Brevet FR2798935A1 — publié le 20010330

L'invention concerne un procédé de collage de deux surfaces. Dans de nombreux domaines de la technique, des pièces à deux dimensions (ou en forme de surface) sont assemblées d'une manière durable au moyen de collages. Lors de l'opération de collage, les pièces doivent être appliquées sous pression l'une sur l'autre. Si cela ne s'effectue pas manuellement, on utilise à cet effet des dispositifs appropriés, tels que par exemple des dispositifs de serrage ou des poinçons spéciaux d'application de pression. En particulier dans le cas de pièces de grande surface, il se présente souvent une difficulté pour répartir la pression nécessaire d'application d'une manière uniforme sur toute la surface à coller. Si tel n'est pas le cas, il peut en résulter des collages défectueux. Une autre difficulté se présente lorsque les pièces à serrer sont sensibles à la pression, ou présentent une configuration irrégulière, dans des zones sur lesquelles la pression de serrage doit être appliquée. Il existe dans ce cas un risque élevé d'endommagement des pièces ou il peut même être éventuellement impossible d'exercer sur les pièces une force mécanique d'application de pression qui soit suffisamment élevée. L'invention a pour but de fournir un procédé de collage de deux surfaces au moyen duquel des collages uniformes puissent être assurés sans le risque d'un endommagement des pièces à coller. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de collage de deux surfaces, caractérisé en ce qu'au moyen d'un cordon de colle, il est formé une cavité située entre les deux surfaces à coller et fermée d'une manière essentiellement étanche et en ce qu'en utilisant une ouverture ménagée dans au moins l'une des surfaces, il est produit une différence de pression positive entre la pression environnante régnant dans la zone extérieure à la cavité et la pression régnant dans la cavité. Ainsi, les pièces à coller sont appliquées sous pression l'une sur l'autre sous l'effet de la différence de pression produite. Lors du rapprochement des deux surfaces, la colle se répartit entre celles-ci et est en particulier également tirée vers l'intérieur sous l'effet de la dépression. De ce fait, avec un apport dosé et un agencement appropriés du cordon de colle, il est possible d'obtenir un collage sans défaut. Il est particulièrement avantageux que, sous l'effet de la propriété d'isotropie de la pression, il se présente une application de force très uniforme sur toute la surface à coller. Un autre avantage essentiel du procédé conforme à l'invention réside dans le fait que les deux pièces sont serrées sous pression d'une manière pratiquement sans contact, c'est-à-dire sans l'utilisation de moyens auxiliaires mécaniques. Le procédé conforme à l'invention peut donc être utilisé d'une manière particulièrement profitable pour coller des pièces sensibles sur le plan mécanique et/ou conformées avec une surface irrégulière. La production de la différence de pression peut en principe être réalisée aussi bien au moyen d'un accroissement de la pression environnante qu'au moyen d'un abaissement de la pression régnant dans la cavité séparant les deux surfaces, ainsi qu'au moyen d'une combinaison de ces deux mesures. Un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention se caractérisent par le fait qu'il est procédé à un abaissement de la pression régnant dans la cavité fermée de façon étanche, ce qui signifie que l'ouverture est utilisée en tant qu'ouverture d'aspiration. Dans ce cas, la pression environnante peut être la pression atmosphérique, de sorte que le procédé peut être réalisé d'une manière simple sur le plan structurel. Dans ce cas également, il peut être prévu, conformément à l'invention, de procéder en outre à une augmentation de la pression environnante. Cette augmentation de la pression environnante par rapport à la pression atmosphérique permet d'obtenir une amplification supplémentaire des forces d'application de pression s'exerçant lors du collage. En principe, le cordon de colle n'a pas seulement à être prévu pour la réalisation d'une étanchéité de la cavité de tous côtés, ce qui signifie qu'il est également possible qu'au moins par sections, d'autres mesures puissent contribuer à l'étanchéité de la cavité. En outre, il convient de tenir compte du fait qu'une réalisation complète d'étanchéité ne doit pas impérativement être nécessaire, étant donné que, dans le cas de la production rapide d'une différence de pression, même en présence de faibles défauts d'étanchéité, une force suffisante d'application de pression est produite ou que, grâce à la répartition de la colle pendant l'opération d'application sous pression, une réalisation complète ultérieure d'étanchéité est assurée. Toutefois, conformément à l'invention, il peut de préférence être prévu de réaliser le cordon de colle avec un contour périphérique fermé. Ainsi, la réalisation d'une étanchéité complète de la cavité est assurée dès le début. Pour assurer une répartition de la colle entre les deux surfaces à coller qui soit uniforme et réalisée sur toute la surface, il peut de préférence être prévu, conformément à l'invention, de former le cordon de colle avec des parties de cordon en saillie qui sont dirigées vers l'intérieur et/ou l'extérieur à partir d'une section périphérique du cordon. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des autres particularités suivantes: - une uniformisation de l'opération de collage est obtenue au moyen d'une ou plusieurs rainures qui sont prévues dans l'une des surfaces à coller, - d'autres ouvertures qui sont prévues dans la surface pourvue de la première ouverture sont utilisées pour la production de la différence de pression, - l'une des surfaces est constituée par la face supérieure d'une plaquette de montage et l'autre surface par la face inférieure d'un support de composants prévu pour un circuit électronique, notamment un support en céramique, - en ce qui concerne la colle, il s'agit d'une colle conductrice de la chaleur. Ainsi, le procédé conforme à l'invention est utilisé d'une manière particulièrement avantageuse pour le collage d'un support garni de composants sur une plaquette de montage. L'invention est exposée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en regard des dessins; sur ceux-ci, la figure 1 représente, en vue de dessus, une vue schématique des deux surfaces à coller et la figure 2 représente une vue schématique en coupe des pièces à coller suivant la ligne I-I de la figure 1. Les deux surfaces planes 1 et 2 représentées à la figure 1 doivent être collées l'une à l'autre. L'opération de collage est exposée ci-après à l'aide de l'agencement, présenté à titre d'exemple et représenté à la figure 2, qui comprend une plaquette inférieure de base 3 métallique et, disposé par-dessus celle-ci, un support de circuit 4 (par exemple en céramique). La surface 1 de la plaquette de base 3 métallique est pourvue d'un système de rainures ou canaux 5 qui comprend une rainure longitudinale 5. 1 et trois rainures transversales 5.2 communiquant avec la rainure longitudinale. La plaquette de base 3 métallique comporte en outre un trou traversant 6 à disposition centrale dont le contour est indiqué à la figure 2 par des lignes en pointillé. Le trou traversant 6 communique avec le système de rainures 5. Le support de circuit 4 est garni de composants électroniques 7 sur sa face supérieure. Dans une première étape, un cordon 8 de colle analogue à une pâte est déposé sur la surface 1 de la plaquette de base 3 métallique au moyen d'un dispositif d'apport dosé. Le cordon de colle 8 comporte une section périphérique 8.1, qui fait tout le tour en forme d'anneau et est fermée, et des parties en saillie 8.2 dirigées vers l'intérieur. Ensuite, conformément à la représentation de la figure 2, le support de circuit 4 garni est positionné au-dessus de la plaquette de base 3 métallique. Cela peut s'effectuer simplement en posant le support de circuit 4 sur la plaquette de base 3 métallique. En général, une précision particulière du positionnement n'est pas nécessaire à cet effet. Lors de la pose du support de circuit 4 sur la plaquette de base 3 métallique, le cordon de colle 8 vient en contact, sur toute sa longueur, avec la surface 2 et sert d'appui à celle-ci. Une cavité 9 rendue étanche est formée entre les deux surfaces 1 et 2 et la section périphérique 8.1 du cordon de colle 8. Dans une autre étape, une dépression est produite dans la cavité 9 fermée, par le trou traversant 6 et au moyen d'une source de dépression (non représentée). Il en résulte que la plaquette de base 3 métallique et le support de circuit 4 sont appliqués l'un sur l'autre par la pression environnante. De ce fait, la colle est répartie entre les deux surfaces à coller 1 et 2. Le système de rainures 5 assure une évacuation d'air, sans formation de bulles, lors de l'opération de rapprochement et il permet en outre de recevoir et répartir des excès localisés de colle entre les surfaces 1 et 2. Pour réaliser un bon transfert thermique de la chaleur entre le support de circuit 4 et la plaquette de base 3, il est possible d'utiliser comme colle une colle spéciale conduisant la chaleur. Si, dans des cas déterminés, la force ne devait pas être suffisante pour réunir les deux surfaces 1 et 2, cette force peut par exemple être augmentée d'une manière appropriée au moyen de la production d'une surpression atmosphérique dans le milieu environnant des pièces à coller 3, 4. En fonction de la taille et de la forme du support de circuit 4, il est possible de faire varier l'agencement des rainures 5 et l'apport dosé de colle d'une manière telle qu'une épaisseur voulue de couche de colle est obtenue sans que trop de colle déborde. Eventuellement, notamment dans le cas de collages de grandes surfaces, il est également possible d'utiliser plusieurs trous traversants disposés d'une manière répartie sur l'une des surfaces ou même éventuellement sur les deux surfaces. Il est en outre possible de revêtir l'une des surfaces 1, 2 ou les deux, avant l'assemblage, d'un film de colle mince et continu. A la fin du processus, le trou traversant 6 peut être fermé au moyen d'un élément d'obturation, par exemple d'une bille d'acier. Cette étape peut être supprimée si le trou traversant 6 est fermé automatiquement au moyen de la colle 8 ou si une étanchéité du trou traversant 6 n'est pas nécessaire. Etant donné que, pendant toute l'opération de collage, la face du support de circuit 4 qui est garnie de composants n'a pas à être l'objet d'un contact, il n'est pas non plus nécessaire que des surfaces spéciales d'application de pression soient prévues sur celle-ci. Cela permet également, outre les avantages déjà indiqués du procédé de collage conforme à l'invention, une densité très élevée de garnissage du support de circuit 4. Un gaz (par exemple de l'air) ou également un liquide peut être utilisé en tant que fluide de pression. REVEND I CATIONS 1. Procédé de collage de deux surfaces, caractérisé - en ce qu'au moyen d'un cordon de colle (8), il est formé une cavité (9) située entre les deux surfaces à coller (1, 2) et fermée d'une manière essentiellement étanche et - en ce qu'en utilisant une ouverture (6) ménagée dans au moins l'une des surfaces (1, 2), il est produit une différence de pression positive entre la pression environnante régnant dans la zone extérieure à la cavité (9) et la pression régnant dans la cavité (9). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé - en ce qu'il est procédé à un abaissement de la pression régnant dans la cavité (9) fermé de façon étanche. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé - en ce qu'il est procédé en outre à une augmentation de la pression environnante. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé - en ce que le cordon de colle (8) est réalisé avec un contour périphérique fermé. 5. Procédé suivant la revendication de 4, caractérisé - en ce que le cordon de colle est formé avec des parties de cordon en saillie (8.2) qui sont dirigées vers l'intérieur et/ou l'extérieur à partir d'une section périphérique (8.1) du cordon (8). 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé - en ce qu'une uniformisation de l'opération de collage est obtenue au moyen d'une ou plusieurs rainures (5; 5.1, 5.2) qui sont prévues dans l'une des surfaces à coller (1, 2). 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé - en ce que d'autres ouvertures qui sont prévues dans la surface (1) pourvue de la première ouverture (6) sont utilisées pour la production de la différence de pression. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé - en ce que l'une (1) des surfaces est constituée par la face supérieure d'une plaquette de montage (3) et l'autre surface (2) par la face inférieure d'un support de composants prévu pour un circuit électronique, notamment un support en céramique. 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé - en ce qu'en ce qui concerne la colle, il s'agit d'une colle conductrice de la chaleur.