Brevet FR2670986A1 — publié le 19920626

Dispositif d'inertage de bain de soudure d'une machine de soudage à la vague. La présente invention concerne un dispositif d'inertage du bain de soudure d'une machine de soudage à la vague, du type comprenant un bac contenant un bain de soudure et des moyens de convoiement de circuits électroniques suivant un trajet passant au voisinage de la surface du bain. Les machines de soudage à la vague sont utilisées pour le brasage de composants électroniques sur circuits ou pour le pré- étamage de composants électroniques Les composants à braser ou étamer sont, le long du trajet, amenés en contact avec une ou plusieurs vagues de soudure liquide obtenues par pompage du bain de soudure contenu dans le bac, à travers une buse. Un des problèmes majeurs rencontrés dans l'utilisation de ces machines de soudage à la vague est l'oxydation du bain de soudure liquide normalement exposé à l'air Cette oxydation crée à la surface du bain une couche d'oxyde, sans cesse brisée par les mouvements du bain, ce qui expose continûment à l'oxydation une nouvelle surface de soudure Pour ne pas perturber le mouillage des surfaces métalliques des composants par la soudure, le bain de soudure doit être régulièrement nettoyé pour être débarrassé de ses scories Cette formation continue de scories augmente le coût d'utilisation de la machine (consommation de soudure, coût de maintenance) et représente d'autre part un danger pour l'environnement quand des métaux contenus dans le bain et les oxydes correspondants sont toxiques, notamment le plomb. Pour remédier à ce problème de scories, on a proposé de recouvrir d'huile la surface du bain de soudure Cette pellicule d'huile présente effectivement une protection du bain contre l'oxydation mais pose par ailleurs des problèmes liés à la dégradation de l'huile, qui doit être changée périodiquement, à la difficulté d'éliminer les quantités d'huile accumulées sur les composants ou les circuits, ou encore à la production de fumées. On a également imaginé d'enclore la machine de soudage dans une enceinte étanche et contenant une atmosphère inerte, mais cette solution se révèle complexe dans la mesure o la machine de soudage est disposée dans une ligne de production comportant, en amont du poste de soudage à la vague, un poste de fluxage, pour l'application de flux sur les parties métalliques des composants pour en faciliter le mouillage par la soudure, suivi d'un poste de préchauffage pour sécher et activer le flux et réduire le choc thermique lors du passage à la vague, et, en aval, par un poste de refroidissement pour figer rapidement la soudure et éviter une surchauffe des composants, de sorte que ces différents postes devraient être intégrés dans l'enceinte étanche. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif d'inertage simple et efficace, de faible coût de fabrication, et adaptable sans transformation particulière sur la plupart des lignes de soudage à la vague existantes. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le dispositif comporte un ensemble de capotage fermant le bac et définissant, au moins à l'aplomb du bac, un espace intérieur traversé par les moyens de convoiement et séparé de l'atmosphère environnante par des moyens d'étanchéité disposés sur le trajet des moyens de convoiement, et des moyens de création et de maintien d'une atmosphère non oxydante dans l'espace intérieur. De façon plus spécifique, l'ensemble de capotage comprend une structure centrale comportant une partie inférieure en forme de jupe pénétrant dans le bac, ayant typiquement une section transversale correspondant à la section transversale interne du bac. De façon plus spécifique, l'ensemble de capotage comporte une structure avant et une structure arrière traversées par les moyens de convoiement, respectivement en amont et en aval du bac. Cet agencement permet de réduire considérablement l'oxydation du bain de soudure, d'augmenter les cadences de fabrication et d'améliorer les performances de la ligne, notamment en réduisant grandement, grâce à la continuité entre les structures avant et centrale, le choc thermique des composants en venant au contact de la vague, et de réduire les émanations de métaux ou oxydes toxiques. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'inertage de bain de soudure d'une machine de soudage à la vague selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe suivant le plan de coupe II-II de la figure 1; et la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation. Dans la description qui va suivre et sur les dessins, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes chiffres de référence. On reconnaît sur les figures 1 et 2 un bac calorifugé 1 contenant un bain de soudure 2 et pourvu de moyens (non représentés) de formation, à la surface du bain, de vagues venant lécher des circuits électroniques déplacés au-dessus du bain 2 par des moyens de convoiement comprenant, dans l'exemple représenté, une paire de rails 3 supportant chacun une courroie de transfert 4 sur lesquelles sont posés des cadres supportant les circuits. Conformément à l'invention, on associe aux moyens de convoiement 3, 4 un ensemble de capotage comprenant (figure 1) une structure centrale 5 disposée à l'aplomb du bac 1, et typiquement une structure avant 6, disposée en amont du bac 1 dans le sens de défilement des circuits, et une structure arrière 7 disposée en aval du bac 1 La structure centrale 5 comporte une partie supérieure en forme de capot 8 montée de façon étanche sur les deux rails 3 et pontant ces derniers, et une partie inférieure 9, en forme de jupe, de section transversale correspondant à la section transversale interne du bac 1, engagée de façon sensiblement étanche dans le bac 1, en plongeant dans le bain 2, ayant une portion supérieure insérée entre les faces en regard des deux rails 3 La structure centrale 5 définit ainsi, à l'aplomb du bain 2, un espace intérieur 10 traversé par les moyens de convoiement 3, 4, et isolant la surface du bain 2 de l'atmosphère environnante. Les structures avant 6 et arrière 7 comportent de façon similaire un capotage supérieur 11, 12, respectivement, montés sur les rails 3 et se raccordant continûment au capot supérieur 8 de la structure centrale 5, et des capotages inférieurs 13, 14, respectivement, engagés entre les rails 3 et se raccordant continûment à la jupe 9. Dans les capotages supérieurs 8, 11, 12, débouchent des canalisations 15 raccordées à une source de gaz non oxydant, typiquement un gaz inerte, tel que de l'azote ou de l'argon, ou d'un mélange réducteur d'un tel gaz inerte et d'un gaz réducteur tel que l'hydrogène permettant d'optimiser, les étapes de fluxage et de nettoyage ultérieurs Pour étanchéifier sensiblement l'intérieur de l'ensemble de capotage de l'atmosphère environnante, les structures avant 6 et arrière 7 sont chacunes pourvues, à leur entrée et à leur sortie, d'une série de rideaux flexibles suspendus aux capotages supérieurs 11, 8, 12, et pendant entre les rails 3 Typiquement, chaque rideau est constitué d'une double série de lamelles flexibles, par exemple en silicone, les lamelles d'une série étant décalées transversalement des lamelles de l'autre série Pour favoriser un écoulement laminaire du gaz de protection dans les structures 5, 6 et 7, les capotages supérieurs 11, 8, 12 comportent une structure de diffuseur 17, de configuration générale plane, surplombant immédiatement le trajet de convoiement des circuits, en étant interposée entre ce dernier et les canalisations 15. La structure avant 6, formant sas amont, peut être alimentée en gaz de protection chaud, en substitution du poste de pré-chauffage amont De façon analogue, la structure arrière 12 peut être alimentée en gaz de protection refroidi, en substitution du poste de refroidissement aval habituel Si le poste de pré-chauffage amont pré-existant est du type à chauffage infrarouge par tubes de quartz 18, on prévoiera alors, dans le capotage inférieur 13, une vitre 19 transparente aux infrarouges Si les utilisateurs demandent de pouvoir disposer d'une inspection visuelle des vagues à la surface du bain 2, on prévoiera optionnellement, dans la structure centrale 5, un hublot 20. On a représenté sur la figure 3 une variante de réalisation adaptée à des moyens de convoiement de circuits du type o les circuits sont suspendus à des crochets 21 supportés par une chaîne de transfert 22, l'écartement entre les rails 3 pouvant être modifié selon les dimensions des circuits à souder Dans ce mode de réalisation, le capotage supérieur 8 comporte, à sa partie inférieure, deux ailes 80 s'étendant latéralement pour accommoder les variations d'écartement entre les rails et fixées de façon amovible à ces derniers Les capotages supérieurs, 8, 11, 12 et les capotages inférieurs 9, 13, 14 sont inter-connectés de façon étanche et amovible par des cloisons souples 70, par exemple métalliques, de façon à enclore complètement les moyens de convoiement A cet effet, la partie inférieure formant jupe 9 de la structure centrale 5 comporte également, à sa partie supérieure, des ailes 90 s'étendant latéralement vers l'extérieur, en regard des ailes 80 du capotage supérieur 8. En pratique, la 'longueur (suivant le trajet des moyens de convoiement) des structures avant 6 et arrière 7 est supérieure à la longueur des cartes de circuits électroniques à souder ou à traiter. Avec un tel agencement, les gammes de taux de renouvellement en atmosphère inerte ou réductrice (rapport du débit gazeux global vu par l'enceinte sur le volume intérieur de cette enceinte) sont les suivantes, pour un ensemble de capotage ayant un volume interne de l'ordre de 45 dm 3 et inférieure à deux fois la longueur des circuits structure avant 6: 100-750/h structure centrale 5: 50-500/h structure arrière 7: 0-500/h. En utilisant comme gaz d'inertage de l'azote, on obtient les résultats suivants: 7 ppm d'oxygène mesurés au niveau de la surface du bain de soudure; poids de scories résiduaire 20 g/heure (au lieu de 900 g/h avec le bain exposé à l'air ambiant). Les fuites de gaz de protection s'effectuant essentiellement par la sortie de la structure arrière 7, on peut avantageusement prévoir, au voisinage de cette sortie, une petite hotte aspirante pour l'évacuation et/ou le retraitement des effluents gazeux. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'inertage de bain de soudure ( 2) d'une machine de soudure à la vague comprenant un bac ( 1) contenant un bain de soudure ( 2), et des moyens ( 3, 4, 22) de convoiement de circuits électroniques suivant un trajet passant au voisinage de la surface du bain, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de capotage ( 5, 6, 7) fermant le bac ( 1) et définissant, au moins à l'aplomb du bac, un espace intérieur ( 10) traversé par les moyens de convoiement ( 3, 4) et séparé de l'atmosphère environnante par des moyens d'étanchéité ( 16) disposés sur le trajet des moyens de convoiement, et des moyens ( 15) de création et de maintien d'une atmosphère non oxydante dans l'espace intérieur ( 10). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de capotage comprend une structure centrale ( 5) comportant une partie inférieure en forme de jupe ( 9) pénétrant dans le bac ( 1). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie inférieure formant jupe ( 9) a une section transversale correspondant à la section transversale interne du bac ( 1). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble de capotage comporte une structure avant ( 6) traversée par les moyens de convoiement ( 3, 4, 22) en amont du bac ( 1). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la structure avant ( 6) est associée à des moyens de chauffage ( 18). 6 Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble de capotages comporte une structure arrière ( 7) traversée par les moyens de convoiement ( 3, 4, 22) en aval du bac ( 1). 7 Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que chaque structure ( 5, 6, 7) comporte une partie supérieure en forme de capot ( 8, 11, 12) s'étendant au-dessus des moyens de convoiement ( 3, 4) et dans laquelle débouchent des canalisations ( 15) d'amenée de gaz. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie supérieure en forme de capot ( 8, 11, 12) comporte un diffuseur ( 17) disposé entre les débouchés des canalisations ( 15) et les moyens de convoiement ( 3, 4, 22). 9 Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que chaque structure ( 5, 6, 7) comporte des moyens souples ( 70) de raccordement latéral entre les parties supérieure ( 8, 11, 12) et inférieure ( 9, 13, 14). Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent au moins un rideau souple ( 16) à l'entrée et à la sortie de la structure centrale oa ( 5).