Brevet FR2682903A1 — publié le 19930430

DISPOSUIF DE CONTROLE DE HAUTEUR DE VAGUE DANS UNE INSTALLATION DE SOUDAGE A LA VAGUE La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle de hauteur de vague dans une installation de soudage à la vague. Les installations de soudage à la vague sont bien connues maintenant. Elles comprennent essentiellement une enceinte allongée dans laquelle on déplace longitudinalement des cartes de circuit imprimé sur lesquelles des composants électroniques doivent être soudés. A l'intérieur de l'enceinte, on trouve un dispositif de création de vague qui sert à élaborer sur toute la largeur de la plaque de circuit imprimé une ou plusieurs vagues successives du liquide de soudure afin de réaliser le soudage des éléments de connexion des composants sur la carte. Par ailleurs, il est connu que, pour obtenir une bonne qualité de soudage, il est nécessaire que la hauteur de la vague arrive entre les deux-tiers et les trois-quart de l'épaisseur de la carte sur laquelle on veut souder les composants électroniques. L'épaisseur de la carte étant de l'ordre de 1,8 mm, on comprend que ce réglage est délicat. Certes, la carte est parfaitement positionnée par rapport au dispositif de création de vague à l'aide du convoyeur sur lequel la carte est montée mais le réglage effectif de hauteur de vague et le maintien constant de cette hauteur durant les opérations successives de soudage est critique. Dans les installations connues jusqu'ici, le réglage de la hauteur de vague est effectué en commandant la vitesse de rotation de propulseurs, tels que des hélices qui entraînent la circulation du liquide de soudure entre une cuve de stockage et un bac de création de vague, c'est-à-dire le débit du liquide formant la vague. Le brevet français No. 84 17448 décrit un tel dispositif de création de avague. On comprend qu'avec les techniques antérieures, en contralant de façon très précise dans une phase initiale la vitesse de rotation des propulseurs, on peut définir très précisément la hauteur de vague initiale mais cette hauteur risque d'être modifiée au cours de l'utilisation de la machine du fait par exemple de la modification de la vitesse de rotation effective des propulseurs ou de certaines instabilités de circulation du liquide de soudure. En outre, dans le cas où des composants sont montés sur la face inférieure de la carte, c'est-à-dire celle qui est tournée vers le dispositif de création de vague, il est particulièrement important de contrôler la pression de la vague sur la face inférieure de la carte afin de chasser les bulles de gaz qui peuvent rester emprisonnées entre les composants et la face inférieure de la carte. En effet, la présence de bulles d'air ou d'azote ou de micro-bulles d'air ou d'azote risque d'altérer très sensiblement la qualité de la soudure obtenue. Pour remédier à ces inconvénients, un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de contrôle de hauteur de vague qui permette à chaque instant de contrôler la hauteur effective de la vague afin de la ramener à sa valeur de consigne. Pour atteindre ce but, selon l'invention, le dispositif de contrôle de hauteur de vague dans une installation de soudage à la vague comprenant une cuve de liquide de soudage, un bac disposé dans ladite cuve et muni d'au moins une buse de création d'une vague, et des moyens pour provoquer le passage du liquide de soudure de ladite cuve dans ledit bac pour créer la vague et des moyens pour déplacer au-dessus de la buse une carte de circuit imprimé à souder, se caractérise en ce qu'il comprend un puits ouvert à sa partie supérieure et mis en communication avec ladite buse par une conduite de telle manière que ledit liquide de soudage remplisse ladite conduite et pénètre dans ledit puits et des moyens pour détecter le niveau libre du liquide de soudage dans ledit puits. Comme la carte de circuit imprimé recouvre la totalité de la vague formée par la buse, on comprend que la mesure de la hauteur de la surface libre du liquide de soudure dans le puits de détection donne non seulement une indication sur la hauteur de la vague mais également sur une éventuelle surpression exercée par celle-ci sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, les moyens de mise en circulation du liquide de soudure comportent un propulseur dont la vitesse de rotation est commandée en fonction de la mesure de hauteur fournie par les moyens de détection. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles - la figure 1 est une vue de dessus d'une installation de soudage à la vague montrant l'implantation du dispositif de contrôle de hauteur de vague - la figure 2 est une vue en coupe verticale selon la ligne II-II de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III de la figure 1 montrant en détails le dispositif de mesure de hauteur de vague. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, on va décrire l'ensemble d'une installation de soudage à la vague. L'installation particulière décrite ici fait l'objet du dépôt d'une demande de brevet ce même jour au nom de la demanderesse. Cette installation se caractérise essentiellement en ce que son enceinte est étanche et en ce qu'on réalise un vide poussé à l'intérieur de cette enceinte durant la phase de soudage afin d'éviter d'une part l'oxydation des éléments conducteurs et d'autre part la présence de bulles de gaz lors de l'opération de soudage. On va décrire rapidement l'ensemble de cette installation. L'enceinte étanche 10 de forme allongée comporte un sas d'entrée 12 et un sas de sortie 14. A l'intérieur de l'enceinte, on trouve des convoyeurs auxiliaires 16 et 18 et un convoyeur principal 20 qui permet de déplacer une carte de circuit imprimé 22 depuis l'entrée de l'enceinte jusqu'à sa sortie en passant au-dessus d'un ensemble de création de vague portant la référence générale 24. Pour permettre l'inclinaison ou la modification de l'inclinaison de la carte de circuit imprimé lors de l'opération de soudage, l'ensemble de l'enceinte 10 peut pivoter autour d'un axe horizontal 26. Comme on l'expliquera ultérieurement plus en détails, le dispositif de création de vague comporte une cuve fixe externe 28 remplie du liquide de soudure 30 et dans laquelle est montée un bac de création de vagues 32. Dans l'exemple considéré, le bac est associé à deux buses de création de vague 34 et 36. Pour maintenir l'étanchéité, l'enceinte 10 comporte une jupe 40 qui pénètre en permanence dans le liquide de soudure 30 contenu dans la cuve 28. En outre, pour créer un vide à l'intérieur de l'enceinte 10 lors de l'opération de soudage, cette enceinte est reliée par une canalisation 41 à une pompe à vide 42. Sur la figure 1, on a également représentée dans le bac 32 et la cuve 28 des propulseurs 44 et 46 pour le liquide de soudure entraînés par des moteurs 48 et 50. En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire un mode préféré de réalisation du dispositif de contrôle de hauteur de vague. Bien entendu, ce dispositif pourrait être prévu dans une installation de soudage à la vague d'un type différent de celui qui a été décrit précédemment et notamment dans laquelle il est n'est pas fait un vide lors de l'opération de soudage. Sur cette figure 3, on a représenté la cuve 28 avec le liquide de soudure 30 et le bac interne 32 d'où sort une des buses, par exemple la buse 36, de formation de vague. Sur cette figure, et sur un prolongement 50 du bac 32, on a représenté plus en détails le propulseur 44. Celui-ci comporte à son extrémité inférieure une hélice 52 montée dans un compartiment 54 qui fait communiquer l'intérieur du bac 32 avec l'intérieur de la cuve 28. On comprend que par la mise en rotation de l'axe 56 du propulseur 44 on provoque le passage d'une quantité de liquide de soudure de la cuve à l'intérieur du bac 32 et donc dans la buse 36 de formation de vague. On comprend également que, en réglant la vitesse de rotation de l'axe 56, on définit le débit de liquide de soudure pénétrant dans le bac 32 et donc dans la buse 36. Sur la figure, on a représenté schématiquement une poulie 58 montée sur la deuxième extrémité de l'axe 56 qui est reliée cinématiquement à un moteur 60 à vitesse variable. Sur la figure 3, on a également représenté, disposée immédiatement au-dessus de la buse 36 de formation de vague, une carte 22 à circuit imprimé. Comme cela est bien connu la carte 22 est montée sur un cadre support 62. Le cadre support 62 est lui-même porté par le convoyeur principal 20 des figures 1 et 2. Comme le montre mieux la figure 3, la carte 22 recouvre la totalité de la section de sortie 36a de la buse 36. En outre, on voit mieux sur cette figure que la position du convoyeur principal 20 définit la position de la carte 22 par rapport au bord 36a de la buse 36. Pour mesurer la hauteur de vague, l'intérieur de la buse 36 est relié à un puits de mesure 70 dont l'extrémité supérieure 72 est ouverte et dont le fond fermé 74 est raccordé à l'intérieur de la buse 36 par une canalisation en charge 76. On- comprend aisément que la hauteur de la surface libre 78 du liquide de soudure dans le puits 70 correspond exactement à la hauteur de la vague tant que celle-ci n'est pas soumise à une pression du fait de la présence de la carte 22. On comprend donc qu'en détectant la position de la surface libre 78 du liquide de soudure dans le puits 70 on en déduit une information correspondant à la hauteur de vague ou à la pression qu'exerce la vague sur la carte de circuit imprimé. Pour détecter cette hauteur, le dispositif de mesure comporte un capteur de distance 80 qui mesure la hauteur de la surface libre 78 par rapport à une référence fixe et transmet un signal électrique à un circuit de commande 82, ce signal électrique étant représentatif de la hauteur de la surface 78. Le circuit de commande 82 commande la vitesse de rotation du moteur 60 et donc la vitesse de rotation du propulseur 52. On peut ainsi adapter en permanence la vitesse de rotation du propulseur et donc le débit d'entrée du liquide de soudure dans le bac 32 à la hauteur effective de vague afin de corriger les fluctuations éventuelles de celle-ci en cours d'opération de soudage. Le capteur de distance 80 est de préférence du type inductif puisque le liquide de soudure est métallique. Un tel capteur présente le double avantage d'être insensible à la température du liquide qui peut être de l'ordre de 2300C à 2600C et d'être sans contact avec le liquide. Ce deuxième point est très important car, en cas de contact, le phénomène de capillarité fausserait la mesure. Avec un tel capteur, on peut mesurer des distances entre 7 et 14 mm avec une précision du centième de millimètre. Ce contrôle de hauteur de vague permet de régler la pression du liquide de soudure sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé 22, ce qui permet d'éliminer la présence éventuelle de bulles d'air. Il faut toutefois noter que dans le cas de l'installation décrite en liaison avec les figures 1 et 2, le fait que l'enceinte 10 soit maintenue sous un vide poussé permet déjà de régler le problème de dégazage de la carte de circuit imprimé. On comprend également que ce système de détection permet, par commande du propulseur 52, d'adapter le niveau de la vague par rapport à la position de la carte 22 de telle manière que la hauteur de vague soit maintenue entre deux-tiers et trois-quart de l'épaisseur de la carte à circuit imprimé comme cela a été expliqué précédemment. Il va également de soi que le détecteur de niveau peut être monté sur le bac d'une installation de soudage à la vague dans laquelle l'enceinte est fixe et c'est le convoyeur qui peut pivoter à l'intérieur de l'enceinte. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de hauteur de vague dans une installation de soudage à la vague comprenant une cuve de liquide de soudage, un bac disposé dans ladite cuve et muni d'au moins une buse de création d'une vague, des moyens propulseurs pour provoquer le passage du liquide de soudure de ladite cuve dans ledit bac pour créer la vague et des moyens pour déplacer au-dessus de la buse une carte de circuit imprimé à souder, caractérisé en ce qu'il comprend un puits (70) ouvert à sa partie supérieure (72) et mis en communication avec ladite buse (36) par une conduite (76), de telle manière que ledit liquide de soudage remplisse ladite conduite et pénètre dans ledit puits, et des moyens (80) pour détecter le niveau (78) du liquide de soudage dans ledit puits. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (44, 52) pour provoquer le passage du liquide de soudure comportent des moyens (60) de commande de débit contrôlés en fonction de ladite mesure de hauteur de la surface libre dans ledit puits (70). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection du niveau comprennent un capteur inductif (80) monté en regard de l'extrémité ouverte (72) dudit puits (70).