Brevet FR2735044A1 — publié le 19961213

La présente invention est relative à un appareillage de traitement d'objets solides par trempage dans un bain de liquide. La technique du traitement "au trempé" est bien connue en elle-meme. Des objets à traiter sont introduits au-dessus d'un bac contenant du liquide de traitement, puis abaissés pour plonger dans le liquide. Ils sont ensuite élevés pour sortir du liquide, éventuellement égouttés, puis évacués vers, par exemple, une installation de séchage ou une installation de durcissement de la pellicule de liquide de traitement qui est restée sur leur surface. Le liquide de traitement circule habituellement en circuit fermé grâce à une pompe, ce qui maintient la constance de ses caractéristiques. Dans de nombreux cas, il est nécessaire d'opérer sous atmosphère protectrice, par exemple si le liquide émet des vapeurs toxiques ou inflammables, ou si le contact du liquide avec l'air ambiant risque d'altérer les propriétés de ce liquide. La présente invention a été mise au point à l'occasion du vernissage de plaquettes de circuits imprimés ou cartes électroniques, qui pose une combinaison spécifique de problèmes, mais elle est applicable à d'autres traitements similaires. Lors du vernissage de cartes électroniques afin de les protéger contre les agressions extérieures, on trempe celles-ci dans un bain à une très faible profondeur, par exemple 2 mm, puis on retire la carte, on l'égoutte audessus du bain en l'inclinant à 45" environ, et on la transfère ensuite dans une étuve de durcissement du vernis. La viscosité du liquide de traitement conditionne, avec la profondeur à laquelle la carte électronique est immergée dans le bain, l'épaisseur et la qualité de la pellicule de vernis qui recouvrira le produit fini. Ces deux paramètres doivent donc être maintenus aussi constants que possible. On utilise habituellement un circuit fermé pourvu d'une pompe, pour mettre en circulation le liquide de traitement et assurer son homogénéité, et un bac de trempage du type à déversoir destiné à assurer un niveau à peu près constant du liquide de traitement dans le bac. Malheureusement, l'immersion d'un objet à traiter dans le bain et la sortie de cet objet entraînent des variations momentanées de ce niveau, avec augmentation du débit du déversoir, ou interruption de ce débit. Cela entraîne des variations du débit de la pompe, ce qui est de nature à entraîner une instabilité du niveau du liquide dans le bac. Pour éviter cette instabilité, on fait habituellement varier le régime de la pompe en fonction des indications d'un capteur sensible à la position des objets à traiter. Les bains utilisés habituellement sont constitués d'une solution d'un monomère prépolymère qui polymérise par réaction avec l'eau, et en particulier par réaction avec la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère ambiante. Jusqu'ici le traitement s'effectue à l'air libre, ce qui entraîne une dégradation rapide du prépolymère, et oblige à le mettre au rebut au bout d'un temps très court, par exemple 4 heures. I1 paraissait logique de penser à utiliser une installation de traitement au trempé sous atmosphère contrôlée d'un type connu, mais l'adaptation s'est heurtée à des problèmes spécifiques qui vont maintenant être exposés En supprimant le contact de liquide de traitement avec l'atmosphère ambiante, on élimine la principale cause de dégradation de ce liquide et on peut envisager d'utiliser celui-ci pendant plusieurs jours. On constate cependant que celui-ci continue d'évoluer à une vitesse assez faible, mais non négligeable. On estime que l'évaporation de substances volatiles, telles que des solvants, est responsable de la plus grande partie de cette évolution, qui se traduit notamment par une augmentation progressive de la viscosité du liquide.On peut ralentir le phénomène en rassemblant le liquide dans un récipient fermé, à atmosphère contrôlée, lorsque l'installation n'est pas en fonctionnement, par exemple la nuit ou les fins de semaine. Pendant les périodes de fonctionnement, il est nécessaire que le récipient soit traversé par le liquide de traitement circulant en circuit fermé de façon à assurer une bonne homogénéité de ce liquide. Cette solution comporte deux défauts : d'une part, il apparaît à l'expérience que l'instabilité du niveau du liquide dans le bac de trempage est considérablement augmentée, au point de ne plus pouvoir être compensée par une action sur le régime de la pompe. Ce phénomène est attribué à la présence, dans le circuit fermé du liquide, d'un élément élastique constitué par le gaz protecteur qui se trouve dans le récipient fermé. D'autre part, l'évolution du liquide pendant le fonctionnement de l'installation n'est pas modifiée. Ainsi, les deux paramètres les plus importants pour la qualité du produit fini sont mal maîtrisés. L'invention a pour but de résoudre ces difficultés et de fournir un appareillage qui garantisse une viscosité du bain et une profondeur de plongée des produits aussi constantes que possible, dans une installation de traitement au trempé fonctionnant sous atmosphère protectrice, et a une simplicité aussi grande que possible, et pour un prix de revient peu élevé. Pour obtenir ces résultats, l'invention fournit un appareil de traitement d'objets au trempé, comprenant au moins un bac de trempage, du type à déversoir, équipé de moyens pour maintenir essentiellement constant un niveau d'un liquide de traitement dans le bac de trempage, des moyens pour faire circuler le liquide de traitement dans un circuit fermé comprenant ledit bac de trempage et une pompe, des moyens de manipulation d'un objet, aptes à faire les opérations suivantes : amener un objet au-dessus du bac de trempage, abaisser cet objet jusqu'à une hauteur fixée par rapport au bac de trempage et située au-dessous du niveau du liquide de traitement, retirer ledit objet au-dessus du bac de trempage, l'égoutter et évacuer cet objet, au moins la surface libre du liquide de traitement et lesdits moyens de manipulation d'un objet étant placés dans la chambre de traitement pourvue de moyens pour injecter dans cette chambre un gaz protecteur en évitant les turbulences, et maintenir la composition de l'atmosphère de cette chambre entre des limites prédéfinies même lors de ltentrée et de la sortie d'un objet, cet appareil ayant pour particularité que - le circuit fermé du liquide de traitement comprend un récipient de stockage pourvu en permanence d'une atmosphère protectrice, et d'un volume suffisant pour contenir tout le liquide de traitement en cours d'utilisation, - la pompe est placée dans ledit circuit fermé en aval du bac de trempage et en amont du récipient de stockage, - il est prévu des moyens pour maintenir le débit de liquide de traitement entre le récipient de stockage et le bac de traitement, indépendamment de la quantité de liquide de traitement dans ledit récipient de stockage, à une valeur suffisante pour que le débit du déversoir ne s'annule pas pendant le fonctionnement de l'installation, mais assez faible pour éviter un régime d'écoulement perturbé dans le bac de traitement, - et il est prévu des moyens pour mesurer un paramètre lié à la composition du liquide de traitement et pour maintenir ce paramètre entre des limites fixées à l'avance en introduisant des quantités dosées d'un additif dans le circuit de traitement. La présence du récipient de stockage permet, comme il a été dit plus haut, d'arrêter, ou du moins de réduire considérablement l'évolution du liquide de traitement entre deux périodes opératoires. Un débit sensiblement constant du récipient de stockage vers le bac de trempage a pour conséquence que, pendant la majeure partie du temps, le niveau de liquide de traitement dans le bac de trempage est stable, car le déversoir opère avec un débit constant. Les seules causes de variations du niveau de liquide de traitement dans le bac de trempage sont l'immersion et la sortie d'un objet dans le liquide de traitement. Les variations de niveau qui en résultent sont de faible amplitude et sont instantanément régulées par des variations de débit du déversoir, lequel fonctionne en continu. Le contrôle permanent de la composition du liquide de traitement, et la compensation de ses variations assurent la constance de ses propriétés, telles que sa viscosité, pendant une période opératoire. Ainsi, l'invention apporte une solution aux problèmes de traitements au trempé comportant simultanément les contraintes suivantes - liquide de traitement à préserver du contact de l'atmosphère ambiante, - liquide de traitement présentant, hors du contact avec l'atmosphère ambiante, une évolution qui peut être compensée au moins en partie par introduction d'un additif, - profondeur d'immersion des objets à traiter dans le liquide de traitement à maintenir constante. L'invention fournit les moyens pour adapter une installation de traitement au trempé sous atmosphère protectrice de type connu à des conditions comportant l'ensemble des contraintes ci-dessus. Pour obtenir un débit de liquide de traitement convenable du récipient de stockage vers le bac de trempage, on peut prévoir une pompe auxiliaire à débit constant. Cette solution est coûteuse. Suivant une réalisation préférée, les moyens pour obtenir ce débit constant sont constitués par des moyens pour maintenir l'atmosphère protectrice du récipient de stockage sous une pression de valeur bien définie. Suivant un mode de réalisation préféré, le récipient de stockage est relié à une source de gaz protecteur à pression définie plus élevée que celle de l'atmosphère dudit récipient, et est muni d'un orifice calibré de sortie de ce gaz. De préférence, pour une meilleure homogénéité du liquide de traitement, l'appareil est conçu de telle sorte que l'additif est introduit dans le circuit fermé en un point situé en aval du bac de trempage et en amont de la pompe. Dans le cas évoqué plus haut, où, quand le liquide de traitement est protégé du contact avec l'atmosphère, il évolue essentiellement par évaporation d'un composant volatil, on prévoit avantageusement que le paramètre mesuré est lié à la teneur au composant volatil, et l'additif est essentiellement formé du même composant volatil. L'invention permet d'apporter une solution différente au problème bien connu du nettoyage de l'installation après une période opératoire, et permet de nouvelles économies par rapport à la technique courante, où le liquide de nettoyage est chaque fois mis au rebut. Suivant une modalité préférée, il est prévu un circuit de nettoyage comprenant un récipient de liquide de nettoyage qui peut être branché en remplacement du récipient de stockage sur le circuit de liquide de traitement. On peut ainsi opérer le nettoyage sous atmosphère protectrice, et réutiliser le liquide de nettoyage tant que cela est possible. Comme on n'a pas à éliminer les produits, souvent pâteux ou solides résultant de l'action de l'atmosphère ambiante sur le liquide de traitement, les possibilités de choix du liquide de nettoyage sont élargies. Suivant une modalité préférée, ce liquide de nettoyage a essentiellement la même composition que l'additif introduit dans le circuit de traitement, ce qui apporte une simplification appréciable pour l'utilisateur. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise à l'aide d'un exemple pratique, illustré avec la figure unique, qui est un schéma d'une installation de vernissage de plaquettes de circuit imprimé conforme à l'invention. L'élément essentiel de l'installation est une chambre fermée 1, dans laquelle des plaquettes de circuit imprimé 2, portées par des cadres non représentés, sont immergées à faible profondeur dans un bac 3 rempli d'une solution de prépolymère de vernis dans un diluant. Les plaquettes 2, portées par les cadres sont introduites dans la chambre 1 en passant par une porte 4, munie de lanières souples. Bien entendu, si des exigences plus sévères étaient posées, la porte en lanières serait remplacée par un sas, suivant une technique bien connue en elle-même. Après avoir passé la porte 4, les plaquettes, avec leurs cadres, sont prises en charge par un dispositif de manutention, non représenté, de type classique, qui fait descendre les plaquettes maintenues horizontales à une profondeur déterminée, environ 2 mm audessous du niveau du liquide dans le bac.Le dispositif de manutention élève ensuite les plaquettes au-dessus du bac, et les incline à 45 degrés pour faciliter leur égouttage, comme indiqué par le rectangle 5 en trait mixte. Les plaquettes sont ensuite ramenées à l'horizontale et sortent de la chambre en passant à travers une deuxième porte 6, également du type à lanières, et qui peut également être remplacée par un sas, pour être prises en charge par un deuxième moyen d'acheminement 7. Celui-ci les entraîne dans une enceinte de durcissement non représentée, où s'achèvera la confection du vernis. La chambre 1 est pourvue, à sa partie supérieure, d'un répartiteur de gaz 8, du type décrit dans la demande de brevet français N" 93.15503, non publiée à la date de la présente demande, et qui comporte un caisson pourvu de canalisations perforées et d'un fond diffuseur. L'intérêt de ce dispositif est de fournir un écoulement très régulier et très lent de gaz en direction du bac 3. Il est clair qu'un dispositif donnant des résultats similaires au répartiteur 8 peut également être employé. Le bac 3 est pourvu d'un déversoir 9, par lequel le liquide s'écoule dans un bac annexe 10. I1 en résulte que le niveau de liquide dans le bac 3 demeure sensiblement constant même pour des variations relativement importantes du débit du déversoir 9. Le circuit de liquide comprend une pompe 11, dont le refoulement est relié, par un conduit 12, muni d'une vanne 13, à un réservoir de stockage 14. La sortie du réservoir 14, également munie d'une vanne 15, est reliée, par l'intermédiaire d'un conduit 16, au fond du bac 3. Le bac annexe 10 est relié, par une conduite 17, munie d'une vanne 18, à l'aspiration de la pompe 11. I1 est prévu, dans le réservoir 14, une cloison 19, pourvue de passages à sa partie inférieure. Cette cloison sert à arrêter les bulles qui seraient éventuellement entraînées dans le circuit, et empêcher leur retour vers le bac 3. Un réservoir de liquide de lavage 20 peut être relié, par une conduite 21 munie d'une vanne 22, au refoulement de la pompe 11, et, par une sortie munie d'une vanne 23 à la conduite 16 qui débouche dans le bac 3. En actionnant les vannes 13 et 15 ou 22 et 23, on peut faire circuler dans le bac, à volonté, soit du liquide de vernissage, soit un liquide de lavage, qui dans la pratique est composé, initialement, de diluant pur, et après quelques temps d'utilisation, par du diluant chargé d'une faible quantité de vernis. On a désigné par 25 une vanne de purge qui relie le fond du bac 3 au conduit d'évacuation 17. Cette vanne 25 est normalement fermée au cours d'une opération de vernissage, et ouverte seulement lors d'une vidange. De façon connue, les réservoirs 14 et 20 sont également pourvus de vannes de purge 25A, 25B. Une vanne 26, reliée à la conduite 16, sert à prélever des échantillons, afin de contrôler la viscosité du liquide à intervalles périodiques. Un récipient d'ajustement de viscosité 27 est relié au circuit qu'on vient de décrire par un conduit 28 muni d'une vanne 29. Il est possible d'ajuster la viscosité du liquide dans le bac en fonction du résultat des mesures faites après prélèvement de liquide en 26, soit en ouvrant la vanne 29 pendant une durée calculée à l'avance, soit en prévoyant que le récipient 27 est gradué, ou pourvu d'un moyen de mesure analogue, permettant de connaître la quantité de diluant ajoutée à chaque fois. L'installation est reliée, dans l'exemple décrit, à un réseau d'azote sous pression de quelques bars, qui alimente l'atelier où l'installation est implantée. On pourrait bien entendu rattacher l'installation à une source de gaz protecteur quelconque, pourvu qu'il soit à une pression suffisante. Le circuit de gaz protecteur, ici de l'azote sec (point de rosée inférieur à -50 ), comprend, en série, une vanne d'arrêt 30, un détendeur 31, une vanne à commande pneumatique 32. I1 se divise ensuite en deux branches dont l'une sert à l'alimentation du diffuseur dudit gaz protecteur 8, par l'intermédiaire d'un conduit 34, pourvu d'une vanne de réglage 33, d'un manomètre 35 et d'un débitmètre 36. L'autre branche est reliée au ciel du réservoir 14 par un conduit 37, pourvu d'une vanne de réglage 38. Le réservoir 14 est pourvu, à sa partie supérieure, d'un manomètre 39 et d'un conduit de sortie 40 qui présente un orifice calibré 41. On assure ainsi dans le réservoir 14 une pression sensiblement constante et indépendante des variations du niveau de liquide dans ce réservoir.En conséquence, le débit vers le bac de trempage 3 est sensiblement constant , et suffisant pour assurer le maintien ininterrompu d'un écoulement non perturbé, c'est-àdire sans remous, dans le bac 3 et son déversoir 9. Le niveau du liquide dans le bac de trempage 3 est ainsi stabilisé. On observera que ni le réservoir de liquide de lavage 20, ni le récipient à diluant 27 ne sont maintenus en permanence sous atmosphère de gaz protecteur. De même que cela a été dit plus haut, il serait facile de prévoir une telle atmosphère protectrice si les exigences du traitement en montraient le besoin. Les ciels des réservoirs 14 et 20, de même qu'une hotte 46 qui recueille les gaz sortant de la chambre 1, sont reliés à un aspirateur 47 qui envoie les gaz recueillis à une installation de traitement 42, de type classique. I1 serait possible de prévoir diverses variantes à l'appareillage décrit. Par exemple, un appareil de détermination automatique de viscosité 43 pourrait commander, de façon également automatique, les introductions de diluant frais, par l'intermédiaire d'un organe de commande 44 pourvu de moyens de mise en mémoire de valeurs de consigne, et d'un moteur 45 de commande de la vanne 29. Ces éléments ont été représentés en trait mixte sur la figure. REVENDICATIONS 1. Appareil de traitement d'objets au trempé, comprenant au moins un bac de trempage (3), du type à déversoir, équipé de moyens pour maintenir essentiellement constant un niveau d'un liquide de traitement dans le bac de trempage (3), des moyens pour faire circuler le liquide de traitement dans un circuit fermé comprenant ledit bac de traitement et une pompe (11), des moyens de manipulation d'un objet, aptes à faire les opérations suivantes - amener un objet (2) au-dessus du bac (3), abaisser cet objet jusqu'à une hauteur fixée par rapport au bac et située au-dessous du niveau du liquide de traitement, retirer ledit objet au-dessus du bac de trempage (3), égoutter et évacuer cet objet, au moins la surface libre du liquide de traitement et lesdits moyens de manipulation d'on objet étant placés dans une chambre (1) à atmosphère protectrice, des moyens pour injecter dans cette chambre un gaz protecteur en évitant les turbulences, et maintenir la composition de cette atmosphère protectrice entre les limites prédéfinies même lors de l'entrée et la sortie d'un objet, caractérisé en ce que - le circuit fermé du liquide de traitement comprend un récipient de stockage (14) pourvu en permanence d'une atmosphère protectrice, et d'un volume suffisant pour contenir tout le liquide de traitement en cours d'utilisation, - la pompe (11) est placée dans ledit circuit fermé en aval du bac de trempage (3) et en amont du récipient de stockage (14), - il est prévu des moyens pour maintenir le débit de liquide de traitement entre le récipient de stockage (14) et le bac de traitement (3), indépendamment de la quantité de liquide de traitement dans ledit récipient de stockage, à une valeur suffisante pour que le débit du déversoir ne s'annule pas pendant le fonctionnement de l'installation, mais assez faible pour éviter un régime d'écoulement perturbé dans le bac de traitement, - et il est prévu des moyens pour mesurer un paramètre lié à la composition du liquide de traitement et pour maintenir ce paramètre entre des limites fixées à l'avance en introduisant des quantités dosées d'un additif dans le circuit de traitement. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir le débit de liquide de traitement à la valeur choisie entre le récipient de stockage (14) et le bac de traitement (3) sont constitués par des moyens pour maintenir l'atmosphère protectrice du récipient de stockage (14) sous une pression choisie. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le récipient de stockage (14) est relié à une source de gaz protecteur à pression plus élevée que celle de l'atmosphère dudit récipient, et est muni d'un orifice (41) calibré de sortie de ce gaz. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le récipient de stockage (14) est relié à une source de gaz protecteur à pression plus élevée que celle de l'atmosphère dudit récipient, par l'intermédiaire d'un détendeur. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'additif est introduit dans le circuit fermé en un point situé en aval du bac et en amont de la pompe. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, et spécialement destiné au cas où, quand le liquide de traitement est protégé du contact avec l'atmosphère, il évolue essentiellement par évaporation d'un composant volatil, caractérisé en ce que le paramètre mesuré est lié à la teneur au composant volatil, et l'additif est essentiellement formé du même composant volatil. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le paramètre lié à la composition du liquide de traitement est la viscosité. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un récipient (20) apte à contenir un liquide de nettoyage, ce récipient pouvant être branché dans le circuit de liquide de traitement à la place du récipient de stockage (14). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liquide de nettoyage a essentiellement la même composition que l'additif introduit dans le circuit de traitement. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le récipient de stockage (14) est pourvu d'un dispositif apte à arrêter les bulles entraînées par le liquide de traitement.