Brevet FR2897504A1 — publié le 20070817

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un module électronique utilisable par exemple dans le domaine automobile, et une ligne de production correspondante. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un module électronique comporte généralement une carte à circuit imprimé sur laquelle sont brasés des composants électroniques. Les procédés actuels de fabrication comportent les étapes de disposer de la brasure sur la carte, généralement sous la forme d'une pâte, de positionner les composants sur celle-ci et de fondre la brasure en faisant passer la carte dans un four à refusion. Cette étape de fusion de la brasure est couramment appelée soudage des composants. Un inconvénient de ce procédé est que le passage dans le four de refusion limite la hauteur maximale que peuvent avoir les composants. De plus, certains composants sont sensibles à la chaleur à savoir qu'un excès de chaleur risque soit de détériorer le corps de ces composants, soit d'en dégrader les performances futures. Or, dans un four de refusion la température n'est pas uniforme sur toute la surface de la carte en raison par exemple de concentrations de compo- sauts formant une masse plus difficile à chauffer, ou de la présence de composants encombrants masquant d'autres composants... Il existe donc un risque de surchauffage des composants. En outre, l'apparition de nouvelles normes portant sur la composition de la brasure (suppression du plomb) risquent d'entraîner une élévation de la température de fusion de la brasure. Cette élévation de température risque d'augmenter les contraintes thermiques subies par les composants. Il sera alors nécessaire d'utiliser pour la réalisation des corps des composants des maté- riaux plastiques techniques améliorés pour supporter sans 2 dommage cette température. Certains composants dont les performances peuvent être affectées par un excès de chaleur devront également être améliorés. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant de limiter les contraintes thermiques lors de la fabrication d'un module électronique. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de brasage d'un composant électronique sur une carte à circuit imprimé, comportant les étapes de : -positionner le composant sur la carte à circuit imprimé en interposant une brasure entre des pattes du composant et le circuit imprimé, - faire fondre la brasure, la fusion étant obtenue en faisant circuler un courant électrique dans chaque patte du composant pour chauffer la patte. Avec ce mode de soudage, seules les pattes du composant sont échauffées, de sorte que le composant lui- même et les composants environnants ne subissent que peu ou pas d'élévation de température. Il est donc possible d'utiliser des composants présentant des propriétés de résistance à la température relativement moyennes. L'invention a également pour objet une ligne de production pour la mise en oeuvre de ce procédé. La ligne de production de modules électroniques comportant une carte à circuit imprimé, et au moins un composant, la ligne comprenant une unité de chauffage pour faire fondre une brasure disposée entre le composant et le circuit, l'unité de chauffage comprenant des paires d'électrodes destinées à être appliquées sur chaque patte du composant et une source d'énergie électrique reliée aux électrodes pour faire circuler un courant électrique entre les électrodes via les pattes pour chauffer chaque patte du corn- posant. 3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une ligne de fabrication de modules électroniques selon l'inven- tion, - la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective d'un tel module lors du soudage d'un composant, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 de ce module après le soudage du composant. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le procédé de fabrication conforme à l'invention est mis en oeuvre sur une ligne de production, généralement désignée en 1, pour fa- briquer des modules électroniques généralement désignés en 2. Un module électronique 2 comprend une carte 3 sur laquelle a été formé un circuit 4 conducteur pour constituer de façon connue en soi une carte à circuit imprimé. La carte 3 est de type SMI (substrat métallique isolé). Le circuit 4 peut être formé d'une encre conductrice étendue par sérigraphie sur la carte 3. Le circuit peut également être constitué de pistes métalliques fixées sur la carte 3. Le module 2 comprend également des composants d'un premier type 5 et un composant d'un deuxième type 6 comportant des pattes de connexion 7 dont une seule est représentée sur les figures 2 et 3. Les composants 5, tels que des composants de commande, sont de plus petite taille que le composant 6 qui est par exemple un compo- 4 sant de puissance. Le composant 6 s'étend ici au-dessus d'un des composants 5. Les pattes de connexion, ou plus généralement les organes de connexion, des composants 5 et 6 sont fixés sur le circuit 4 par de la brasure 8 fon- due. La brasure 8 est ici de la pâte à braser constituée d'un mélange d'étain et de plomb. La ligne de production 1 comprend une unité 10 de dépôt de la brasure 8 sur le circuit 4 des cartes 3, une unité 20 de mise en place des composants 5, une unité de chauffage 30 constitué ici d'un four de refusion, une unité 40 de mise en place des composants 6 et une unité de soudage 50 des composants 6. Les unités 10, 20, 30 et 40 sont connues en elles-mêmes. L'unité de soudage 50 comprend des paires d'électrodes 51 reliées à une source d'énergie électrique 52 délivrant ici un courant de l'ordre de 3000 ampères à une fréquence minimum de 1000 hertz. Les électrodes sont ici réalisées en cuprotungstène (25 % de cuivre et 75 % de tungstène) Les différentes unités sont reliées entre elles de façon classique par un convoyeur 60 transportant les cartes 3. Le circuit 4 est déjà imprimé sur les cartes 3 lorsque celles-ci arrivent dans la ligne ce production 1. Dans l'unité 10, la brasure 8 est déposée par sérigraphie sur les plages de connexion du circuit 4 aux composants 5 et 6. Les composants 5 sont ensuite placés par l'unité 20 sur le circuit 4 de manière que les organes de connexion des composants 5 reposent sur la brasure 8 dé-posée sur les plages de connexion correspondantes du circuit 3. La carte 3 ainsi équipée des composants 5 passe dans l'unité de chauffage 30 qui fait fondre la brasure 8 et permet le soudage des composants 5. Ainsi, le soudage des composants 5 est réalisé avant que le composant 6 ne soit mis en place. Le composant 6 ne gêne donc pas le soudage des composants 5 ni 5 les opérations de contrôle de la qualité de ce soudage. Il est donc possible de procéder à un contrôle visuel du soudage des composants 5 à la sortie du four de refusion 30. Le composant 6 n'étant pas sur la carte lors du pas-sage dans le four à refusion 30, la masse à chauffer du- rant ce passage est relativement faible, ce qui permet d'utiliser des fours de plus faible capacité ou de faire passer simultanément dans le four plus de cartes. La carte 3 passe ensuite dans l'unité 40 dans la-quelle le composant 6 est positionné sur le circuit 4 de manière que les pattes 7 du composant 6 reposent sur la brasure 8 déposée sur les plages de connexion correspondantes du circuit 3. Il est alors procédé au soudage des composants 6 en appliquant sur chaque patte 7 des composants 6 une paire d'électrodes 51 pour faire circuler un courant électrique entre lesdites électrodes via la patte 7 correspondante et chauffer chaque patte 7 du composant 6 de façon suffisante pour faire fondre la brasure 8. On notera que la pression des électrodes sur la pièce à braser garantit un bon plaquage de la pièce à braser sur le circuit. A titre d'exemple, les électrodes peuvent exercer un effort de 12 daN sur la pièce à braser. La fusion de la brasure au moyen des électrodes a l'avantage d'être extrêmement rapide (moins d'une se- conde) alors qu'un passage dans un four de refusion dure environ une minute. Il est possible d'influer sur la qualité de la brasure ou d'adapter le soudage aux matériaux ou aux composants à souder en modifiant le profil de brasage (et notamment la courbe d'intensité du courant en fonction du 6 temps, la pression mécanique des électrodes sur les pat-tes des composants), la géométrie des électrodes (afin notamment de permettre une meilleure évacuation des calo-ries), l'effort exercé sur la pièce (afin de maintenir le contact entre l'électrode et la pièce et éviter la formation d'une étincelle), l'écartement et le positionnement des électrodes sur les pattes (notamment pour modifier le cheminement du courant dans les pattes). La température des électrodes est maintenue sensiblement constante et relativement basse, de l'ordre de 40 C, afin de conserver les mêmes conditions de soudage pour toutes les pièces, d'où l'intérêt de prévoir des moyens pour faciliter l'évacuation des calories au niveau des électrodes, comme une géométrie adaptée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, il est possible de déposer la brasure utilisée pour le soudage des composants 6 après le soudage des composants 5 par une opération d'impression par sérigraphie. La brasure peut également être dé-posée directement sur les pattes des composants avant leur mise en place sur le circuit. Les électrodes peuvent être réalisées à partir de différents métaux, notamment à partir de cuivre, de tungstène, de molybdène... Les électrodes peuvent ainsi être réalisées en cuprotungstène (25 % de cuivre et 75 % de tungstène) comme dans le mode de réalisation décrit ou être réalisées en cuivre et comprendre une pastille d'extrémité en tungstène pour servir de point de contact avec la pièce à braser. Les pièces à braser peuvent être en cuivre, en laiton, en un alliage ou en un métal étamé ou non... La carte peut être de type SMI comme décrit ou être d'un au- 7 tre type et par exemple comprendre un circuit à trame de verre et résine époxy comme les cartes de type FR4. Il est possible d'utiliser d'autres brasures, à base d'étain, à base d'argent, sans plomb... La brasure peut également être déposée sous forme d'une bande métallique soit sur le circuit soit sur les organes de connexion des composants. Les modules peuvent bien entendu avoir une structure différentes de celle du mode de réalisation ci- dessus qui n'a été précisée que pour expliquer l'invention et n'est absolument pas limitative. Les composants 6 mis en place après le passage des cartes dans le four de refusion 30 peuvent être des composants encombrants ou des composants qui pourraient être détériorés par la cha-leur régnant dans le four. Les composants 6 peuvent être identiques aux composants 5 mais soudés ultérieurement pour éviter les concentrations de composants trop importantes lors du premier soudage. REVENDICATIONS 1. Procédé de brasage d'un composant électronique (6) sur une carte (3) à circuit imprimé (4), comportant les étapes de : - positionner le composant sur la carte à circuit imprimé en interposant une brasure (8) entre des pattes (7) du composant et le circuit imprimé, - faire fondre la brasure, caractérisé en ce que la fusion est obtenue en faisant circuler un courant électrique dans chaque patte du composant pour chauffer la patte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux électrodes (51) sont appliquées sur chaque patte (7) du composant (6) pour que le courant électrique circule entre les deux électrodes. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel une phase d'adaptation du soudage au composant du deuxième type est réalisée en modifiant un ou plusieurs des paramètres suivants : - un profil de brasage, - une courbe d'intensité de courant des électrodes (51), - une pression mécanique des électrodes sur les pattes (7) du composant du deuxième type (6), - une géométrie des électrodes, - un écartement et un positionnement des électrodes sur les pattes du composant. 4. Ligne de production (1) de modules électroni- ques (2) comportant une carte (3) à circuit imprimé (4), et au moins un composant (6), la ligne comprenant une unité de chauffage (50) pour faire fondre une brasure disposée entre le composant et le circuit, caractérisée en ce que l'unité de chauffage (50) comprend des paires d'électrodes (51) destinées à être appliquées sur chaquepatte (7) du composant (6) et une source d'énergie électrique (52) reliée aux électrodes pour faire circuler un courant électrique entre les électrodes via les pattes pour chauffer chaque patte du composant.