumineux de répérage atteignent la zone à chauffer (5) en suivant un même parcours (14), et des moyens (15) pour dévier ce parcours (14) afin que le faisceau de chauffe et le faisceau lumineux de repérage balayent en coïncidence la zone à chauffer. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le faisceau de chauffe (9) est constitué par un faisceau laser obtenu à partir d'une source C02 et le faisceau lumineux de repérage est constitué par un faisceau infrarouge (12), les moyens pour amener ces faisceaux en coïncidence étant constitués par une lame dichroique (13). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens de balayage (15) déviant le parcours précité sont à haute fréquence et sont constitués par deux réflecteurs (16, 17) à pivotement contrôlé, montés sur deux arbres coaxiaux (18, 19) entrainés par des moteurs galvonométriques (20, 21). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (24) pour mesurer la température de la matière de soudage et des deux pièces, ces moyens de mesure de température étant reliés à des moyens de régulation (25) des moyens d'émission (10) du faisceau de chauffe (9) afin de réguler la puissance de ce dernier en fonction d'au moins l'une de ces températures.