WAVE SOLDERING PROCESS AND CAPILLARY SOLDER MEANS FOR CARRYING OUT THE PROCESS

Abstract: 1. A device for soldering a component to a surface, said component having a first surface (26) provided with at least one connection stud (20) intended to be connected to at least one connection area (11) of one surface (10) of a substrate (1), the one or more connection studs (20) of the component and the one or more connection areas (11) of the substrate being located at the same side of the substrate relative to said surface (10) of the substrate (1), and the component having a second surface (24) located opposite the first surface (26), characterized in that the device comprises at least one metallized element (27) connecting each connection stud (20) to the second surface (24) and extending up to the second surface (24) of the component.

Description: PROCEDE DE BRASAGE A LA VAGUE ET CAPTEUR CAPILLAIRE DE BRASURE METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE L'invention concerne un procédé de brasage à la vague permettant de braser, sur une carte de circuits imprimés, des composants dont les broches de connexion ne traversent pas la carte. L'invention concerne également des capteurs capillaires mettant en oeuvre ce procédé. Selon une technique courante, la connexion d'un composant sur une carte de circuits imprimés se fait à l'aide de broches appartenant au composant, traversant la carte de circuits imprimés par des trous de connexion, et par brasage des broches à des pastilles de connexion situés sur la face opposée de la carte. L'opération de brasage se fait par passage de la carte au dessus d'une vague de brasure en fusion, la face de la carte portant les pastilles de connexion entrant au contact, lors de ce passage, avec la vague de brasure. Selon une technique récente de connexion, les broches des composants ne traversent pas la carte de circuits imprimés. Les composants possèdent des plots de connexion qui sont mis simplement en contact avec des plots de connexions de la carte de circuits imprimés et auxquels ils sont ensuite brasés. Ce brasage peut être effectué également par passage sur une vague de brasure. Pour celà, les composants sont au préalable mis en position sur la carte et immobilisés, les plots de connexion des composants étant en contact avec les plots de connexion de la carte. La carte est ensuite passée au dessus de la vague de brasure, la face portant les plots de connexion ainsi que les composants entrant en contact avec la vague de brasure. Lors de ce passage, chaque composant baigne donc dans le bain de brasure en fusion. La face du composant qui attaque la vague de brasure est, en principe, en contact en entier avec la brasure. Les parties métallisées de cette face sont mouillées par la brasure et le brasage des plots de connexion de cette face du composant avec les plots de la carte peut se faire. Par contre, en raison de la température du bain de brasure, la carte doit passer à une vitesse suffisante, pour éviter l'échauffement des composants. De ce fait, l'écoule ment du fluide de brasure sur les côtés et sur la face arrière de chaque composant est tel que certaines parties du composant peuvent ne pas être en contact avec la brasure. Le brasage des plots de connexion peut ne pas être assuré. L'invention se fixe pour but un procédé permettant d'assurer un brasage de tous les plots de connexion d'un composant sur les plots de connexion d'un substrat. Elle fournit en outre un capteur capillaire de brasure permettant de mettre en oeuvre ce procédé. L'invention concerne donc un procédé de brasage à la vague permettant de braser les plots de connexion d'un composant à des plots de connexion d'un substrat dans lequel le composant et ses plots de connexion sont situés d'un même côté du substrat que les plots de connexion de ce substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: : - création de capteurs capillaires de brasure aboutissant aux points des plots de connexion du composant et des plots de connexion du substrat et émergeant de la surface supérieure du composant par rapport au substrat; - collage du composant sur le substrat avec les plots de connexion du composant en contact avec les plots de connexion du substrat; -passage de l'ensemble substrat-composant ainsi constitué dans la vague de brasure de telle façon que celle-ci touche les capteurs capillaires de brasure; - captage de brasure par les capteurs capillaires; - propagation de la brasure par capillarité jusqu'aux plots de connexion du composant et du substrat; - soudure des plots de connexion du composant aux plots de connexion du substrat. L'invention concerne également un capteur capillaire de brasure permettant de mettre en oeuvre ce procédé. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description qui va suivre et des figures annexées parmi lesquelles: - les figures 1 à 3 sont des schémas explicatifs d'un système de brasage à la vague de l'art connu auxquels s'applique l'invention; - les figures 4 et 5 représentent des schémas explicatifs du procédé selon l'invention; - les figures 6 et 7 représentent des exemples de capteurs capillaires de brasure selon l'invention - les figures 8 et 9 représentent une exemple de réalisation d'un autre capteur capillaire selon l'invention; - la figure 10 représente un capteur capillaire de brasure selon l'invention pour circuits à plusieurs couches - la figure 11 représente une variante d'un capteur capillaire de brasure. En se reportant aux figures 1 à 3, on va décrire un système de brasage à la vague. Sur la figure 1, on trouve une carte de circuits imprimés 1 équipée d'un composant 2. Une vague d'alliage de brasage en fusion 3 est produite par un flux d'alliage 30 canalisé par deux pièces 31 et 32. Cette vague effleure un plan P. La carte I est disposée sur un dispositif de transfert non représenté et connu de la technique. Elle est déplacée selon le sens indiqué par la flèche F avec sa face 10 à souder située dans le P. La carte 1 possède sur sa face 10 des circuits imprimés non représentés et des plots de connexion 11 et 12. Le composant 2 est collé à la face 10 de la carte 1 par un bossage 22. Le composant 2 possède en outre, sur sa face 26, des plots de connexion tel que 20 et 21 qui sont mis en contact (ou au voisinage) des plots de connexion 11 et 12 de la carte 1. Lorsque la carte 1 passe sur la vague de brasure 3, celle-ci balaye la surface de la carte. La brasure mouille les parties métalliques avec lesquelles elle entre en contact et les pièces métalliques, tels que plots de connexion, sont brasées. Cependant, comme on le voit sur la figure, le composant baigne dans la brasure en fusion durant le déplacement de la carte. On a donc intérêt à ce que ce déplacement soit suffisamment rapide. Il se trouve alors, en raison de l'écoulement du fluide de brasure autour du composant 2, que des parties du composant ne sont pas mis en contact avec la brasure. Sur la figure 2, on peut voir que la face avant 23 du composant ainsi que les plots de connexion 12 et 21 sont baignés dans la brasure, il en est de même de la face 24 du composant. Par contre, à la suite de la face arrière 25 par rapport au mouvement selon la flèche F se créé une zone 33 sans brasure. Les plots de connexion 11 et 20 ne peuvent donc pas être brasés. De même comme on peut le voir sur la figure 3, il peut se produire une absence de brasure dans la zone 34 de part et d'autre des faces latérales 27 et 37 du composant. C'est pourquoi l'invention, avant l'étape de passage de la carte 2 sur la vague de brasure, prévoit de placer des capteurs capillaires de brasures reliant chaque plot, tel que 20, à la face 24 du composant. Ainsi lors du passage de la carte 2 sur la vague 3, la brasure en balayant la face 24 du composant entre en contact avec le capteur capillaire, le mouille, et progresse par capillarité vers les plots de connexion. Sur la figure 4 on a représenté un capteur capillaire 27 reliant le plot de connexion 20 à la face 24 du composant. Pour des questions d'uniformité de fabrication un capteur 28, bien qu'il ne soit indispensable, relie le plot de connexion 21 à la face 24. La carte 1, se déplaçant selon la flèche F, en mouvement relatif, la brasure se déplace par rapport au composant selon la flèche A. Lorsque la brasure touche le capteur capillaire 27, elle mouille celle-ci et tend à se répandre sur toute sa surface. En particulier, elle progresse selon la flèche B vers des plots de connexion 20 et 11 qu'elle brase ensemble. Sur la figure 5, représentant une portion du composant 2, le parcours de la brasure est représenté plus en détail. En effet, la brasure tendant à mouiller les parties métallisées, elle suit la flèche B et arrivée aux plots de connexion 11 et 20, elle les recouvre uniformément. Un capteur capillaire peut être réalisé, comme celà est représenté en figure 6, sous forme d'une cannelure pratiquée le long de la tranche du composant à partir du plot de connexion 20. Cette cannelure est ensuite métallisée à l'aide d'un matériau ayant des propriétés mouillantes vis-à-vis de l'alliage de brasage. L'avantage de prévoir le capteur capillaire, en forme de cannelure, est d'augmenter la surface du capteur capillaire. Sur la figure 7, la cannelure métallisée 27 est prolongée sur la face 24, par une plage métallisée 29 de même type que la cannelure. Le captage de la brasure lors du passage sur la vague de brasure est ainsi améliorée. Sur la figure 8, un capteur capillaire selon l'invention a été représenté sous forme d'un cavalier 27 embroché sur la tranche du composant 2, exerçant une légère pression sur la face 24 et le plot de connexion 20. Après le passage à la vague de brasure, l'ensemble composant 2, cavalier 27, plot de connexion 20 et plot de connexion 11 se trouvent enrobés de brasure. L'invention permet par ailleurs de résoudre les problèmes de connexion des composants à plusieurs couches. Le composant de la figure 10 comporte trois couches 2, 4 et 6. La couche 2 porte sur sa face 26, un plot de connexion 20. La couche 4 possède une connexion 42 de circuit interne au composant. Une cannelure 27 aboutissant au plot 20 est pratiquée dans la tranche de la couche 2 et est métallisée. De même, des cannelures métallisées 41 et 61 sont pratiquées en correspondance de la cannelure 27 dans les couches 4 et 6. De plus, des embases métallisées 29, 40, 43 et 60 sont réalisées de part et d'autre des couches 2, 4, 6, autour des cannelures. Une embase métallisée 62 est également réalisée sur la face supérieure de la couche 6. Les différentes couches sont ensuite empilées, pressées et collées l'une contre l'autre. Les embases 29, 40, 43 et 63 assurent une continuité métallique de la cannelure pour améliorer l'écoulement de la brasure le long de la cannelure lors du passage à la vague de brasure. Le capteur capillaire peut être également supporté par une autre pièce que le composant lui-même. Par exemple, sur la face 10 de la carte de circuits imprimés 1, on dispose des éléments conçus spécialement pour cet usage tels que l'élément 50. Sur l'élément 50 est déposée une bande métallisée 51, 52, 53 reliant le sommet de l'élément 50 au plot de connexion 11 de la carte. La hauteur h de l'élément 50 est telle qu'en fonction de la vague, de la hauteur des composants et de la position de l'élément 50 par rapport aux composants, la partie 51 de bande métallisée soit atteinte par la vague de brasure. Comme représenté sur la figure 11, plusieurs capteurs capillaires peuvent être prévus sur un élément 50. De même, un élément 50 peut desservir plusieurs composants.

Claims: REVENDICATIONS 1/ Procédé de brasage à la vague permettant de braser les plots de connexion(20) d'un composant(2) à des plots de connexion (11) d'un substrat(l) dans lequel le composant (2) et ses plots de connexion (20) sont situés d'un même côté (10) du substrat (1) que les plots de connexion (11) de ce substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: : -création de capteurs capillaires de brasure (27) aboutissant aux points de jonction des plots de connexion (20) du composant (2) et des plots de connexion (11) du substrat (1) et émergeant de la surface supérieure (24) du composant par rapport au substrat; - collage du composant (2) sur le substrat (1) avec les plots de connexion(20) du composant en contact avec les plots de connexion (11) du substrat - passage de l'ensemble substrat-composant ainsi constitué dans la vague de brasure (3) de telle façon que celle-ci touche les capteurs capillaires de brasure (27); - captage de brasure par les capteurs capillaires; - propagation de la brasure par capillarité jusqu'aux plots de connexion du composant et du substrat; ; - soudure des plots de connexion (20) du composant aux plots de connexion (11) du substrat. 2/ Procédé de brasage à la vague selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la création des capteurs capillaires (27) est réalisée sur le composant (2) lui-même. 3/ Procédé de brasage à la vague selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la création des capteurs capillaires (27) est réalisée par dépôt d'une bande métallisée reliant chaque plot de connexion (20) du composant à la face supérieure (24) du composant (2). 4/ Procédé de brasage à la vague selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la création des capteurs capillaires est réalisée sur le substrat (1) à proximité des plots de connexion (11) du substrat par aménagement d'élément (50) de hauteur (h) déterminée et dépôt d'une bande métallisée (51, 52, 53) reliant la partie supérieure de l'élément (50) à un plot de connexion (11) du substrat (1). 5/ Capteur capillaire de brasure pour la mise en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1à4 et applicable à un composant (2) comportant une première face (26) portant au moins un plot de connexion (20) et une deuxième face (24) opposée à la première, caractérisé en ce qu'il comporte un élément métallique (27) reliant le plot de connexion (20) situé sur la première face (26) à la deuxième face (24) du composant. 6/ Capteur capillaire de brasure selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément métallique (27) est un ruban métallisé. 7/ Capteur capillaire de brasure selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte une plage métallisée (29) reliée au ruban métallisée (27) et située sur la deuxième face (24) du composant (2). 8/ Capteur capillaire de brasure, selon l'une quelconque des revendications 5à 7 caractérisé en ce que, le composant comportant plusieurs couches (2, 4, 6) empilées et pressées les unes contre les autres par leurs faces principales, il comporte des plages métallisées (29, 40, 43, 60) situées en regard les unes des autres sur chaque face principale de chaque couche ainsi que des rubans métallisés(27,41,61) reliant les deux plages métallisées des deux faces principales de chaque couche. 9/ Capteur capillaire de brasure selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément métallique est un cavalier placé sur la tranche du composant en contact avec leur plot de connexion (20) du composant (2) et présentant une partie en saillie sur la deuxième face du composant (24). 10/ Capteur capillaire de brasure mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend un élément (50) de hauteur (h) déterminée disposé sur le substrat (1) à proximité d'au moins un plot de connexion (11) du substrat ainsi qu'une bande métallisée (51, 52, 53) reliant la face supérieure de l'élément (50) au plot de connexion (1 1).

Inventors: BONHOURE, FRANCIS, LACRUCHE, BERNARD
Applicants: THOMSON-CSF
Application year: 1984
Main classification: H05K3
IPC codes: H05K3, B23K1